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Montierter Skelettrahmen aus armiertem Beton
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kelt, darunter die sogenannten Skelettbausysteme, bei denen ein ausschlaggebender Faktor für die An- wendbarkeit und Wirtschaftlichkeit die Ausbildung der Verbindungsstelle (Stossstelle) der vertikalen (Säulen) und horizontalen Bauelemente (Querträger) ist.
Bei der schon bekannten Vorfertigung von ganzen Rahmen (-Verbindung von Säulen und Querträgern bereits vorgenommen-) ergeben sich als Nachteile die komplizierte Form des vorgefertigten Bauteiles und die daraus folgenden Schwierigkeiten bei seiner Erzeugung, beim Befördern, beim Zusammenbauen und schliesslich auch das beträchtliche Gewicht. Ähnliche Nachteile hat auch der vorgefertigte Rahmen in Form eines H, bei dem die Säulen in ihrer Höhe unterbrochen sind. Eine wesentliche Herabsetzung des
Gewichtes der Bauelemente wurde durch Aufteilung des Rahmens in vorgefertigte Querträger und Säulen mit einer Konsole aus armiertem Beton oder Stahl erzielt, auf welchen die Querträger gelegt wurden. Der Zusammenbau solcher Rahmen ist aber mühsam und gefährlich und die Erzeugung kompliziert.
Die angeführten Nachteile werden bei einem Skelettrahmen aus Eisenbeton, der aus Säulen im Verbund mit waagrechten Querbalken besteht, die zwischen den Säulenköpfen des unteren und den Säulen- ssen des oberen Stockwerkes durchlaufen, dadurch behoben, dass zur Verbindung der Säulen des oberen bzw.
unteren Stockwerkes mit dem einstückigen oder aus zwei miteinander verbundenen Teilen bestehenden Querbalken die aus den Säulen des unteren Stockwerkes herausragenden Armierungen durch senkrech- te Montageöffnungen im Querbalken geführt und an die Armierung der Säulen des oberen Stockwerkes angeschlossen sind und dass die waagrechten Kontaktfugen zwischen den durchlaufenden Querbalken und den Säulen beider Stockwerke mit einer Lagerschichte eines Bindemittels versehen und die senkrechten Montageöffnungen in den Querbalken sowie gegebenenfalls auch die Verbindungszonen der Querbalkenteile mit einem Verguss ausgefüllt sind.
Der erfindungsgemässe Skelettrahmen nähert sich hinsichtlich seiner Verwendbarkeit und Eigenschaften dem monolithischen Skelett unter gleichzeitiger Beibehaltung der Vorteile der Vorfertigung der Einzelteile und des raschen Zusammenbaues an der Baustelle. Den Grundgedanken der erfindungsgemässen Lösung bildet der zwischen Kopf- und Fussteil der Säule durchlaufende Querbalken unter Beibehaltung der durchlaufenden Armierung in waagrechter und senkrechter Richtung und Erzielung von die erforderliche Steifheit aufweisenden Stossstellen.
Eine beispielsweise Ausführung des erfindungsgemässen Skelettrahmens ist in den Fig. 1 - 12 der Zeichnung schematisch dargestellt. Fig. l veranschaulicht die Zusammensetzung des Rahmens aus seinen Elementen, Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch die Stossstelle mit dem durchlaufenden Querbalken längs der Ebene A-A in Fig. 3. Fig. 3 stellt einen waagrechten Schnitt durch die gleiche Stossstelle längs der Ebene B-B in Fig. 2 dar. Fig. 4 veranschaulicht einen vertikalen Schnitt durch eine aus zwei Teilen des durchlaufenden Querbalkens zusammengesetzte Stossstelle längs der Ebene C-C in Fig. 5. Fig. 5 zeigt einen waagrechten Schnitt durch die gleiche Stossstelle längs der Ebene D-D in Fig. 4.
Die Fig. 6, 7, 8 zeigen schaubildlich die einzelnen Phasen der Zusammenstellung eines Skeletteiles in der Stossstelle mit dem durchgehenden Querbalken. Die Fig. 9, 10, 11 veranschaulichen die gleichen Phasen in einer aus zwei Teilen des durchgehenden Querbalkens zusammengesetzten Stossstelle. Fig. 12 zeigt das Schema eines Skeletteiles für einen Bau mit mehreren Trakten.
