BESCHREIBUNG
Die Lage der Bauindustrie ist gekennzeichnet durch ihre Ortsgebundenheit. Sie kann nicht in spezialisierten Fabriken arbeiten, wo Präzision und Qualität überwacht werden können. Es ist auch nicht möglich, durch humanere Arbeitsbedingungen die Produktion zu steigern. Die weit auseinanderliegenden Arbeitsplätze, die witterungsbedingten Unterbrechungen und andere zusätzliche Belastungen machen eine schlechte Ausnutzung der Arbeitskraft unvermeidlich. Die Arbeitszeit wird auf der Baustelle nur zu 60 bis 70% produktiv genutzt. Die Stundenleistung der Arbeitskräfte auf der Baustelle ist somit geringer als die in der Fabrik.
Planen und Herstellen sind im Bauwesen zwei voneinander getrennte Produktionsphasen. Die Kontinuität und die Arbeitsvorbereitung sind damit nicht gesichert. Das auf die Baustelle gebrachte Material wird ständig zugeschnitten, angepasst und ausgebessert. Eine Masse an Abfällen und Schutt, die bis zu 20% des angelieferten Materialgewichtes ausmacht, ist die kostspielige Folge (Umwekbelastung).
Auch eine im Werk zu Bauelementen zusammengesetzte Gebäude-Tragkonstruktion ist nicht nur unökonomisch, sondern bedingt die Produktion von Fertighäusern und Haustypen, bei denen schon die geringste individuelle Abänderung den beabsichtigten Einsparungseffekt zunichte macht.
Die Holzindustrie bietet bereits eine ganze Reihe von genormten konstruktiven Holzskelett-Bauteilen an. Gewählte Modulsysteme müssen sich dabei durch mehr oder weniger grosse Achsabstände an die auf dem Markt befindlichen industriellen Baustoff-Normen anpassen.
Im Gegensatz-zur nordamerikanischen Holzbauweise mit ihren kleinen handlich einfachen Holzbauteilen, bedingen die erstgenannten Holzbau-Skelett-Systeme :
1. Kapitalintensive Werksanlagen. Jede dieser Produktionsstätten entwickelt ein geschlossenes Komponenten-Konzept für ein spezielles flauskonstruktionssystem, Austauschbarkeit und Koordination zwischen verschiedenen Systemen werden verhindert.
2. Kostenträchtigen Transport.
3. Den Einsatz von Montagegruppen und damit höhere Lohnkosten.
4. Die Ausschaltung des ortsansässigen Holzhandwerkers.
5. Eine Einschränkung individueller Planungsmöglichkeiten.
Damit ist das Konzept der Herstellung von genormten Bauelementen und Holzskelett-Bauteilen dieser Art wirtschaftlich in Frage gestellt.
Die nordamerikanische Holzbauweise baut keine Elemente (Bauteile), sondern beschränkt sich auf die Technik des Zusammenfügens auf der Baustelle und benutzt dazu industriell gefertigte Holzbauteile. Diese genügen aber nicht den europäischen Anforderungen und Normen.
In Europa existiert eine Industrie, die äusserst wirkungsvoll technisch präzise und genormte Bau-Endprodukte von hoher Qualität anbietet. Diese in grossen Stückzahlen hergestellten Industriebauteile sind bereits verteilt auf dem Baustoffmarkt zu kaufen (Einsparungseffekt), und sie sind vielfältig verwendbar. Sie sind aber nicht für ein spezielles Bausystem ohne zusätzliche Bearbeitung zu gebrauchen. Will man sie als Baukomponenten verwenden, muss man ihre Form, Grösse und Textur akzeptieren.
Überlagernde Raster von Primär- und Sekundärstrukturen bereiten bei den konventionellen Holzskelett-Bausystemen Schwierigkeiten und schränken die Planungsfreiheit ein.
Das Bedürfnis des Menschen, sich sein Haus nach seinen Vorstellungen und Wünschen zu bauen, findet hier bis jetzt keine Berücksichtigung. Selbst mitzuplanen und selbst mitzubauen ist auf diesem Wege nur in Grenzen möglich.
