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Die Erfindung betrifft ein Verbund-Bauelement bzw. einen-Bauteil, bestehend aus zumindest zwei einander zugeordneten, parallel zueinander verlaufenden und voneinander distanzierten, zur Übernahme der wesentlichen Nutzlasten dienenden, armierten, allenfalls vorgespannten, vorzugsweise gleichen oder gleichartigen
Beton-Fertigteilen und aus einem diese Fertigteile monolithisch verbindenden, deren Abstand überbrückenden
Füllbeton.
Bauelemente dieser Gattung sind bereits in verschiedenen Ausführungsvarianten bekanntgeworden, denen sämtlichen das Merkmal gemeinsam ist, dass die Beton-Fertigteile über ihre gesamte Länge miteinander durch den
Füllbeton monolithisch verbunden sind. Solcherart gebildete Bauteile können jedoch nicht in wirtschaftlicher
Weise den jeweils örtlich verschiedenen Anforderungen bezüglich Festigkeit angepasst werden und ihr Gewicht ist im Verhältnis zu ihrer Tragfähigkeit zu gross.
Die Erfindung stellt es sich zur Aufgabe, Bauelemente bzw. Bauteile der eingangs bezeichneten Gattung so zu gestalten, dass sie bei geringem Gewicht und voller Ausnutzung aller ihrer Bestandteile eine im Verhältnis zu ihrer Kubatur grosse Tragfähigkeit aufweisen. Ausserdem ist es ein Ziel der Erfindung, diese Bauelemente bzw.
Bauteile so zu gestalten, dass unter Verwendung gleicher Bestandteile allein durch Variation der Zusammenfügung dieser Bestandteile eine weitestgehende Anpassung an jeweils örtliche verschiedene Erfordernisse möglich ist.
Dem wesentlichsten Erfindungsmerkmal zufolge sind die Fertigteile mittels in Abständen voneinander angeordneter einzelner Füllbeton-Körper miteinander nur bereichsweise verbunden.
Auf diese Weise gelingt es, wertvolle Festigkeitseigenschaften der aus besonders hochwertigem Beton farbriksmässig gefertigten Fertigteile voll und wirtschaftlich für die Festigkeit des zusammengesetzten
Verbund-Bauelementes bzw. -Bauteiles nutzbar zu machen. Ferner ermöglicht es die erfindungsgemässe
Ausbildung, mit gleichartigen Fertigteilen gleicher oder verschiedener Armierung eine Vielzahl verschiedener bzw. verschieden tragfähiger Bauelemente bzw. Bauteile zu schaffen, sei es durch Variation der Fertigteildimensionen, sei es durch Variation des Abstandes der zugeordneten Fertigteile oder sei es durch Variation der Güte und
Armierung des zwischen den Fertigteilen einzubringenden Füllbetons.
Ferner ermöglicht es die erfindungsgemässe
Lösung, ähnlich wie im Stahlbau zwei voneinander distanzierte Fertigteile durch die örtlich in Abständen angeordneten Füllbeton-Körper zu einem in statischer Hinsicht völlig einheitlichen, gegliederten Tragkörper zu vereinigen, der als rahmensteifes Gebilde eine vergleichsweise hohe Festigkeit und Tragfähigkeit aufweist.
Solcherart ist die Erfindung mit besonderem Vorteil auf druck- und knickbeanspruchte Bauelemente bzw.
Bauteile anwendbar, weil die für die Bemessung von solchen Elementen unter anderem massgebende Knicklänge der einzelnen Fertigteile bedeutend verringert werden kann, woraus sich dann in weiterer Folge die Möglichkeit ergibt, die Dimensionen der Bestandteile des Bauelementes bzw. Bauteiles optimal gering und somit optimal wirtschaftlich zu wählen.
Die vereinzelt, voneinander distanziert angeordneten Füllbeton-Körper und die Fertigteile bilden gemeinsam ein statisches System, in dem die Füllbetonkörper insbesondere die Schubkräfte zu übertragen haben und auch entsprechend zu bewehren bzw. mit den Fertigteilen durch Bewehrungen zu verbinden sind.
Aus der erfindungsgemässen Massnahme resultiert weiters ein optimal geringes Gewicht solcherart gegliederter Bauelemente bzw. Bauteile und der mit ihrer Verwendung hergestellten Baukonstruktionen und Tragwerke.
