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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Holzbetonverbundbauteil, wobei mindestens ein Betonelement in Einbaustellung über mindestens einem Holzelement, insbesondere mindestens einem im wesentlichen aus Holz gefertigten Brettstapelelement oder Lattenstapelelement, angeordnet ist, wobei das Betonelement mit dem Holzelement über im wesentlichen quer zur Längsrichtung des Holzelementes verlaufende an der Grenzfläche zwischen Holzelement und Betonelement angeordnete teils im Holzelement und teils im Betonelement eingebettete Spannungsübertragungselemente verbunden ist.
Beim Stand der Technik sind Holzbetonverbunddecken bekannt. Bei solchen Verbunddecken wird in der Regel vom auf dem Holz auflagernden Beton die Druckbelastung aufgenommen, während das meist untergelagerte Holz für die Aufnahme von Zugspannungen vorgesehen ist. Da Beton eine grössere Dichte als Holz besitzt wird gegenüber reinen Holzdecken gleicher Dicke ein verbesserter Luftschallschutz durch die Betonschicht erzielt. Hierdurch kann gegenüber reinen Holzdecken die gesamt verwendete Menge Holz reduziert werden.
Zur Übertragung der im Holzbetonverbundbauteil auftretenden Zugspannungen in das Holzelement, ist es bereits bekannt, Spannungsübertragungselemente, welche teils im Beton und teils im Holz verankert sind, vorzusehen. Diese sind beim Stand der Technik als Stifte, Dübel oder auch als quer zur Längsrichtung des Holzelementes verlaufende an der Grenzfläche zwischen Holz- und Betonelement angeordnete teils im Holzelement und teils im Betonelement eingebettete Flacheisen ausgeführt.
Die beim Stand der Technik bekannten Spannungsübertragungselemente weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie bei erhöhter Zugspannungsbelastung zum Ausbrechen aus dem Beton oder dem Holz neigen. Alternativ kann es bei erhöhter Zugspannungsbelastung zum Brechen der Spannungsübertragungselemente kommen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Holzverbundbauteil zu schaffen, bei dem der oben genannte Nachteil des Standes der Technik beseitigt ist.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass mindestens ein Spannungsübertragungselement einen, im wesentlichen parallel zur Grenzfläche angeordneten, Basisschenkel und jeweils mindestens einen in das Holzelement und mindestens einen in das Betonelement reichenden Verankerungsschenkel aufweist.
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Erfindungsgemässe wird durch die Anordnung eines im wesentlichen parallel zur Grenzfläche verlaufenden Basisschenkels die Gefahr des Ausbrechens der Spannungsübertragungselemente bei erhöhten Zugspannungen bzw. Scherspannungen effektiv beseitigt. Darüber hinaus wird durch das erfindungsgemässe Spannungsübertragungselement eine federnd drehende Verbindung zwischen Beton- und Holzelement des Holzbetonverbundbauteils erreicht.
Eine besonders günstige Ausbildungsform sieht hierbei vor, dass mindestens ein, vorzugsweise zwei, Verankerungsschenkel ausserhalb der Mitte des Basisschenkels, vorzugsweise jeweils an den Enden des Basisschenkels, angeordnet ist (sind).
Eine weitere günstige Variante besteht darin, dass mindestens ein Verankerungsschenkel einen von 90 und 270 abweichenden Winkel zu dem Basisschenkel aufweist. Durch eine derartige Anordnung der Verankerungsschenkel relativ zum Basisschenkel wird ein zusätzliches Zusammenpressen von Holz- und Betonelement erreicht, wodurch zusätzlich angebrachte Verspannungen bzw. Verschraubungen von Holz- und Betonelement entfallen können, ohne dass eine Gefahr des Auseinanderpressens von Holz- und Betonelement in Richtung senkrecht zu ihrer Grenzfläche bestehen würde.
Alternativ kann dieser Effekt des Zusammenpressens auch erreicht werden, indem mindestens ein Verankerungsschenkel eine Oberflächenstruktur aufweist und/oder in das Holzelement oder Betonelement eingeklebt ist. Durch die Oberflächenstruktur des Verankerungsschenkels, welche z. B. durch angesetzte Rippen oder einfaches Ausdellen des Verankerungsschenkels herbeigeführt werden kann, wird ein Herausziehen des Verankerungsschenkels aus dem Holzelement bzw. Betonelement wirksam verhindert.
Alternativ oder zusätzlich hierzu können die Verankerungsschenkei auch noch in das Holzelement und/oder das Betonelement eingeklebt werden.