Gemäss Fig. l besteht das montierte Skelett aus einem armierten Querrahmen, der im wesentlichen
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aus einem Querbalken 2 mit beiderseitiger Konsole besteht, welcher von Säulen (1, la) gestützt wird, die ebenso wie die Querbalken 2 lineare Elemente mit rechteckigem Querschnitt darstellen. Im Skelett (Fig. 1, 12) sind alle Querbalken 2 durchlaufend und zwischen den Kopfstücken der Säulen 1 des unteren
Stockwerkes und den Fussstücken 1 t des oberen Stockwerkes eingespannt., Die Verbindung der Säulen 1, l'und la, l'a mit den Querbalken 2 erfolgt an Stossstellen, die entweder als Randstossstellen mit durch- laufendem Querbalken 2 oder als mittlere Stossstellen mit einem aus zwei Teilen über der Säule la zu- sammengesetzten Querbalken ausgebildet sind.
Für die Rand- und mittlere Stossstelle wird eine Gattung von Säulen (Fig. 1 - 12) verwendet, deren
Querschnitt im Fussteil verjüngt und mit einem Stahlschuh (Fig. 2-11) versehen ist, der z. B. aus seitli- chen Streifen und senkrechten Stahl-Verbindungsblechen zusammengesetzt ist, auf welchen durch Schweissen eine Verbindung der Armierung : 3 der unteren Säule 1 und der Armierung 4 der oberen Säule l'hergestellt ist. Die Anordnung der aus dem Kopfstück der Säule 1 herausragenden und durch die Montagcöffnungen 6 des durchlaufenden Querbalkens 2 hindurchgehenden Armierung 3 entspricht den monolithischen Rahmen- konstruktionen.
Das zweite Element des montierten Rahmens ist der Querbalken 2, welcher unmittelbar auf den Säu- len 1 des unteren Stockwerkes gelagert ist und im dargestellten Fall vier senkrechte Montageöffnungen 6 über der Randsäule 1 und zwei senkrechte Montageöffnungen 6 übgr der mittleren Saule la aufweist. Der
Querbalken 2 ist an der Aussenseite des Gebäudes z. B. durch eine Konsole mit einer Öffnung für den
Durchgang der senkrechten Installationen abgeschlossen, innerhalb des Gebäudes durch eine Stirnfläche 7 mit freiliegender Armierung 8 zur starren Verbindung der beiden Teile des Querbalkens 2 durch Schwei- ssen auf der gemeinsamen Stahlplatte 9 (Fig. 4, 5 und 10).
Die Ausnehmung des Stirnteiles 7 des Querbal- kens 2 an der Stelle der auf Zug beanspruchten Armierung 8 dient zum Einlegen der Verbindungsplatte 9 und zur Durchführung der Schweissung der freiliegenden Armierung 8, zum Vergiessen der Verbindung. so- wie auch der senkrechten Kontaktfuge im unteren gedrückten Teil des Querschnittes zwischen den zwei benachbarten Teilen des Querbalkens 2. Die Verbindungs-Stahlplattc 9 besitzt in der Mitte Kontrollöffnungen 10 (Fig. 4, 5 und 10), z. B. von Krcisform, um den Verguss der senkrechten Fuge zwischen den
Stirnteilen der Querbalken und das Untergiessen der Verbindungs-StahlpIatte 9 zu kontrollieren. Bei einem
Bau mit mehreren Trakten (Fig. 12) kann der Querbalken auch innerhalb des Gebäudes durch eine einfache Konsole abgeschlossen sein.
