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Die Erfindung betrifft eine Baukonstruktion, deren aus vorgefertigten Teilen zusammenge- setztes Skelett wenigstens aus einer Anzahl übereinanderliegender Deckenplatten (Fussboden- oder
Dachplatten) besteht, die wenigstens durch im Eckbereich der Deckenplatten in Rohren fixierte Stütz- säulen verbunden sind.
Ein Nachteil bekannter Konstruktionen dieser Art ist, dass sämtliche Kräfte über aussen an den Deckenplatten angeordnete Fixierungsprofile übertragen werden. Um zu einer sicheren Trag- konstruktion zu gelangen, sind die Eckpunkte durch einen Stützrahmen aus U-förmig profiliertem
Stahlblech miteinander verbunden. Wiewohl diese Konstruktion in Stahl massgenau hergestellt werden kann, ist es unmöglich, sie ganz in Beton auszuführen. Ein weiterer Nachteil ist, dass sich die
Konstruktion kaum dazu eignet, in Verbindung mit feuerbeständigen Säulen anstelle von Stahlsäulen angewendet zu werden. Ferner hat die Konstruktion den Nachteil, dass dort, wo mehrere Decken- platten aneinanderstossen, mehr oder weniger komplizierte, auf jeden Fall zusammengesetzte Säulen erforderlich sind.
Eine Baukonstruktion, bei der der letztgenannte Nachteil vermieden wird und die Eckbereiche von vier aneinanderstossenden Deckenplatten jeweils auf einer Säule ruhen, ist ebenfalls bekannt.
Die Deckenplatten weisen Träger auf, die in den Eckbereichen der Platte zwei herausragende Streben bilden. Die Streben dienen zur Auflagerung der Platten auf den Säulen. Sie sind mit Bohrungen versehen, durch die Gewindestifte hindurchgesteckt werden, die während der Vorfertigung der Säulen am Kopf angebracht sind, und ragen in entsprechende Ausnehmungen an der Unterseite der nächsten Säule hinein. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass das Gewicht der Platten in einer"Beton-auf-Beton"-Verbindung auf die Säulen übertragen und die Kräfte der nächsten Säule über diese Verbindung übertragen werden. Wenn mit der Auflagerkonstruktion verhältnismässig grosse Platten (z. B. 2, 40 x 7, 20 m) von verhältnismässig schlanken Säulen (z. B. 20 x 20 cm) getragen werden sollen, so kann die Auflagerung unter der Vielzahl von Kräften brechen.
Zumindest können diese Kräfte nicht mit einem ausreichend grossen Sicherheitsbeiwert überschritten werden.
Die Kräfte sind : a) eine Querkraft infolge des Eigengewichts, bleibender Belastung, veränderlicher Belastung und Auflagerreaktion durch Toleranzen im Auflagerniveau, b) die zu erwartende waagrechte Zugkraft infolge von Winddruck, Schrägstellung und Ver- setzungen zweiten Grades, c) der Einfluss auf die Grösse des Einspannmoments infolge der senkrechten Belastungen durch die Säulen, die die darunter befindlichen Stockwerke tragen.
Das Institut TNO für Baumaterialien und Baukonstruktionen behauptet, die Auflagerkonstruktion werde sich nur bewähren, wenn die vorhin genannten Kräfte um den Faktor 1, 7 überschritten werden können, bevor die Verbindung bricht. Schliesslich ist die Massgenauigkeit der Konstruktion durch eine Anhäufung von Massabweichungen der Säulenlänge und Plattenstärke gering.
Die US-PS Nr. 2,587, 724 zeigt eine Konstruktion mit zwei Betonbalken am Kopf einer Betonsäule. Die Bewehrung der Säule ragt über die Stirnseite hinaus und wird von Rohren umfasst, die winkelgerecht von den Enden der Balken aufgenommen und in ihren verankert sind. Auf diese Weise ist es möglich, waagrechte Zugkräfte zwischen den Balken über die verankerten Rohre und die hinausragenden Armierungsstäbe aufzunehmen. Die FR-PS Ni. 1. 311. 931 zeigt, dass Bewehrungsstäbe von Rohren aufgenommen und darin durch Einbringen einer erhärtenden Masse fixiert werden können.
Der AT-PS Nr. 268608 ist eine ähnliche Baukonstruktion entnehmbar, bie der zur Lastübertragung kegelförmige Teile vorgesehen sind, die jedoch massgenau hergestellt werden müssen, was auf der Baustelle praktisch nicht möglich ist. Ausserdem müssen die Platten genau dieselben Abmessungen zwischen den Lastübertragungsbereichen aufweisen. Ferner ist es erforderlich, dass jede Platte von vier Stahlsäulen abgestützt ist, so dass im Falle des Aneinanderstossens von vier Platten auch vier getrennte Stahlsäulen vorgesehen sind. Somit ergibt sich ein grosser Herstellungs- und Montageaufwand, der geübtes Personal verlangt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu beseitigen und eine Baukonstruktion aus Betonteilen zu schaffen, die sich für die Vorfertigung und schnelle Montage eignet, so dass in kurzer Zeit ein regen-und winddichtes Bauwerk herstellbar ist, qualitativ
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hochwertig und dadurch für Bauwerke grossen Umfangs geeignet ist, von Betonsäulen Gebrauch macht, deren Querschnitt nicht grösser ist als nötig, um den Brandschutz-Vorschriften zu genügen, zu einer Massgenauigkeit führt, die der im Stahlbau üblichen entspricht, darüber hinaus eine grosse Vielfalt von Bauwerken mit Betonstandardteilen ermöglicht und ausserdem demontierbar und wieder zusammensetzbar ist.