Eine weitere Variante, das Auseinanderziehen von Holz- und Betonelement senkrecht zu ihrer Grenzfläche wirksam zu verhindern, besteht darin, dass mindestens ein Verankerungsschenkel im wesentlichen senkrecht auf mindestens einem Basisschenkel und dieser in einem von 00 abweichenden Winkel zur Grenzfläche angeordnet ist. Bei dieser Variante wird die von 00 gegenüber der Grenzfläche abweichende Anordnung des Basisschenkels dazu benutzt, dass die Verankerungsschenkel nicht senkrecht in das Beton und das Holzelement eingreifen, wodurch wiederum ein Auseinanderziehen des Holz- und Betonelements senkrecht zu ihrer Grenzfläche verhindert ist.
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C stige Ausführungsvarianten des Spannungsübertragungselementes sehen vor, dass das Spannungsübertragungselement im wesentlichen Z-förmig ausgebildet ist. Darüber hinaus ist es günstig, dass das Holzbetonverbundbauteil flächig ausgebildet ist und/oder eine im wesentlichen ebene Grenzfläche zwischen Holzelement und Betonelement aufweist. Durch die sowohl Zugspannung übertragende als auch das Auseinanderdrücken von Holz- und Betonelement verhindernde Ausbildung des Spannungsübertragungselementes ist es möglich, dass das Betonelement und das Holzelement ausschliesslich über Spannungsübertragungselemente miteinander verbunden sind.
In einer besonders günstigen Variante ist es darüber hinaus vorgesehen, dass eine vorzugsweise flüssigkeitsdichte Trittschalldämmung zwischen mindestens einem Betonelement und mindestens einem Holzelement angeordnet ist. Neben der dadurch verbesserten Dämmung gegen Trittschall wird in einer Variante durch die flüssigkeitsdichte Ausbildung dieser Dämmung erreicht, dass bei der Fertigung des Holzbetonverbundbauteils keine unerwünschten Flüssigkeiten vom Beton in das Holz übertreten und dieses optisch wie auch mechanisch negativ beeinträchtigen. Als Trittschalldämmung können hierbei grundsätzlich alle beim Stand der Technik bekannten Folien bzw. Matten wie zum Beispiel Mineralwollmatten oder Weichfaserplatten verwendet werden.
Beim Einbringen einer Trittschalldämmung auf die Grenzfläche zwischen Betonelement und Holzelement ist es darüber hinaus besonders günstig, dass die Trittschalldämmung im Bereich des Spannungsübertragungselementes Gummilaschen aufweist, wobei jeweils mindestens eine Gummilasche auf der Seite zum Betonelement und auf der Seite zum Holzelement angeordnet ist. Durch die Gummilaschen, welche vorzugsweise zwischen dem Basisschenkel des Spannungsübertragungselementes und dem Betonelement sowie dem Holzelement angeordnet ist, wird der erhöhten mechanischen Belastung in diesen Bereichen Rechnung getragen. Dadurch wird ein ungewolltes Zerstören der TrittschalldÅammung in diesen Bereichen unterbunden.
Weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Dabei zeigt : Fig. 1 ein Holzbetonverbundbauteil mit einem als Flacheisen ausgeformten
Spannungsübertragungselement gemäss dem Stand der Technik, Fig. 2 eine erfindungsgemässe Ausführungsform mit Trittschalldämmung, Fig. 3 und 4 weitere erfindungsgemässe Ausführungsformen ohne Trittschalldämmung und
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Fig. 5 eine perspektivische Ansicht auf ein Holzbetonverbundbauteil mit einer erfindungsgemässen Ausführungsform der Spannungsübertragungselemente.
In Fig. 1 ist zunächst die Verwendung eines Flacheisen 8 als
Spannungsübertragungselement gemäss dem Stand der Technik gezeigt. Das Flacheisen 8 ragt hierbei sowohl in das Holzelement 1 als auch in das Betonelement 2. Die Armierung 7 (z. B. ein Baustahlgitter) kann optional zur Verbesserung der Zugfestigkeit des
Betonelemente 2 in dieses eingebracht sein. Des weiteren ist das Flacheisen 8 quer zur
Längsrichtung (hier durch den Doppelpfeil14 angedeutet) angeordnet. Die Auflagerung des
Holzbetonverbundbauteils erfolgt vorzugsweise an den Stirnseiten 12 des
Holzbetonverbundbauteils, welche in Fig. 5 näher dargestellt sind. Durch Belastung des
Holzbetonverbundbauteils treten an der Grenzfläche 5 zwischen Holzelement 1 und
Betonelement 2 Scher- bzw. Zugspannungen in Richtung der Pfeile 16 auf.