Um diese Situation hinsichtlich der beschriebenen Mängel zu verbessern, muss die Arbeit auf der Baustelle reduziert und ein möglichst grosser Teil in die Werkstatt verlegt werden. Die Baustelle wird nur noch der Ort des Zusammenfügens.
Die Aufgabe der industriellen Fertigung muss also die Herstellung von Skelett-Bauteilen sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Bausatz zu schaffen, d.h. auf der Basis einer industriellen (automatisierbaren) Fertigung, in freier Modularität, unter Verwendung bereits von der Bauindustrie angebotenen, genormten Bauteilen, individuell geplante Wandkonstruktionen zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Bausatz, welcher die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 aufweist.
Die Skelett-Bauteile werden hergestellt aus kammergetrockneten Fichten- oder Kiefernholzbrettern, durch Keilzinkung endlos verbunden und nach dem Hobeln und der Leimangabe in Pressen unter Druck zu homogenen Holzskelett Halbfertigteilen verleimt.
Diese beiden Halbfertigteile bilden Schwellen-, Rähmund Riegelbauteile sowie die Ständer.
Das Abbinden ist, wie die Herstellung der Halbfertigteile, ein industrieller Fertigungsvorgang. Die planungsgemässen Längen der in der Horizontalen angeordneten Bauteile (Schwelle, Rähm, Riegel) resultieren aus der Länge des Wandstückes, dem gewählten Modulmass und der Kanten länge des Bauteiles selbst. Die Längen der in der Vertikalen angeordneten Bauteile (Ständer, Bauteile beider Querschnitte) resultieren aus der planungsgemässen Raum- oder Stockwerkshöhe bzw. aus den entsprechenden Forderungen der Baukonstruktion.
Die Planung gibt die geometrische Ausbildung der Überplattungen vor, wobei die Achsen der zu verbindenden Bauteile gleichen Querschnittes (Schwelle, Rähm) einen Winkel von 0 (Verlängerung), einen Winkel von 90" (normale Ecke) und jeden spitzen oder stumpfen Winkel einschliessen können.
Die neuerungsgemässe Holzskelett-Bauweise ist ein Dübelstecksystem. Diese Technik des Zusammenfügens ist fertigungstechnsich unabhängig von der Herstellung der Halbfertigteile. Der gewählte Modul gibt die Position der Dübelbohrungen vor. Die Neuerung gestattet, dass im Prinzip jedes Modulmass jedem Halbfertig-Bauteil zugeordnet werden kann. Gemäss den gewählten Modulen sind das Bohrwerk oder ähnliche automatisierbare Bearbeitungsvorrichtungen einzustellen. Die Herstellung der Bohrungen erfolgt damit husserst massgenau und sauber, so dass zur Übertragung des Kraftflusses der Materialquerschnitt optimal genutzt wird.
Die neuerungsgemässe Anordnung von 2 Dübeln pro Holzverbindung stellt die eindeutige geometrische Positionierung und die Torsionssteifigkeit sicher. Diese Verbindungstechnik hat sich der in DE 2204731 C 2 beschriebenen Lösung als deutlich überlegen bestätigt.
Die industriell gefertigte Dübelsteckverbindung verbindet die horizontalen Bauteile (Schwelle, Rähm und Riegel) mit den vertikalen (Ständer). Dabei ist der horizontale Querschnitt parallel zur kürzeren Kante zu durchbohren. In die Stirnseiten der vertikalen Bauteile werden die 2 Bohrungen zum Einsatz der Dübel gebohrt. Die Anordnung der Querbohrung entspricht der im grösseren Querschnitt.
Im Schnittpunkt der Achsen der beiden zu verbindenden Bauteile gleichen Querschnittes (Schwelle, Rähm) wird das Bauteil - an der Stelle der Abplattung - einmal durchbohrt, da hier nur eine Fixierung erreicht werden muss. Vorzugsweise wird der Querschnitt des Dübels für diese Verbindung grösser gewählt als für die Doppel- Dübelverbindung.