Diese Aufgaben werden mit einer Baukonstruktion der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, dass erfindungsgemäss die Stützsäulen Betonsäulen sind, die an jeder Stirnseite mit einer
Auflageplatte und mindestens einem in axialer Richtung hinausragenden Stab versehen sind, wobei der Eckbereich einer Deckenplatte in montiertem Zustand etwa einen Quadranten der Auflage- platte am Kopf einer Betonsäule abdeckt, dass sich die Rohre mindestens bis an die oberen und unteren Flächen der Deckenplatten erstrecken und dass das Verhältnis des geringsten Innendurch- messers jedes Rohres zum Stabdurchmesser 3 : 2 bis 5 : 2 beträgt.
Der Erfindung liegen Empfehlungen des europäischen Ausschusses FIP/CEP für internationale einheitliche Vorschriften für armierten und Vorspannbeton und "Guides to good practice" vom
Juni 1975 zugrunde. Bei einer Feuerbeständigkeit von 60 min werden Säulenabmessungen von mindestens 20 x 20 cm und für Deckenplatten eine Dicke von 8 cm empfohlen. Es darf angenommen werden, dass diese Empfehlungen in einigen Jahren in die Betonvorschriften aufgenommen werden.
Deshalb sind bei der Dimensionierung diese Abmessungen als mögliches Mindestmass zu wählen.
Die Auflagerung von vier aneinanderstossenden Eckbereichen von Deckenplatten ist auf einer
Betonsäule von nur 20 x 20 cm zu verwirklichen, weil bei Einzelsäulen je Eckbereich zusammen- gesetzte Säulen von nicht weniger als 42 x 42 cm entstehen. Bei der Auflagerung auf einer Betonsäule ist je Platteneckbereich eine Auflagerfläche von nur 10 x 10 cm verfügbar, wodurch stählerne Hilfsmittel zum Übertragen der Auflagerkräfte erforderlich sind. Jetzt, da sowieso stählerne Hilfsmittel notwendig sind, hat man danach gestrebt, bei gleichem Aufwand an Stahl mehrere Vorteile zu erlangen, was zu der vorstehend beschriebenen Konstruktion geführt hat.
Auch ist es nun möglich, die Betonplatten bereits während der Montage auf den Betonsäulen zu fixieren, indem die stählernen Hilfsmittel mit Bolzen und Bolzenlöchern versehen werden, wobei zwischen Bolzen und Bolzenloch ausreichend Raum verbleiben muss, um die Toleranz der Betonplatten in Längs- und Breitenrichtung aufzufangen, so dass schliesslich eine Masshaltigkeit wie bei Stahlkonstruktionen erzielt wird.
Mit der Erfindung wird eine Baukonstruktion geschaffen, die trotz einfachen Aufbaues allen sicherheitstechnischen Anforderungen in hohem Masse entspricht.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auflageplatten Stahlplatten sind, welche an den Stirnseiten der Betonsäulen mit Löchern versehen sind, in denen die hinausragenden, in die Betonsäulen einbetonierten Stäbe eingeklemmt sind, und jedes Rohr im Eckbereich der Deckenplatten aus einem die Ecke bildenden Winkelstahl, der über die Ränder der Deckenplatten nicht hinausragt, und einem weiteren Winkelstahl besteht, der mit dem erstgenannten Winkelstahl zu dem Rohr zusammengeschweisst ist und die Ränder der Deckenplatte mit Vorspannstäben bewehrt sind, die mit Muttern an den Schenkeln des erstgenannten Winkelstahles befestigt sind.
Die Betonsäulen sind z. B. mit Stahlplatten von 160 x 160 x 10 mm mit vier Löchern von 20 mm Durchmesser versehen. In diese Löcher sind Stäbe mit 20 mm Durchmesser und 300 mm Länge geschlagen. Die Stäbe sind zur Erleichterung des Anordnens der Platten an den Enden verjüngt. Beim Schrumpfen der Betonsäule in Längsrichtung gleiten die Stahlplatten an den Stäben entlang und ruhen also weiterhin auf der Oberfläche der Betonsäule auf. Wegen der Stäbe können die lotrecht dazu stehenden Stahlplatten im Werk durch Einklemmen der herausragenden Enden der Stäbe in der Betonschalung massfest einbetoniert werden. Auf diese Weise können sehr masshaltige Betonsäulen mit einer Längentoleranz von i2 mm hergestellt werden.
Ferner ist günstig, wenn das Rohr an der die Unterseite der Deckenplatte bildenden Seite mit einer angeschweissten rechteckigen Fussplatte versehen ist, deren Abmessungen mindestens der Breite der Schenkel des Winkelstahles entspricht und welche eine Öffnung aufweist, die dem eingeschriebenen Kreis zwischen den beiden das Rohr bildenden Winkelstählen entspricht, wobei die Gesamthöhe des von den Winkelstählen gebildeten Rohres und der Fussplatte mindestens gleich der
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Stärke der Deckplatte im betreffenden Eckbereich ist. Auf diese Weise ergibt sich eine bessere
Aufnahme der Querkräfte infolge der senkrechten Belastung.