Diese
Scherspannungen werden beim Stand der Technik durch das Flacheisen 8 vom
Betonelement 2 in das Holzelement 1 übertragen. Der Nachteil des in Fig. 1 dargestellten
Standes der Technik besteht nun darin, dass bei sehr grossen Scherspannungen in Richtung
16 das Flacheisen 8 gedreht wird und es dadurch zum Ausbrechen des Flacheisen 8 aus dem Holz, dem Beton oder zur Zerstörung des Flacheisen 8 kommen kann.
Dieser Nachteil des Standes der Technik wird durch die in Fig. 2 bis 5 dargestellten
Spannungsübertragungselemente 3 beseitigt. Fig. 2 bis 4 zeigen hierbei eine jeweils wie
Fig. 1 eine Detailansicht auf die Längsseite 13 eines Holzbetonverbundbauteils im Bereich eines Spannungsübertragungselementes 3.
In Fig. 2 ist ein Spannungsübertragungselement 3 mit einem Basisschenkel 4 und einem in das Holz reichenden Verankerungsschenkel 5 und einem in den Beton reichenden
Verankerungsschenkei 6 ausgebildet, wobei der Basisschenkei 4 im wesentlichen parallel zur Grenzschicht 15 zwischen Betonelement 2 und Holzelement 1 in dieser verläuft. Durch die hier gezeigte Ausführungsvariante des erfindungsgemässen
Spannungsübertragungselementes 3 wird auch bei hohen Scherbelastungen in Richtung
16 das Ausdrehen bzw. Zerstören des Spannungsübertragungselementes wirksam verhindert. Die Verankerungsschenkel 5 und 6 sind im Fig. 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel in einem von 900 und 2700 abweichenden Winkel zu dem
Basisschenkel 4 angeordnet.
Hierdurch wird ein zusätzlicher Klammereffekt erreicht, welcher das Auseinanderdrücken des Betonelemente 2 und des Holzelementes 1 in
Richtung der Normalen auf die Grenzfläche 15 (hier durch Pfeil 18 dargestellt) verhindert.
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Durch diesen zusätzlichen Klammereffekt des Spannungsübertragungselementes kann auf zusätzliche Befestigungen, welche beim Stand der Technik das Auseinanderdrücken des Holzelementes und des Betonelemente verhindern sollen, verzichtet werden. Das zusätzliche im Beton angeordnete Armierungselement 7 ist wie bei den Fig. 3,4 und 5 als optional zu betrachten.
In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich eine optionale Trittschalldämmung 9 entlang der Grenzfläche 15 zwischen Betonelement 2 und Holzelement 1 angebracht. Diese kann aus unterschiedlichsten eingangs erwähnten, beim Stand der Technik bekannten Materialen bestehen. Im Bereich des Spannungsübertragungselementes 3 ist zur Verhinderung des Durchdrückens der Trittschalldämmung in einer günstigen Variante vorgesehen, dass Gummilaschen 10 wie in der Fig. 2 dargestellt auf beiden Seiten des Basisschenkels 4 des Spannungsübertragungselementes 3 angeordnet sind. Hierdurch wird eine ungewollte Zerstörung der Trittschalldämmung 9 verhindert.
In einer günstigen Fortbildungsform ist darüber hinaus vorgesehen, dass die Trittschalldämmung 9 gleichzeitig wasserdicht ausgebildet ist, sodass ein Eindringen von Wasser in das Holzelement 1 bei der Fertigung des Betonelementes 2 wirksam unterbunden ist. Hierbei sind wasserdichte Verklebungen, wie sie beim Stand der Technik bekannt sind, zwischen den Gummilaschen 10, der Trittschalldämmung 9 und eventuell auch dem Spannungsübertragungselement 3 je nach Bedarf anzubringen. Anstelle der Trittschalldämmung 9 kann auch zur Abdichtung zwischen Betonelement 2 und Holzelement 1 eine einfache Folie oder auch eine Sprühfolie (hier nicht dargestellt) verwendet werden.