Zur Bildung der Rand-Stossstelle (Fig. 6, 7, 8 und 2, 3) wird eine Mörtelschicht 11 am Kopf der Säule 1 des unteren Stockwerkes derQuerbalken 2 aufgelegt. Die aus dem Kopf der Säule 1 herausragende Armie- rung verläuft frei durch die senkrechten Montageöffnungen 6 des Querbalkens 2. Die Absetzung der oberen Säule l' (Fig. 8) erfolgt abermals auf einer Mörtelschicht 11. Mit der Schweissung der senkrechten Armierung3 an den Stahlschuh 5, an welchen auch die Armierung 4 der oberen Säule l'angeschweisst ist, wird die Bildung der Stossstelle abgeschlossen.
Monolithisch wird die Stossstelle durch den Verguss 12 (Fig. 2, 3) der senkrechten Montageöffnungen fi im (Querbalken , wobei das Vergiessen auch vor dem Aufsetzen der oberen Säule l'vorgenommen werden kann.
Zur Bildung der mittleren Stossstelle (Fig. 9, 10, 11 und 4, 5) werden auf eine Mörtelschicht 11 am Kopf der Säule la des unteren Stockwerkes die Teile der beiden benachbarten Querbalken 2 aufgesetzt. Die aus dem Kopf der Säule la des unteren Stockwerkes herausragende Armierung verläuft frei durch die senkrech- ten Montageöffnungen 6 der benachbarten Teile des Querbalkens 2. In den zwischen den Stirnteilen 7 der Querbalken2 ausgebildeten Raum wird die Verbindungs-Stahlplatte 9 eingelegt. an welche die Enden der freiliegenden Armierung 8 der Querbalken 2 angeschweisst werden. Dann wird die Stossstelle durch den gleichzeitigen Verguss 12der Montageöffnungen 6, des Raumes zwischen den Stirnteilen 7 sowie auch der senkrechten Fuge zwischen den benachbarten Querbalken 2 monolithisch gemacht.
Dann wird die obere Fläche der Verbindung geebnet. Die obere Säule l'a (Fig. 11) wird gleichfalls auf eine Mörtelschicht 11 abgesetzt. Durch das Schweissen der senkrechten Armierung 3 an den Stahlschuh 5, an welchen auch die Armierung 4 der oberen Säule l'a angeschweisst ist, ist die Bildung der Stossstelle abgeschlossen.
Voraussetzung für die Starrheit der Stossstellen ist eine geringe Dicke und gute Qualität des Ausgleichs-Mörtellagers 11 und des Betonvergusses 12. Wenn vorgefertigte Deckenplatten 14 (Fig. 2, 4) zur Anwendung gelangen, die auf den durchlaufenden Querbalken 2 aufliegen, so bildet die Fertigbetonie- rung 13 des verengten Querschnittsteiles im Fussstück der Säule l'die Endphase und damit werden gleichzeitig auch die VerbindungenJder Armierungen 3, 4 und der Stahlschuh 5 und damit auch alle Stahleinzelteile der Stossstelle abgedeckt.
Die Anwendbarkeit der geschilderten Verbindungsweise von Säulen und Querträger für alle üblichen Spannweiten und Belastungen und für eine beliebige Zahl von Stockwerken und Trakten macht das be-
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schriebcne System geeignet zur Massenerzeugung für mittcl-undvielstöckige Bauten aller Art und ermöglicht eine Vielseitigkeit der architektonischen und konstruktiven Gestaltung der Verkleidung der Bauten durch eingehängte, unbelastete, leichte und hochisolierende Wände oder ganzwandige Ausfüllpaneele.
Das blosse Aufziehen des Querbalkens auf die Armierung der Säulen, die Beschränkung der Schweissstellen und die Anwendung des Vergusses vereinfachen die Verbindung an den Stossstellen und gewährleisten eine vollkommene Ausführungauch bei erheblichen Erzeugungs- und Montagetoleranzen.
Die Einfachheit der Tragelemente des Skelettes und ihr verhältnismässig geringes Gewicht erleichtern die Erzeugung, Beförderung und den Zusammenbau.
Das gleiche Montageprinzip kann auch für durchlaufende Querbalken aus vorgespanntem Beton zur Anwendung gelangen. Bei entsprechender Anpassung kann es auch in Verbindung mit vorgefertigten monolithischen Deckenplatten verwendet werden. die im gegebenen Falle den durchlaufenden Querträger ersetzen.