Der Auflagerdruck der Deckenplatte wird nämlich dadurch auf die Betonsäule übertragen, dass die einbetonierten, an den Winkelstählen befestigten Fussplatten direkt auf den Stahlplatten der Betonsäulen ruhen. Obwohl die Konstruktion aus Betonelementen besteht, werden damit dennoch
Auflagerungen wie bei"Stahl-auf-Stahl"mit der diesen eigentümlichen Massgenauigkeiten erreicht.
Beim Auflegen von Betonplatten auf die Eckbereiche scheint es erforderlich, die Ränder mit durchlaufenden Stahlprofilen zu verstärken. Die Kombination von hochwertigen Vorspannstäben in einer Platte mit Profilen aus Weichstahl führt zu einem in wirtschaftlicher Hinsicht unvertretbaren
Stahlverbrauch, so dass man nach einer konstruktiven Lösung gesucht hat, bei der die hochwertigen
Vorspannstäbe auch als Randverstärkung dienen. Eine Bedingung dafür ist eine vollwertige Ver- bindung der Vorspannstäbe an der stählernen Auflagerkonstruktion in den Eckbereichen der
Platten. Gerade durch den Einsatz von Winkelstählen hat sich die Möglichkeit ergeben, die Vor- spannstäbe durch die Flansche des Winkelstahles zu führen und nach Anbringen der Vorspannung durch Aufschrauben von Muttern auf die mit Gewinde versehenen Enden der Vorspannstäbe zu sichern.
Die Eckkonstruktion und die Randarmierung bilden dadurch ein funktionelles Ganzes.
Weiters können die Rohre mit gebogenen Armierungsstäben fest verbunden sein, die gegebenen- falls in der Ebene der Deckenplatte eine Schleife bilden. Auf diese Weise werden die äusseren waagrechten Kräfte besser aufgenommen, weil diese Kräfte exzentrisch zu den Zugkräften in den
Vorspannstäben verlaufen.
Die Bodenstärke zwischen den Auflageplatten der Betonsäulen wird lediglich, aber genauestens durch die massgerechte Länge der stählernen Eckbereiche bestimmt, so dass die Herstellungstoleranzen auf Stockwerkhöhe auf 1 : 2 mm beschränkt bleiben, was den Toleranzen im Stahlbau vergleichbar ist. Aus einer Untersuchung von Massabweichungen vorgefertigter Betonelemente (Cement 28 [1976], S. 9 bis 12) geht hervor, dass die Toleranzen für einen Bereich von 90% normalerweise in der Höhe 20 mm, in der Horizontalen 40 mm, in der Stärke der Fussplatten 10 mm betragen.
Die erfindungsgemässe Konstruktion bleibt in hohem Masse innerhalb dieser Toleranzen ; Abweichungen in der Höhe betragen nicht mehr als 2 mm, während die Abweichungen in der Stärke der Fussplatten bei der erfindungsgemässen Konstruktion ausser acht gelassen werden können. Eine Anhäufung von Massabweichungen ergibt sich nicht. Dadurch werden die Auflagerreaktionen in den vier Eckbereichen einer Deckenplatte nahezu gleich, was einen grossen Vorteil in bezug auf andere Betonkonstruktionen bedeutet.
Zur Fixierung der Achsenlinien über mehrere Baufelder werden nach dem Montieren der Deckenplatten vorzugsweise noch Stahlrohre über die hinausragenden Stäbe der untenstehenden Betonsäulen geschoben, wobei noch eine ausreichende Toleranz in Längs- und Breitenrichtung von z. B.
:"S mm belassen wird. Bei einer Stabdicke von 20 mm und einer Öffnung des Fixierungsprofils von 36 mm hat das Rohr z. B. einen Innen- und einen Aussendurchmesser von 21 bzw. 25 mm. Die Rohre werden während der Montage provisorisch abgeschlossen und in regelmässigen gegenseitigen Abständen mit Abschlusskappen fixiert.
Nach dem Auffüllen der Fugen zwischen den Deckenplatten und des Hohlraums zwischen den Winkelstählen sowie dem Rohr mit Zementmörtel und nach Erhärten desselben können die Säulen des nächsten Geschosses durch Einschieben der an der Unterseite hinausragenden Stäbe in die Rohre massgerecht angeordnet werden. Die Länge der Rohre entspricht also maximal der der Winkelstähle.
Beim Auflegen der Deckenplatten auf die Säulen ergeben sich im Fundament Einzellasten, wogegen keine Linienlasten auftreten. Dadurch sind keine Fundamentbalken erforderlich, vielmehr kann das erste Geschoss unmittelbar auf Pfähle oder Sockel gesetzt werden. In diesem Fall kann auf den Pfahlfundamenten oder auf den Sockeln ein Hilfsstück vorgesehen werden, das mit der erforderlichen Anzahl hinausragenden, an einer verstellbaren Unterplatte befestigten Stäben versehen ist. Auf diese Weise entspricht der obere Teil des Hilfsstückes dem oberen Säulenende. Da die Deckenplatten auf Säulen aufgelegt und steife Platten verwendet werden, können Fundamentbalken entfallen, weil die Platten ausschliesslich in ihren Eckbereichen abgestützt sind.
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Um unter anderem die Windkräfte aufzunehmen, werden mindestens zwei Säulen mit einem
Windverband versehen. Vorzugsweise sind zu diesem Zweck in zwei Richtungen mindestens zwei
Säulen als eine Stabilisierungswand ausgebildet, indem der Raum zwischen den Säulen vollständig ausgefüllt wird. Eine solche Säulenanordnung kann auch als (Zwischen-) Wand dienen.