Der Querschnitt der Dübel zur Verbindung von Schwelle, Riegel, Rähm und Ständer zu,tragenden Baukonstruktion wird statisch nur geringfügig beansprucht. Dieser Dübelquerschnitt wird so gewählt, dass er die zur Drucklastübertragung erforderliche Aufstandsfläche lässt. Die Dübel werden in die Bohrungen der Stirnseiten der Ständer eingeleimt.
Das in beschriebener Weise nach Plan abgebundene Holzskelett-Bauteil-System wird nach Wandbauteilen gebündelt zur Baustelle transportiert und auf die vorgerichtete Bodenplatte (Kellerdecke) aufgeschraubt.
Für die Knick- und Windaussteifung der Tragwände wird die Tragkonstruktion mit Brettholz, mit handelsüblichen Schichtholzplatten o.ä. beplankt oder anderweitig ausgefacht.
Die vom Modulsystem her freibleibende Wandecke, Wandkreuzung oder Stelle des tragenden Zwischenwandanschlusses sind ständerfrei und erhalten zur Beplankung notwendige genagelte, nichttragende Eckbauteile, die an den aus der Überplattungsverbindung (Schwelle-Schwelle, Rähm Rähm) herausragenden Dübeln angeschlagen werden.
Die Deckenbalken - im Werk entsprechend abgelängt, vorgebohrt und mit Dübeln versehen - bilden durch Aufstekken auf die Bohrungen des oberen Rähms den Raum - ohne jedes Nacharbeiten und ohne Abfall.
Die exakte Bohrtechnik und die Brettschichtbauweise der Holzskelett-Bauteile gewährleisten grösste Masshaltigkeit des Systems. Es ist schon vor Baubeginn eine auch individuelle Vorfertigung, z.B. von Fenstern und Türen möglich und für die gewünschte sehr kurze Trockenbauzeit notwendig.
Nach den Plänen und den statischen Berechnungen werden dem Herstellerwerk die genauen Stücklisten eingereicht.
Das Werk fertigt danach in computerisierten Anlagen, nach den vorgegebenen Modulen, die Steckbauteile.
Die Tragkonstruktion des Gebäudes wird auch von kleinen Handwerksbetrieben nach den Plänen und Stücklisten ohne Hebezeuge und Maschineneinsatz aufgerichet und beplankt. Sie eignet sich in hohem Masse zur Selbsthilfe am Bau.
Anhand der folgenden Figuren werden einige Beispiele erfindungsgemässer Ausführungsformen des Holzskelett Bauteil-Systems beschrieben.
Fig. 1 zeigt die Grundbauteile des Systems mit Querschnitten,
Fig. 2 zeigt die Verbindung der Grundbauteile zum Grundriss,
Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt der Tragkonstruktion in Ansicht,
Fig. 4 zeigt nicht rechtwinkelige Verbindungen der Grundbauteile zum Grundriss und
Fig. 5 zeigt eine Ausführung des Systems in perspektivischer Darstellung.
In Fig. 1 sind die horizontal angeordneten Bauteile, Schwelle 1 und Rähm 2, sowie das vertikale Bauteil, der Ständer 3 dargestellt. Die Abmessungen der Querschnitte 1' (gleich 2') und 3' stehen in der Beziehung zueinander, dass die Abmessungen der längeren Kante gleich sind. Das Bauteil 4, der Riegel mit dem Querschnitt 4 entspricht dem Ständerbauteil 3. Die Länge der hier mit Bruchkante dargestellten
Bauteile 1 und 2 ergibt, sich aus der Länge des Wandstückes, dem gewählten Modulmass und der Kantenlänge dieser Bauteile. Die Länge des bzw. der Ständer ergibt sich aus der Stockwerkshöhe oder anderen entsprechenden relevanten Abmessungen.
Das Bauteil 3 weist an den Stirnseiten 5 und 5' je 2 zylinderische in die Bohrungen eingelassene Dübel 6 und 6' bzw. 7 und 7' auf. Diese werden auf Bohrtiefe eingeschlagen. Die Querbohrungen 8 im Ständer 3 dienen der Aufnahme der beiden Dübel 9 des Riegels 4 (nur der vordere Dübel ist in Fig. 1 sichtbar). Der Riegel 4 seinerseits ist mit Querbohrungen 10 ausgerüstet, die zum Einstecken eines weiteren, hier nicht dargestellten Ständers dienen können.