In den einzelnen Füllbetonkörper kann gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung zur weiteren Gewichtsverringerung und zur allfälligen Unterbringung von Leitungen u. dgl. zumindest ein-vorzugsweise zentral angeordneter-in Längsrichtung der Fertigteile offener Hohlraum ausgespart sein. Diese Ausbildung ermöglicht die Unterbringung von Leitungen od. dgl. innerhalb des Bauteil-Querschnittes. Bisher war die Unterbringung solcher Leitungen bei Bauelementen der eingangs bezeichneten Gattung mit vollem Querschnitt mit erheblichen Schwierigkeiten, mit Stemmarbeiten und dadurch verursachtem Zeit-und Kostenaufwand verknüpft.
Demgegenüber erbringt die erfindungsgemäss gegliederte Struktur des Bauelementes auch in dieser Hinsicht und in vielen andern Belangen wertvolle praktische Vorteile, so etwa auch beim Anschluss anderer Bauelemente und Bauteile.
Weiteren Erfindungsmerkmalen zufolge empfiehlt es sich, aus den Fertigteilen örtlich Armierungen in den Füllbeton ausragen zu lassen und in den einzelnen Füllbetonkörpern zu verankern.
Solche Armierungen, die an den Enden des Verbund-Bauelementes in den anschliessenden, auf der Baustelle herzustellenden Ortbeton hineinragen, können zur Aufnahme innerer Kräfte oder Biegemomente, Querkräfte und Normalspannungen-in an sich bekannter Weise-herangezogen werden, so dass das erfindungsgemässe Verbund-Bauelement mit den daran anschliessenden andern Bauteilen gemeinsam einen einheitlichen Verband zu bilden vermag.
Die der Verbindung der Fertigteile dienenden ausragenden Armierungen müssen nicht unbedingt aus Betonrundstahl bestehen, sondern können auch aus Blechen, Profilstählen u. a. steifen Armierungseinlagen hergestellt sein. Solcherart werden die Fertigteile ähnlich den Methoden im Stahlbau so miteinander verbunden, dass sie die zur Erzielung einer gemeinsamen Tragwirkung des Verbund-Bauelementes erforderlichen Aufgaben in dessen Verband zu übernehmen vermögen. Mittels solcher ausragender Armierungen können die Fertigteile, die ja teilweise eine verlorene Schalung für die Füllbetonkörper bilden, temporär, nämlich bis zur Einbringung bzw.
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Erhärtung des Füllbetons, miteinander auf Distanz verbunden werden.
Die Fertigteile werden zweckmässigerweise zur Aufnahme aller bis zum Erhärten des Füllbetons im
Bauwerk auf sie einwirkender Kräfte ausreichend bemessen, so dass allein diese Fertigteile-schon vor dem
Einbringen des Füllbetons-die während der Erstellung des Bauwerkes auftretenden Beanspruchungen und auch das Gewicht des Füllbetons ohne nennenswerte Deformation aufzunehmen imstande sind.
Schliesslich erstreckt sich die Erfindung auch noch auf ein Verfahren zur Herstellung von Bauelementen bzw. Bauteilen mittels zweier oder mehrerer Fertigteile, die voneinander in vorbestimmtem Abstand fixiert und sodann zur bereichsweisen Begrenzung des Füllbetons verlorene oder wiederverwendbare Schalungs-Elemente zwischen die untereinander zu verbindenden Fertigteile eingesetzt und-vorzugsweise an diesen Fertigteilen selbst-verankert werden, worauf zwischen diese Schalungs-Elemente, die gegebenenfalls mit der Bildung durchgehender Hohlräume dienenden Teilen ausgestattet sind, Füllbeton zur Bildung einzelner Füllbeton-Körper eingebracht wird. Zur Verankerung der Schalungs-Elemente können die Fertigteile entweder mit ausragenden
Armierungsteilen oder sonstigen Organen, Absetzungen, Höckern od. dgl. versehen werden.
Die Verwendung von Fertigteilen zur Bildung von erfindungsgemässen Bauelementen und Bauteilen kann im Rahmen der Erfindung sehr mannigfach verschieden erfolgen :
Beispielsweise kann der Füllbeton als Ortbeton am Bauwerk selbst zwischen die in ihrer endgültigen Lage im Bauwerksverband bereits verlegten und fixierten Fertigteile eingebracht werden.
Anderseits ist es aber auch möglich, in erfindungsgemässer Art aus einzelnen Fertigteilen und aus Füllbeton wieder Fertigteile zu fertigen. In diesem Fall wird der Füllbeton in fabriksmässiger Fertigung zwischen zwei oder mehrere, in vorbestimmtem Abstand voneinander gehaltene Fertigteile eingebracht, um aus diesen Fertigteilen und dem Füllbeton einen transportablen, in einen Bauwerksverband einzufügenden Verbund-Bauteil zu bilden.