Durch die gezeigte Kombination aus erfindungsgemässem Spannungsübertragungselement 3 und der Trittschalldämmung 9 wird eine Verbindung zwischen Holzelement 1 und Betonelement 2 erreicht, welche zum einen Schubspannungen aufnehmen und übertragen kann, zum anderen aber auch eine gewisse elastische Bewegung in vertikaler Richtung 18 für eine verbesserte Trittschalldämmung zulässt. Hierfür sind verschiedene erfindungsgemässe Varianten der Spannungsübertragungselemente (3) einsetzbar.
In Fig. 3 ist eine weitere erfindungsgemässe Variante des Spannungsübertragungselementes 3 gezeigt Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verankerungsschenkel 5 und 6 senkrecht auf dem Basisschenkel 4 angeordnet. Der zusätzliche Klammereffekt gegen ein Auseinanderdrücken des Betonelementes 2 und des Holzelementes 1 in Richtung 18 wird
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hierbei dadurch erreicht, dass der Basisschenkel 4 in einem von 00 abweichenden Winkel zur Grenzfläche 15 an dieser angeordnet ist. Hierbei werden in der Regel jedoch nur geringe Winkel von kleiner 200 vorzugsweise kleiner 100 zwischen dem Basisschenkel 4 und der Grenzfläche 15 verwendet.
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit senkrecht auf dem Basisschenkel 4 angeordneten Verankerungsschenkel 5,6 gezeigt, wobei der Basisschenkel 4 parallel zu und in der Grenzfläche 5 liegt. Die gewünschte Klammerwirkung entgegen der in Richtung
18 wirkenden Kräfte wird hierbei durch eine Oberflächenstruktur (hier als Rippen 17 dargestellt) des im Beton angeordneten Verankerungsschenkels 6 erreicht. Der Verankerungsschenkel 5 kann z. B. in das Holz durch geeignete Kleber (beim Stand der Technik bekannt) eingeklebt sein.
In Fig. 5 ist ein Holzbetonverbundbauteil mit mehreren erfindungsgemässen Spannungsübertragungselementen 3 gezeigt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Holzelement 1 aus einem Brettstapel aus mehreren, parallel aneinander angeordneten, vorzugsweise durch Vernagelung verbundenen Brettern 11. Die Auflagerung des Holzbetonverbundbauteils erfolgt vorzugsweise an den Stirnseiten 12. Die erfindungsgemässen Spannungsübertragungselemente 3 können gleich beabstandet, aber auch unterschiedlich beabstandet an der Grenzfläche 15 zwischen Betonelement 2 und Holzelement 1 angeordnet sein. Eine günstige Ausführungsform sieht vor, dass die Spannungsübertragungselemente 3 zu den Auflagern an den Stirnseiten 12 hin einen geringeren Abstand als in der Mitte des Holzbetonverbundbauteils zueinander aufweisen.
Dies ist statisch besonders günstig. Die Spannungsübertragungselemente 3 können sich quer (hier durch Pfeile 19 dargestellt) zur Längsrichtung 14 über ein einzelnes, mehrere oder auch über alle Bretter 11 bzw. Elemente des Holzelementes 1 erstrecken. Die Dimension der Spannungsübertragungselemente richtet sich nach dem Gewicht und der Dimension des Holzverbundbauteils. Günstige Varianten sehen vor, dass der Basisschenkel 4 eine Erstreckung in Längsrichtung 14 von 20 mm bis 300 mm, vorzugsweise von 30 mm bis 200 mm, aufweist. Bezüglich der Verankerungsschenkel 5,6 sehen günstige Varianten vor, dass diese 15 mm bis 80 mm, vorzugsweise 20 mm bis 50 mm, in das Holzelement 1 bzw. in das Betonelement 2 hineinreichen.
Ist das Holzelement 1, wie in Fig. 5 dargestellt, als Brettstapel ausgebildet, so kann in bevorzugten Ausführungsformen die Dicke der Bretter zwischen 5 und 100 mm vorzugsweise zwischen 20 und 80 mm betragen.
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Neben den in Fig. 5 dargestellten, als Brettstapel ausgeführten Holzelementen 1 sind auch verschiedene andere Varianten des Holzelementes 1 möglich. So können z. B.
Dübelbaumdecken, bei denen einzelne Balken bzw. Bretter über quer verlaufende Dübel verbunden sind oder voneinander beabstandete Balken oder mit Nut und Federn verbundene Balken bzw. Bretter als Holzelement 1 unter Verwendung der erfindungsgemässen Spannungsübertragungselemente 3 verwendet werden. Darüber hinaus ist es erfindungsgemäss auch möglich mehrere Holzelemente 1 und/oder Betonelemente 2 in einem Holzbetonverbundbauteil anzuordnen.