Das im Grundriss gezeigte Bauteil 1 (Schwelle) besitzt Querbohrungen 11 und 11', deren Achsabstand - mit dem Masspfeil 12 gekennzeichnet - gleich dem für die horizontal angeordneten Bauteile des Systems vorgegebenen Modulmass ist. Die Überplattungen 13 (Schwelle) und 13' (Rähm) zur
Herstellung der biegesteifen Eckverbindungen weisen im
Schnittpunkt der Achsen die Bohrungen 14 bzw. 14' auf, deren Durchmesser zur Aufnahme des fixierenden Dübels 15 (Fig. 2) vorzugsweise grösser gewählt wird als der der Dübelverbindung von z.B. Schwelle und Ständer.
Die Verbindung der Grundbauteile 20, 21 und 22, Fig. 2, erfolgt als Wandeckverbindung 23 oder als Zwischenwandverbindung 24. Die in die Schwellen 20, 21 und 22 eingefügten Ständer 3' sind im Schnitt dargestellt. Die nichttragenden
Eckständerbauteile 25 der Wandecke 23 weden auch als Bauteile 25' an der Zwischenwandverbindung 24 angeordnet.
Weiterhin zeigt die Fig. 2 die Schwelle 21 in der Seitznan- sicht 21' mit der Überplattung 23' und dem Dübel 15', dem
Querschnitt 1' sowie den 2 Ständerbauteilen 3.
Eine beispielhafte Ausführungsform der zusammengefüg ten Holzskelett-Tragkonstruktion ist in Fig. 3 dargestellt, bestehend aus der Schwelle 1, dem Rähm 2, den Ständern 3 und dem Riegel 4. Die entsprechenden Dübelverbindungen sind erkennbar. Die Bauteile 25 zur Wandeckverbindung sind mit Bruchkante gestrichelt dargestellt.
Die Deckenbalken 26 und 27 mit zwei verschiedenen Querschnitten werden mit der gleichen Steckverbindung wie die Ständer 3 und Rähm 2 - zusammengefügt und mit dem Rähm 2 winkelrecht und kraftschlüssig verbunden.
Fig. 4 zeigt Beispiele nicht rechtwinkeliger Wandkonstruktionen, wobei dann auch die nichttragenden Eck-Ständerbauteile 40 bzw. 41 entsprechend ausgeführt werden müssen.
Zur Verdeutlichung des gesamten Aufbaues ist in Fig. 5 eine Wandständerkonstruktion perspektivisch dargestellt.
Das Teil 50 dient der Beplankung und das Teil 51 der Isolierung.
Die Elektro- und zum Teil auch die Sanitär- und Heizungsinstallation, hier dargestellt als Rohr 52, lässt sich in einfacher Weise, z.B. durch die Dübellöcher 53 geführt, mit der Wandständerkonstruktion integrieren.
DESCRIPTION
The location of the construction industry is characterized by its local nature. It cannot work in specialized factories where precision and quality can be monitored. It is also not possible to increase production through more humane working conditions. The widely spaced workplaces, the weather-related interruptions and other additional burdens make poor exploitation of the workforce inevitable. Only 60 to 70% of working time is used productively on the construction site. The hourly output of the workers on the construction site is therefore lower than that in the factory.
Planning and manufacturing are two separate production phases in construction. This does not guarantee continuity and preparation. The material brought to the construction site is constantly being cut, adapted and repaired. A mass of waste and debris, which accounts for up to 20% of the delivered material weight, is the costly consequence (environmental impact).
A building support structure assembled into components in the factory is not only uneconomical, but also requires the production of prefabricated houses and house types, in which even the slightest individual modification cancels out the intended saving effect.
The timber industry already offers a whole range of standardized structural wooden skeleton components. Chosen module systems have to adapt to the industrial building material standards on the market by means of more or less large center distances.