Obschon die Säulen grundsätzlich vier Deckenplatten tragen können, wird dies an den Aussen- fassaden und an den Ecken nicht immer der Fall sein können. Die dabei freibleibenden Stäbe und
Auflageplattenteile können gegebenenfalls dazu verwendet werden, Fassadenelemente aufzuhängen.
Obwohl mehrere Ausführungsformen möglich sind, ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass auf die von den Deckenplatten nicht abgedeckten Stäbe miteinander verbundene Rohre mit angeschweissten
Streifen aufgeschoben sind, mit denen die Fassadenelemente über seitlich an oder nahe ihrer oberen Seite eingebettete Streifen verbunden sind. Wenn die Säulen und die auf ihnen ruhenden
Platten errichtet sind, können daher die Fassadenelemente ohne weiteres massgerecht eingehängt werden.
Die Deckenplatten (Fussboden- oder Dachplatten) können im einzelnen auf jede beliebige Weise ausgebildet sein. Vorzugsweise wird eine Fussbodenplatte eine an sich bekannte Kassetten- oder
Rippenfussbodenplatte mit Vorspannstäben sein, wobei eine akustische Isolierung unter dem Fuss- boden zwischen den Rippen angebracht sein kann.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind ; es zeigen Fig. l einen Schnitt durch zwei übereinander stehende Säulen und zwei angrenzende Deckenplatten, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. l, wobei vier Deckenplatten aneinanderstossen, Fig. 3 ein Detail der Eckausbildung im Schnitt, Fig. 4 dasselbe Detail in Seitenansicht, Fig. 5 einen Schnitt durch zwei übereinander angeordnete Säulen und zwei aneinander grenzende Deckenplatten gemäss einer Variante der Erfindung, Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 5, Fig. 7 einen Schnitt durch die Fussbodenplatte des Erdgeschosses und das Fundament, Fig. 8 die Aufhängung von Fassadenelementen in Seitenansicht und Fig. 9 die Aufhängung gemäss Fig. 8 in Draufsicht.
Gemäss der in den Fig. l und 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Erfindung trägt eine Betonsäule --11-- am oberen Ende eine mit Stäben --13a und 13b-- versehene Auflageplatte --12--. Die Fig. 2 zeigt noch zwei weitere Stäbe --13c und 13d--. In den Eckbereichen von Deckenplatten-14a bis 14d-- sind zur Fixierung dienende Rohre-15a bis 15d-- einbetoniert, die mit angeschweissten Armierungsstäben --16a, 16b, 17a und 17b-- in den Deckenplatten --14a, 14b-- verankert sind. Die Rohre-15a bis 15b-- ragen höchstens um einige Millimeter über die Ober- bzw. Unterseite der Deckenplatte-14-- heraus.
Werden die Deckenplatten --14a bis 14d-auf den Kopf der Betonsäule --11-- aufgelegt, so ruhen also die Enden der Rohre-15a bis 15d-auf der Auflageplatte --12-- auf. Ebenso ruht die nächste Betonsäule --18-- mit ihrer Auflageplatte --19-- auf dem andern Ende der Rohre --15a bis 15d-- auf, die die Kräfte weiterleiten. Nachdem die Betonsäule --11-- und die Deckenplatten --14a bis 14d-- aufgestellt sind, wird der Hohlraum in den Rohren --15a bis 15d-- mit einer erhärtbaren Masse-50-z. B. Zementmörtel od. dgl. gefüllt. Dieser Mörtel hat insoweit eine konstruktive Bedeutung, als die massgerecht übereinander gestellten Bauteile unverrückbar miteinander verbunden werden.
Bei dieser Ausführungsform können auch die bei den folgenden Zeichnungen beschriebenen Zentrierrohre hinzugefügt werden.
Die Fig. 3 und 4 geben im Schnitt bzw. in Seitenansicht nähere Einzelheiten der Eckausbildung wieder. Alternativ zu den Rohren --15-- mit Kreisquerschnitt nach Fig. 1 und 2 bestehen hier die Rohre aus einem Winkelstahl --20--, der einen der Eckbereiche der Deckenplatte --21-bildet und innerhalb der Verlängerung ihrer Ränder --22 und 23-- liegt. Ein zweiter, etwas kleinerer Winkelstahl --24-- ist unter Bildung eines Rohres mit quadratischem Querschnitt innerhalb des erstgenannten Winkelstahles --20-- an diesem angeschweisst.
Beide Winkelstähle --20 und 24-- sind an einer quadratischen Fussplatte --25-- etwa von der Grösse des Schenkels des Winkel- stahles --20-- angeschweisst. Eine in der Fussplatte --25-- ausgebildete Öffnung --26-- entspricht dem eingeschriebenen Kreis zwischen den beiden Winkelstählen-20 und 24--. Vorspannstäbe --27a bis 27d und 28a bis 28c-- sind mit Muttern --29-- in vorgespanntem Zustand an den Schenkeln des Winkelstahles --20-- befestigt.
An die Schenkel des Winkelstahles --20-- angeschweisste ge-
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krümmte Armierungsstäbe --30 und 30a-- nehmen zusammen mit den Vorspannstäben --27 und 28die waagrechten äusseren Kräfte auf, wobei diese beiden Stäbe --27 und 28-- miteinander eine Schleife bilden können.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung im Schnitt dargestellt. Die eingeklemmten Stäbe --32a und 32b--, die zum Teil in der Betonsäule --33-- einbetoniert sind, ragen durch die Auflageplatte --31-- hindurch. Gleiches findet sich bei der darüber angeordneten, auf der oberen Auflageplatte --35-- liegenden Betonsäule --34-- mit ihren Stäben --36a und 36b--.