Verschiedenerlei Ausführungsvarianten erfindungsgemässer Bauelemente und Bauteile sind im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert.
Im einzelnen zeigen die Zeichnungen in der axonometrischen Ansicht nach Fig. l eine erfindungsgemäss ausgebildete Säule, die Fig. 2 zeigt eine Teil-Ansicht in grösserem Massstab, die Fig. 3 und 3a zeigen je einen Säulenquerschnitt, die Fig. 4 axonometrisch eine Schalungsform, die Fig. 5 und 6 zeigen weitere Varianten von Säulenquerschnitten, die Fig. 7 einen Schnitt durch einen Wand-Fertigteil und die Fig. S die axonometrische Ansicht eines Trägers.
Das in den Fig. l bis 3 dargestellte Verbund-Bauelement ist eine Säule, die aus den beiden einander zugeordneten und voneinander distanzierten, parallel zueinander verlaufenden, C-förmig profilierten Fertigteilen - und aus einem diese Fertigteile --1-- verbindenden Füllbeton --2-- besteht, der örtlich und bereichsweise den zwischen den Fertigteilen-l-begrenzten Raum füllt und den Abstand zwischen diesen Fertigteilen überbrückt. Die Fertigteile--l--bestehen aus sehr hochwertigem Beton und besitzen eine-eventuell vorgespannte-Armierung--3--. Nötigenfalls können auch im Füllbeton--2--zusätzliche Armierungen angeordnet sein, sofern dies als notwendig erachtet wird. Die Fig. 3a zeigt eine Variante der Fig. 3 mit zwei Fertigteilen rechteckigen Querschnittes.
Durch den Füllbeton--2--, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel in beliebig wählbaren Abständen Füllbetonkörper bildet, sind die Fertigteile-l-monolithisch zu einer statischen Einheit miteinander verbunden. Zur Gewichtsersparnis und zur Unterbringung von Versorgungsleitungen, Abwasserrohren od. dgl.
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einer Unterteilung der Knicklänge der verwendeten Fertigteile. Die Säule kann infolgedessen besonders leicht und materialsparend ausgebildet werden und eine vergleichsweise hohe Festigkeit aufweisen. Diese hohe Tragfähigkeit resultiert aus dem durch den Abstand der armierten Fertigteile --1-- voneinander wesentlich erhöhten Trägheitsmoment des Säulenquerschnittes. Die Haupttragwirkung soll erfindungsgemäss stets von den Fertigteilen - l-übernommen werden.
Bei Ausbildung der Säule als Fertigteil-Element empfiehlt es sich, deren Enden mit Anschluss- und Verbindungsorganen auszustatten, z. B. mit ausragenden Armierungen oder mit Blech-Kappen, Anschluss-Flanschen usw.
Aus den Fertigteilen--l--ausragende Armierungen--6--sind-wie die Fig. 2 zeigt-im Füllbeton - verankert und dienen dem inneren Verbund des Bauelementes. Mittels solcher gegeneinander ausragender Armierungen --6-- können aber die beiden Fertigteile--l--bedarfsweise auch miteinander auf Distanz verbunden sein, um bis zur Einbringung und Erhärtung des Füllbetons eine verlorene Schalung für diesen Füllbeton --2-- zu bilden. Beispielsweise kann eine solche Verbindung gemäss Fig. 2 durch Schweissungen - 4--bewerkstelligt werden.
Die Armierung --3-- der Fertigteile --1-- ist auch so zu bemessen, dass sie bis zum Erhärten des Füllbetons --2-- alle im Bauwerk auftretenden Beanspruchungen aufzunehmen vermag.
Zur Begrenzung und Schalung des bereichsweise in einzelne Körper aufgegliederten Füllbeton-2-- dienen verlorene oder wiederverwendbare Schalungs-Elemente, die zwischen die untereinander zu verbindenden Fertigteile eingesetzt werden und vorzugsweise an diesen Fertigteilen selbst verankert werden können ;
diese Schalungselemente können-wie dies die Fig. 4 zeigt-mit der Bildung durchgehender Hohlräume dienenden
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Fortsätzen --7-- versehen sein ; die Querwände --8-- sind selbstverständlich jeweils dem Profil der
Fertigteile in ihrer Kontur anzupassen, die Fig. 4 stellt lediglich der Einfachheit halber solche Querwände--S-- quadratisch dar und veranschaulicht beispielsweise abgekantete Teile--8'--, die an den Fertigteilen anliegend der Führung und Halterung der Schaltungselemente dienen.