In contrast to the North American timber construction with its small, handy, simple wooden components, the former timber construction skeleton systems require:
1. Capital intensive plant. Each of these production facilities develops a closed component concept for a special faux construction system, interchangeability and coordination between different systems are prevented.
2. Costly transportation.
3. The use of assembly groups and thus higher labor costs.
4. The elimination of the local woodworker.
5. A restriction of individual planning options.
This means that the concept of manufacturing standardized components and wooden skeleton components of this type is economically questioned.
The North American timber construction does not build any elements (components), but is limited to the technique of assembling on the construction site and uses industrially manufactured wooden components. However, these do not meet European requirements and standards.
There is an industry in Europe that offers extremely effective, technically precise and standardized construction end products of high quality. These industrial components, which are manufactured in large quantities, can already be bought distributed on the building materials market (saving effect), and they can be used in many different ways. However, they cannot be used for a special construction system without additional processing. If you want to use them as building components, you have to accept their shape, size and texture.
Overlapping grids of primary and secondary structures create difficulties with conventional wood skeleton construction systems and restrict planning freedom.
The need for people to build their house according to their ideas and wishes has so far not been taken into account here. You can only plan and help yourself in this way to a limited extent.
In order to improve this situation with regard to the deficiencies described, the work on the construction site must be reduced and the largest possible part moved to the workshop. The construction site will only be the place of assembly.
The task of industrial production must therefore be the production of skeleton components.
The invention has for its object to provide such a kit, i.e. to enable individually planned wall constructions on the basis of an industrial (automatable) production, in free modularity, using standardized components already offered by the construction industry.
This object is achieved by a kit which has the features of the characterizing part of patent claim 1.
The skeleton components are made from chamber-dried spruce or pine wood boards, endlessly connected by finger jointing and, after planing and glue application in presses, glued to homogeneous wooden skeleton semi-finished parts under pressure.
These two semi-finished parts form sleepers, Rähmund bolt components and the stands.
The setting, like the production of semi-finished parts, is an industrial manufacturing process. The planned lengths of the components arranged horizontally (threshold, frame, transom) result from the length of the wall section, the chosen module size and the edge length of the component itself. The lengths of the components arranged vertically (stands, components of both cross-sections) result from the planned room or floor height or from the corresponding requirements of the building construction.
The planning specifies the geometrical design of the overlays, whereby the axes of the components of the same cross-section to be connected (threshold, frame) can include an angle of 0 (extension), an angle of 90 "(normal corner) and any acute or obtuse angle.
The new wood skeleton construction is a plug-in system. This joining technique is independent of the manufacturing process of the semi-finished parts. The selected module specifies the position of the dowel holes. The innovation allows that in principle every module size can be assigned to every semi-finished component. According to the selected modules, the boring machine or similar automatable processing devices must be set. The drilling of the holes is therefore extremely precise and clean, so that the material cross-section is optimally used to transmit the force flow.
The new arrangement of 2 dowels per wood connection ensures the unique geometric positioning and torsional rigidity. This connection technology has been confirmed to be clearly superior to the solution described in DE 2204731 C 2.
The industrially manufactured plug connector connects the horizontal components (threshold, frame and transom) with the vertical (stand). The horizontal cross section must be drilled parallel to the shorter edge. The 2 holes for inserting the dowels are drilled in the end faces of the vertical components. The arrangement of the cross hole corresponds to that in the larger cross section.
At the intersection of the axes of the two components of the same cross-section to be connected (threshold, frame), the component is drilled once - at the point of the flattening, since only one fixation has to be achieved here. The cross-section of the dowel is preferably chosen larger for this connection than for the double dowel connection.
The cross-section of the dowels used to connect the threshold, transom, frame and stand to the load-bearing building structure is subject to only minor structural loads. This dowel cross-section is selected so that it leaves the contact area required for the transmission of the pressure load. The dowels are glued into the holes in the front of the stand.
The wooden skeleton component system set according to the plan is transported to the construction site bundled up according to wall components and screwed onto the prepared floor slab (basement ceiling).
For the buckling and wind bracing of the supporting walls, the supporting structure is made of board wood, with commercially available plywood panels or the like. planked or otherwise fanned out.