Mit den Bezugszeichen --20, 21 und 24-- sind die entsprechenden Bauteile der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Konstruktion bezeichnet. In Fig. 5 sind die Zentrierrohre --37a und 37b-- gezeigt, die
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schoben sind. Der Raum um die Zentrierrohre --37-- zwischen den Winkelstäben --20, 24-- und der Zwischenraum zwischen den Deckenplatten --21-- werden mit einer erhärtenden Masse --50--, wie Zementmörtel gefüllt. Die Enden der Zentrierrohre --37-- sind während des Füllens abgedeckt und natürlich gegenseitig fixiert.
Fig. 6 zeigt einen waagrechten Schnitt durch diese Ausführungsform nach der Linie B-B in
Fig. 5. Entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 7 zeigt den Anschluss an einem Fundamentpfahl --51-- oder -sockel. In einen Beton- körper-40-sind --40-- sind Anker --42-- einbetoniert, an denen eine auf einer Betonschicht --41-- liegende verstellbare Platte --43-- befestigt ist ; darauf liegt die Auflageplatte --31-- mit den Stäben --32--.
Die Deckenplatten --21-- und die Betonsäule --44-- sind wie vorher erläutert angeordnet.
Nicht dargestellt ist, dass die Rohre an ihrer freiliegenden, also nicht durch Beton abgedeckten Seite mit einem Hebeloch versehen sein können, so dass zusätzliche Hebeösen nicht einbetoniert werden brauchen.
Die Fig. 8 und 9 schliesslich zeigen, dass sichdie Baukonstruktion auch zum Anbringen von Fassadenelementen --4-- eignet. Die Betonsäulen --33 und 34-sind in diesem Fall auf die in der Fig. 5 gezeigten Weise mit zwei Deckenplatte --21a und 21b-- zu einem steifen Verband verbunden (Fig. 9).
Die hiezu nicht verwendeten Stäbe --32a, 32b, 35a und 35b-- dienen hier dazu, über aufgeschobene, miteinander verbundene Rohre --45a und 45b-- mit angeschweissten Streifen --46a und 46b-- die Fassadenelemente --47a und 47b-- über in diesen an oder nahe ihrer oberen Seite eingebettete Streifen --48a und 48b-- zu tragen. Die entsprechenden Streifen --46 bzw. 48-- sind mit Schrauben fest verbunden. Die Fassadenelemente --47a und 47b-- überdecken vorzugsweise die Betonsäulen --33, 34-- (Fig.9). Die verbleibende schmale Fuge --49-- kann leicht abgedichtet werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung wurde Prüfungen unterworfen. Die Deckenplatten --21-waren Betonplatten mit den Abmessungen 2, 40 x 7, 20 m, einer Dicke von 8 cm und waren in Mittelabständen von 60 cm mit Rippen von 12 cm Höhe sowie mit einer Vorspannarmierung versehen. Die Auflageplatten --31, 35-- hatten die Abmessungen 160 x 160 x 10 mm und vier eingeklemmte Stäbe --32, 36-- von 20 mm Durchmesser. Die Eckbereiche der Deckenplatten --21-- bestanden aus einem ersten Winkelstahl --20-- von 80 x 80 x 10 mm und einem zweiten Winkelstahl --24-- von 40 x 40 x 4 mm. Die angeschweisste Fussplatte --25-- war 85 x 85 x 10 mm gross ; die dem eingeschriebenen Kreis zwischen den Winkelstählen --20, 24-- entsprechende Öffnung --26-hatte einen Durchmesser von 36 mm.
Die Zentrierrohre --37-- hatten einen Innendurchmesser von 21 mm und passten also auf die Stäube-32, 36- ; der Aussendurchmesser betrug 25 mm, so dass noch ein Spiel von (36 - 25) : 2 = 5, 5 mm verblieb, um Massabweichungen berichtigen zu können. Die kurze Seite der Dachplatte --21-- war mit drei, die lange Seite mit vier am Winkelstahl --20-verankerten Vorspannstäben --28 bzw. 27-- versehen.
Diese Auflagerkonstruktion gemäss den Fig. 3 bis 6 wurde im Hinblick auf die schon genannte Anwendung bei den in der Praxis auftretenden charakteristischen Kräften und Belastungen vom Institut TNO für Baumaterialien und Baukonstruktionen erprobt. Aus den Ergebnissen (Nr. B-78-426/ 62. 6. 0101 vom 11. Dezember 1978) lässt sich schliessen, dass die Auflagerkonstruktion den gestellten Anforderungen entspricht.
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The invention relates to a building construction, the skeleton composed of prefabricated parts of at least a number of superposed ceiling panels (floor or
Roof panels), which are connected at least by support columns fixed in pipes in the corner area of the ceiling panels.
A disadvantage of known constructions of this type is that all forces are transmitted via fixing profiles arranged on the outside of the ceiling panels. In order to achieve a safe supporting structure, the corner points are made of a U-shaped profiled support frame
Sheet steel joined together. Although this construction can be made to size in steel, it is impossible to make it entirely in concrete. Another disadvantage is that the
Construction hardly suitable to be used in connection with fire-resistant columns instead of steel columns. Another disadvantage of the construction is that where several ceiling tiles meet, more or less complicated columns, which are assembled in any case, are required.
A building construction in which the last-mentioned disadvantage is avoided and the corner regions of four abutting ceiling panels each rest on a column is also known.