Die Fig. 5 und 6 zeigen andere Ausführungsvarianten von Säulen, bei denen winkelförmig profilierte
Fertigteile-9, 9'-verwendet werden, die gleichfalls einen zur Aufnahme des Füllbetons-2-bestimmten
Raum begrenzen.
Die Fig. 7 zeigt die Anwendung der erfindungsgemässen Lösung auf einen plattenförmigen Bauteil, z. B. ein
Wandelement, das aus einer Anzahl mit Abstand voneinander angeordneter C-förmiger Fertigteile--l--und
I-förmig profilierter Fertigteile --10- besteht, zwischen denen Füllbetonkörper--2--vorgesehen sind. Die
Fertigteile-l bzw. 10-geben diesem Bauteil die nötige Tragkraft und Steifigkeit, die Füllbetonkörper --2-- können demnach in grösseren Abständen vereinzelt angeordnet sein und aus minderwertigerem Beton bestehen.
Die Fig. 8 schliesslich stellt axonometrisch einen End-Teil eines Trägers dar, der wieder aus zwei mit den offenen Seiten einander zugekehrten und örtlich mittels Füllbeton-Körpern--2--miteinander verbundenen, mit einer Armierung --3-- versehenen Beton-Fertigteilen etwa C-förmigen Querschnittes besteht. Diese Beton-Fertigteile--l--bilden beim dargestellten Ausführungsbeispiel den Ober- und Untergurt des Trägers und der aus diesen Fertigteilen gebildete Verbundträger wird durch ein-etwa nach Art eines Vierendelträgers gestaltetes-Rahmengebilde verkörpert. Auch bei dieser Ausführungsform des Erfmdungsgegenstandes ergibt sich bei geringem Materialaufwand eine hohe Tragfähigkeit des in diesem Fall biegungsbeanspruchten Bauelementes.
Selbstverständlich können die Dimensionen der Fertigteile--l--sowie auch der Füllbeton-Körper --2-- ebenso beliebig variiert werden, wie die Anzahl und die Abstände der Füllbetonkörper im Verlauf der Trägeroder Säulenlänge. Damit eröffnet die erfindungsgemässe Lösung auch in diesem Fall eine Fülle von ökonomischen, wertvollen Variationsmöglichkeiten zur Gestaltung von Trägern, die sich den jeweiligen örtlichen Erfordernissen in einer sehr weitgehend individuellen Art anpassen lassen.
Selbstverständlich ist die Anwendung der erfindungsgemässen Lösung nicht an die dargestellten und erläuterten Varianten gebunden, vielmehr ist diese Anwendung darüber hinaus noch sehr mannigfach abwandelbar und ausbaufähig, insbesondere hinsichtlich der Gestaltung, Armierung und Dimensionierung der Fertigteile, aber auch hinsichtlich ihrer Anordnung in bezug zueinander innerhalb eines Bauteiles bzw.
Bauwerkes.
Grundsätzlich eignet sich das erfindungsgemässe System für die Herstellung jedweder Bauteile, wie Decken, Wände, Träger usw. ; mit besonderem Vorteil ist aber-wie schon eingangs geschildert-die erfindungsgemässe Lösung bei druckbeanspruchten, knickgefährdeten Bauteilen, wie Pfeilern u. dgl., anwendbar. Bei solchen Bauteilen gelingt es, durch eine sinnvolle Aufgliederung des Verbund-Bauelementes in seine Bestandteile eine besonders leichtgewichtige und deshalb wirtschaftliche Struktur der lastaufnehmenden Komponenten zu erzielen und bei optimaler Ausnutzung der wertvollen Eigenschaften dieser Komponenten den Bauteil in der jeweils statisch günstigsten Art und Dimension mit geringstem Materialaufwand auszubilden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verbund-Bauelement bzw. -Bauteil, bestehend aus zumindest zwei einander zugeordneten, parallel zueinander verlaufenden und voneinander distanzierten, zur Übernahme der wesentlichen Nutzlasten dienenden, armierten, allenfalls vorgespannten, vorzugsweise gleichen oder gleichartigen Beton-Fertigteilen und aus einem diese Fertigteile monolithisch verbindenden, deren Abstand überbrückenden Füllbeton, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass die Fertigteile mittels in Abständen voneinander angeordneter einzelner Füllbeton-Körper miteinander nur bereichsweise verbunden sind (Fig. l und 8).
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