The remaining free wall corner, wall crossing or place of the load-bearing partition connection from the modular system are free of posts and receive nailed, non-load-bearing corner components necessary for planking, which are attached to the dowels projecting from the overlap connection (threshold-threshold, Rähm Rähm).
The ceiling beams - cut to length, pre-drilled and fitted with dowels in the factory - form the room by plugging them into the holes in the upper frame - without any reworking and without waste.
The exact drilling technology and the board layer construction of the wooden skeleton components guarantee the greatest dimensional accuracy of the system. Even before the start of construction, it is also an individual prefabrication, e.g. of windows and doors possible and necessary for the desired very short dry construction time.
After the plans and the static calculations, the exact parts lists are submitted to the manufacturer.
The plant then produces the plug-in components in computerized systems based on the specified modules.
The supporting structure of the building is also erected and planked by small handicraft companies according to the plans and parts lists without lifting equipment and machinery. It is highly suitable for self-help in construction.
Some examples of embodiments of the wooden skeleton component system according to the invention are described with the aid of the following figures.
1 shows the basic components of the system with cross sections,
2 shows the connection of the basic components to the floor plan,
3 shows a section of the supporting structure in view,
Fig. 4 shows non-rectangular connections of the basic components to the floor plan and
Fig. 5 shows an embodiment of the system in perspective.
In Fig. 1, the horizontally arranged components, threshold 1 and frame 2, and the vertical component, the stand 3 are shown. The dimensions of the cross sections 1 '(equal to 2') and 3 'are related to each other in that the dimensions of the longer edge are the same. The component 4, the bolt with the cross section 4 corresponds to the stator component 3. The length of the one shown here with a broken edge
Components 1 and 2 result from the length of the wall piece, the selected module size and the edge length of these components. The length of the stand (s) results from the floor height or other relevant dimensions.
The component 3 has on the end faces 5 and 5 '2 cylindrical dowels 6 and 6' or 7 and 7 'let into the holes. These are driven to the drilling depth. The transverse bores 8 in the stand 3 serve to receive the two dowels 9 of the bolt 4 (only the front dowel is visible in FIG. 1). The latch 4, in turn, is equipped with transverse bores 10, which can be used to insert another stand, not shown here.
The component 1 (threshold) shown in the floor plan has transverse bores 11 and 11 ', the center distance of which - indicated by the dimension arrow 12 - is the same as the module dimension specified for the horizontally arranged components of the system. The overlays 13 (threshold) and 13 '(frame) for
Production of the rigid corner connections point in
The intersection of the axes on the bores 14 and 14 ', the diameter of which is preferably chosen to be larger for receiving the fixing dowel 15 (FIG. 2) than that of the dowel connection of e.g. Threshold and stand.
The connection of the basic components 20, 21 and 22, FIG. 2, takes place as a wall corner connection 23 or as an intermediate wall connection 24. The uprights 3 ′ inserted into the sleepers 20, 21 and 22 are shown in section. The non-bearing
Corner stand components 25 of the wall corner 23 are also arranged as components 25 'on the intermediate wall connection 24.
Furthermore, FIG. 2 shows the threshold 21 in the side view 21 'with the cladding 23' and the dowel 15 ', the
Cross section 1 'and the 2 stand components 3.
An exemplary embodiment of the assembled timber skeleton support structure is shown in Fig. 3, consisting of the threshold 1, the frame 2, the stand 3 and the bolt 4. The corresponding dowel connections can be seen. The components 25 for the wall corner connection are shown in broken lines with a broken edge.
The ceiling beams 26 and 27 with two different cross sections are joined together with the same plug connection as the stand 3 and frame 2 and connected to the frame 2 at right angles and in a force-fitting manner.
4 shows examples of non-rectangular wall constructions, in which case the non-load-bearing corner stand components 40 and 41 must also be designed accordingly.
To illustrate the entire structure, a wall stand construction is shown in perspective in FIG. 5.
Part 50 is used for planking and part 51 for insulation.
The electrical and partly also the plumbing and heating installation, shown here as pipe 52, can be easily, e.g. passed through the dowel holes 53, integrate with the wall stand construction.