The ceiling panels have beams that form two outstanding struts in the corner areas of the panel. The struts serve to support the slabs on the columns. They are provided with holes through which threaded pins are inserted, which are attached to the head during the prefabrication of the columns, and protrude into corresponding recesses on the underside of the next column. It is readily apparent that the weight of the slabs in a "concrete-to-concrete" connection is transferred to the columns and the forces of the next column are transferred via this connection. If relatively large slabs (e.g. 2, 40 x 7, 20 m) are to be supported by relatively slim pillars (e.g. 20 x 20 cm) with the support structure, the support can break under the multitude of forces.
At least these forces cannot be exceeded with a sufficiently large safety factor.
The forces are: a) a shear force due to the dead weight, permanent load, variable load and support reaction due to tolerances in the support level, b) the expected horizontal tensile force due to wind pressure, inclination and second-degree displacements, c) the influence on the size of the clamping torque due to the vertical loads on the pillars that support the floors below.
The TNO Institute for Building Materials and Structures claims that the support structure will only prove itself if the aforementioned forces can be exceeded by a factor of 1.7 before the connection breaks. Finally, the dimensional accuracy of the construction is low due to an accumulation of dimensional deviations in the column length and plate thickness.
US Pat. No. 2,587,724 shows a construction with two concrete beams at the head of a concrete column. The reinforcement of the column protrudes beyond the front side and is encased by pipes that are angled from the ends of the beams and anchored in them. In this way it is possible to absorb horizontal tensile forces between the beams over the anchored pipes and the protruding reinforcing bars. The FR-PS Ni. 1. 311. 931 shows that reinforcing bars can be taken up by pipes and fixed in them by introducing a hardening mass.
The AT-PS No. 268608 is a similar building construction can be removed, the cone-shaped parts are provided for load transmission, which, however, must be made to measure, which is practically not possible on the construction site. In addition, the plates must have exactly the same dimensions between the load transmission areas. Furthermore, it is necessary for each plate to be supported by four steel columns, so that four separate steel columns are also provided in the event that four plates collide. This results in a large manufacturing and assembly effort, which requires experienced personnel.
The invention has for its object to eliminate the above disadvantages and to provide a building structure made of concrete parts, which is suitable for prefabrication and quick assembly, so that a rain and windproof structure can be produced in a short time, qualitatively
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high quality and therefore suitable for large-scale structures, makes use of concrete pillars whose cross-section is not larger than necessary to meet the fire protection regulations, leads to a dimensional accuracy that corresponds to that customary in steel construction, and also a large variety of structures made possible with standard concrete parts and can also be disassembled and reassembled.
These tasks are solved with a construction of the type specified in the introduction in that, according to the invention, the support columns are concrete columns, which have a
Support plate and at least one rod projecting in the axial direction are provided, the corner region of a ceiling plate in the assembled state covering approximately one quadrant of the support plate at the head of a concrete column, that the pipes extend at least to the upper and lower surfaces of the ceiling plates and that the ratio of the smallest inside diameter of each tube to the rod diameter is 3: 2 to 5: 2.
The invention is based on recommendations of the European Committee FIP / CEP for international uniform regulations for reinforced and prestressed concrete and "Guides to good practice" from
June 1975. With a fire resistance of 60 min, column dimensions of at least 20 x 20 cm and a thickness of 8 cm are recommended for ceiling tiles. It can be assumed that these recommendations will be included in the concrete regulations in a few years.
Therefore, when dimensioning, these dimensions should be selected as the possible minimum dimension.
The support of four abutting corner areas of ceiling tiles is on one
Concrete column of only 20 x 20 cm to be realized, because in the case of individual columns, composite columns of no less than 42 x 42 cm are created for each corner area. When supported on a concrete column, a support surface of only 10 x 10 cm is available per slab corner area, which means that steel aids are required to transmit the support forces. Now that steel tools are necessary anyway, efforts have been made to achieve several advantages with the same amount of steel, which has led to the construction described above.
It is now also possible to fix the concrete slabs on the concrete pillars already during assembly by providing the steel tools with bolts and bolt holes, whereby sufficient space must remain between the bolt and bolt hole to accommodate the tolerance of the concrete slabs in the longitudinal and width directions , so that dimensional accuracy is finally achieved as with steel structures.
With the invention, a construction is created which, despite its simple structure, meets all of the safety requirements to a high degree.
In an advantageous development of the invention, it is provided that the support plates are steel plates, which are provided on the end faces of the concrete columns with holes in which the protruding rods, which are concreted into the concrete columns, are clamped, and each tube in the corner region of the ceiling plates from a corner Angle steel, which does not protrude beyond the edges of the ceiling panels, and there is another angle steel, which is welded together with the former angle steel to form the tube and the edges of the ceiling panel are reinforced with prestressing bars, which are attached to the legs of the former angle steel with nuts.
The concrete columns are e.g. B. provided with steel plates of 160 x 160 x 10 mm with four holes of 20 mm in diameter. Rods with a diameter of 20 mm and a length of 300 mm are hammered into these holes. The bars are tapered at the ends to facilitate placement of the panels. When the concrete column shrinks in the longitudinal direction, the steel plates slide along the bars and therefore continue to rest on the surface of the concrete column. Because of the bars, the steel plates, which are perpendicular to them, can be concreted in the factory by clamping the protruding ends of the bars in the concrete formwork. In this way, very dimensionally stable concrete columns with a length tolerance of i2 mm can be produced.
It is also advantageous if the tube is provided on the side forming the underside of the ceiling plate with a welded-on rectangular base plate, the dimensions of which correspond at least to the width of the legs of the angle steel and which has an opening which corresponds to the inscribed circle between the two angle steels forming the tube corresponds, the total height of the tube formed by the angle steels and the base plate at least equal to that
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Thickness of the cover plate in the corner area concerned. In this way, a better one results
Acquisition of the lateral forces due to the vertical load.
The bearing pressure of the ceiling slab is transferred to the concrete column by the fact that the concrete base plates, which are attached to the angle steel, rest directly on the steel plates of the concrete columns. Although the construction consists of concrete elements, it is nevertheless
Bearings as in "steel-on-steel" with which this peculiar dimensional accuracy is achieved.
When placing concrete slabs on the corner areas, it seems necessary to reinforce the edges with continuous steel profiles. The combination of high-quality prestressing bars in a plate with profiles made of mild steel leads to an economically unacceptable one
Steel consumption, so that one was looking for a constructive solution in which the high quality
Preload bars also serve as edge reinforcement. A prerequisite for this is a full connection of the prestressing rods to the steel support structure in the corner areas of the
Plates. The use of angle steels has made it possible to guide the prestressing rods through the flanges of the angle steel and, after attaching the prestressing, to secure them by screwing nuts onto the threaded ends of the prestressing rods.
The corner construction and the edge reinforcement thus form a functional whole.
Furthermore, the pipes can be firmly connected with curved reinforcing bars, which may form a loop in the plane of the ceiling slab. In this way, the external horizontal forces are better absorbed because these forces are eccentric to the tensile forces in the
Tension bars run.
The floor thickness between the support plates of the concrete columns is only, but precisely determined by the correct length of the steel corner areas, so that the manufacturing tolerances at floor level remain limited to 1: 2 mm, which is comparable to the tolerances in steel construction. An investigation of dimensional deviations of prefabricated concrete elements (Cement 28 [1976], pp. 9 to 12) shows that the tolerances for a range of 90% are normally 20 mm in height, 40 mm in horizontal direction, in the thickness of the base plates 10 mm.
The construction according to the invention remains within these tolerances to a high degree; Deviations in height are not more than 2 mm, while the deviations in the thickness of the foot plates can be disregarded in the construction according to the invention. There is no accumulation of dimensional deviations. As a result, the support reactions in the four corner areas of a ceiling tile are almost the same, which means a big advantage in relation to other concrete structures.
To fix the axis lines over several construction fields, steel pipes are preferably pushed over the protruding rods of the concrete columns below after mounting the ceiling panels, with a sufficient tolerance in the longitudinal and width directions of e.g. B.
: "S mm is left. With a bar thickness of 20 mm and an opening of the fixing profile of 36 mm, the tube has, for example, an inner and an outer diameter of 21 and 25 mm. The tubes are temporarily closed during assembly and fixed at regular mutual intervals with end caps.
After filling the joints between the ceiling tiles and the cavity between the angle steel and the pipe with cement mortar and after hardening the same, the columns of the next floor can be arranged to size by inserting the rods protruding from the underside. The length of the tubes therefore corresponds at most to that of the angle steels.
When the ceiling tiles are placed on the pillars, there are individual loads in the foundation, whereas there are no line loads. This means that no foundation beams are required; rather, the first floor can be placed directly on piles or plinths. In this case, an auxiliary piece can be provided on the pile foundations or on the bases, which is provided with the required number of protruding rods attached to an adjustable lower plate. In this way, the upper part of the auxiliary piece corresponds to the upper end of the column. Since the ceiling tiles are placed on pillars and stiff tiles are used, foundation beams can be omitted because the tiles are supported only in their corner areas.
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In order to absorb wind forces, among other things, at least two pillars with one
Provide wind bandage. For this purpose, there are preferably at least two in two directions
Columns formed as a stabilizing wall by completely filling the space between the columns. Such a column arrangement can also serve as an (intermediate) wall.
Although the pillars can basically carry four ceiling tiles, this will not always be the case on the outer facades and corners. The remaining free rods and
Support plate parts can optionally be used to hang facade elements.
Although several embodiments are possible, it is provided according to the invention that tubes which are connected to one another are welded onto the rods not covered by the ceiling panels
Stripes are pushed on, with which the facade elements are connected via strips embedded laterally on or near their upper side. When the pillars and those resting on them
Panels are erected, the facade elements can therefore be easily hung to size.
The ceiling panels (floor or roof panels) can be designed in any way in detail. Preferably, a floor panel is a cassette or known per se
Rib floor slab with prestressing bars, whereby acoustic insulation can be installed under the floor between the ribs.
The invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments which are shown schematically in the drawings; 1 shows a section through two columns standing one above the other and two adjacent ceiling panels, FIG. 2 shows a section along the line AA in FIG. 1, four ceiling panels abutting, FIG. 3 shows a detail of the corner formation in section, FIG. 4 shows the same Detail in side view, Fig. 5 shows a section through two columns arranged one above the other and two adjacent ceiling tiles according to a variant of the invention, Fig. 6 shows a section along the line BB in Fig. 5, Fig. 7 shows a section through the floor slab of the ground floor and the foundation, FIG. 8 the suspension of facade elements in side view and FIG. 9 the suspension according to FIG. 8 in plan view.
According to the first embodiment of the invention shown in FIGS. 1 and 2, a concrete column --11-- carries at the upper end a support plate --12-- provided with bars --13a and 13b--. Fig. 2 shows two more rods --13c and 13d--. In the corner areas of ceiling tiles-14a to 14d--, pipes-15a to 15d-- are used for fixing, which are anchored in the ceiling tiles --14a, 14b-- with welded-on reinforcing bars --16a, 16b, 17a and 17b-- are. The pipes-15a to 15b-- protrude at most by a few millimeters above the top and bottom of the ceiling plate-14--.
If the ceiling slabs --14a to 14d - are placed on the head of the concrete column --11--, the ends of the pipes -15a to 15d-rest on the support plate --12--. The next concrete column --18-- also rests with its support plate --19-- on the other end of the pipes --15a to 15d--, which transmit the forces. After the concrete column --11-- and the ceiling slabs --14a to 14d-- are set up, the cavity in the pipes --15a to 15d-- is hardened with a hardenable mass-50-z. B. cement mortar or the like. Filled. This mortar has a constructive meaning insofar as the dimensionally placed components are immovably connected to each other.
In this embodiment, the centering tubes described in the following drawings can also be added.
3 and 4 show details of the corner formation in section or in side view. As an alternative to pipes --15-- with a circular cross-section according to Fig. 1 and 2, the pipes here consist of an angle steel --20--, which forms one of the corner areas of the ceiling tile --21- and within the extension of its edges --22 and 23-- lies. A second, somewhat smaller angle steel --24-- is welded to this to form a tube with a square cross section within the first-mentioned angle steel --20--.
Both angle steels --20 and 24-- are welded to a square base plate --25-- roughly the size of the leg of the angle steel --20--. An opening --26-- formed in the footplate --25-- corresponds to the inscribed circle between the two angle steels-20 and 24--. Prestressing rods --27a to 27d and 28a to 28c-- are fastened to the legs of the angle steel --20-- in the prestressed state with nuts --29--.
--20-- welded onto the legs of the angle steel
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curved reinforcing bars --30 and 30a-- together with the prestressing bars --27 and 28 absorb the horizontal external forces, whereby these two bars --27 and 28-- can form a loop with each other.
5 shows another embodiment of the invention in section. The clamped rods --32a and 32b--, which are partly concreted in the concrete column --33--, protrude through the support plate --31--. The same can be found for the concrete column --34-- with its bars --36a and 36b--, which is arranged on the upper support plate --35--.
Reference numerals --20, 21 and 24-- denote the corresponding components of the construction shown in FIGS. 3 and 4. In Fig. 5, the centering tubes --37a and 37b-- are shown, the
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are pushed. The space around the centering tubes --37-- between the angle bars --20, 24-- and the space between the ceiling tiles --21-- are filled with a hardening mass --50--, like cement mortar. The ends of the centering tubes --37-- are covered during filling and of course fixed to each other.
Fig. 6 shows a horizontal section through this embodiment along the line B-B in
Fig. 5. Corresponding components are provided with the same reference numerals.
Fig. 7 shows the connection to a foundation pile --51-- or base. Anchors --42-- are concreted into a concrete body 40 - 40--, to which an adjustable plate --43-- lying on a concrete layer --41-- is fastened; the support plate --31-- with the bars --32-- lies on it.
The ceiling slabs --21-- and the concrete column --44-- are arranged as previously explained.
It is not shown that the pipes can be provided with a lifting hole on their exposed, that is to say not covered by concrete, so that additional lifting eyes do not need to be concreted in.
8 and 9 finally show that the building construction is also suitable for attaching facade elements --4--. In this case, the concrete columns --33 and 34- are connected in the manner shown in FIG. 5 with two ceiling slabs --21a and 21b-- to form a rigid bond (FIG. 9).
The rods --32a, 32b, 35a and 35b-- not used for this purpose are used here, via slid-on, interconnected pipes --45a and 45b-- with welded strips --46a and 46b-- the facade elements --47a and 47b - to be worn over stripes --48a and 48b-- embedded in or on their upper side. The corresponding strips --46 and 48-- are firmly connected with screws. The facade elements --47a and 47b-- preferably cover the concrete columns --33, 34-- (Fig. 9). The remaining narrow joint --49-- can be easily sealed.
An embodiment of the invention has been tested. The ceiling slabs --21-were concrete slabs with the dimensions 2, 40 x 7, 20 m, a thickness of 8 cm and were provided with ribs of 12 cm in height at intervals of 60 cm as well as with pre-stress reinforcement. The support plates --31, 35-- had the dimensions 160 x 160 x 10 mm and four clamped rods --32, 36-- of 20 mm diameter. The corner areas of the ceiling tiles --21-- consisted of a first angle steel --20-- of 80 x 80 x 10 mm and a second angle steel --24-- of 40 x 40 x 4 mm. The welded footplate --25-- was 85 x 85 x 10 mm in size; the opening --26 - corresponding to the inscribed circle between the angle steels --20, 24-- had a diameter of 36 mm.
The centering tubes --37-- had an inner diameter of 21 mm and therefore fit on the dusts-32, 36-; the outside diameter was 25 mm, so that there was still a play of (36 - 25): 2 = 5.5 mm in order to correct dimensional deviations. The short side of the roof plate --21-- was provided with three, the long side with four prestressing rods --28 and 27-- anchored to the angle steel --20.
This support structure according to FIGS. 3 to 6 was tested by the TNO Institute for Building Materials and Structures in view of the application already mentioned with the characteristic forces and loads occurring in practice. It can be concluded from the results (No. B-78-426 / 62. 6. 0101 dated December 11, 1978) that the support structure meets the requirements.