CH670853A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein wärmedämmendes, belastbares, quaderförmiges Bauelement für den Einbau in Wänden aus Mauerwerk zur Verhinderung von Wärmebrücken.

Mit Wärmebrücke wird ein lokaler Bereich bezeichnet, durch welchen vermehrt Wärme innerhalb einer an sich gut wärmegedämmten Konstruktion abfliessen kann. Je besser die Wärmedämmung des entsprechenden Bauteils ist, umso problematischer sind solche Wärmebrücken, weil diese nicht nur den guten mittleren k-Wert des Bauteils reduzieren, den Energieverlust erhöhen und die Gefahr besteht, dass sich auf der warmen Seite durch die lokale Reduktion der Oberflächentemperatur am Ort der Wärmebrücke Oberflächenkondensat ausscheidet und nachfolgend Verfärbung und Schimmelpilzbildung auftritt. Solche Schwachstellen müssen durch konstruktive Massnahmen vermeiden werden. Durch bestehende Normen, so z.B. Empfehlung SIA 180/1, wird entsprechend gefordert, dass Wärmebrücken zu vermeiden oder dass solche gegebenenfalls durch besondere Massnahmen, wie erhöhte Wärmedämmung und sorgfältige Anschlussdetails, zu kompensieren sind (so Art. 4.5 von Empfehlung SIA 180/1).

In den letzten Jahren wurden die Anforderungen an die Wärmedämmung von Aussenbauteilen wesentlich erhöht. Heute werden Wärmedurchgangszahlen von K < 0,40 W/m2 K angestrebt, was beim heutigen Stand der Technik im Idealquerschnitt innerhalb der Wand möglich ist.

In diesem Zusammenhang stellen sich z.B. beim Mauerfuss im Übergangsbereich von unbeheizten zu beheizten Geschossen, wie z.B. vom Keller zum Erdgeschoss verschärfte Probleme, weil hier der Wärmeschutz besonders wichtig ist. Die herkömmlichen Lösungen, bei denen das aufgehende Mauerwerk auf die unge-dämmte Betondecke bzw. die Betonaussenwand abgestellt wird, führen zwangsläufig zu einer Wärmebrücke auf der ganzen Länge des Mauerfusses, weil der Zusammenschluss der Wärmedämmschichten in Boden und Wand nicht gewährleistet ist.

Es muss beachtet werden, dass die im Mauerfuss wirkenden mittleren vertikalen Spannungen aus dem Gewicht der zu tragenden, eventuell mehrgeschossigen Konstruktion bis 1,2 N/mm2 betragen können. Weiter muss sichergestellt werden, dass auch horizontal wirkende Kräfte, etwa aufgrund von Bodenerschütterungen, Wind usw., zuverlässig übertragen werden können.

Verschiedene konstruktive Massnahmen sind vorgeschlagen worden, um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden. Dazu gehört z.B. eine Verlängerung der Warmedämmschicht der Aussenwand bis in den Bereich unter Terrain. Dies bedingt meist eine zweischalige Ausbildung im oberen Bereich der Wand (vgl. R. Martinelli + K Menti: «Verbesserte Ausfuhrung von zwei-schaligem Mauerwerk im Bereich des Mauerwerkfusses» im Schweizer Ingenieur und Architekt 41/80). Solch eine Lösung ist mit einem hohen konstruktiven Mehraufwand verbunden, welcher zu einer markanten Kostensteigerung fuhrt. Weiter ist es möglich, die Kellerdecke von den Aussenwänden zu trennen (vgl. SIA Dokumentation 80: Energie im Hochbau, April 1985). Diese Lösung fuhrt jedoch zu einem unwirtschaftlichen Deckensystem. Der weiche Deckenrand ist ungeeignet zur Aufnahme von Vertikallasten aus äusseren Tragwänden. Bei unbeheizten Kellerräumen ist die Kellerdecke zusätzlich unten mit einer Wärmedämmung zu versehen.

Ferner wurde auch vorgeschlagen, zwischen Kellerdecke und aufgehendem Mauerwerk eine horizontale Warmedämmschicht einzubauen, welche z.B. aus Schaumglas besteht. Diese Lösung befriedigt nicht, weil die Wärmedämmschicht weit weniger belastet werden darf, als die darauf ruhenden Tragwände. Schaumglas, welches als Wärmedämmstoff zwar eine verhältnismässig hohe Druckfestigkeit aufweist, ist zudem ein sehr spröder Werkstoff und muss mit grosser Sorgfalt verarbeitet werden.

Trotz der an sich zahlreichen Vorschläge zur Verhinderung von Wärmebrücken wurde auf deren Beseitigung im Bereich des Mauerwerkfusses und an anderen Stellen bisher in der Regel verzichtet, weil der grosse technische und finanzielle Mehraufwand nicht erbracht werden konnte, bzw. die oben vorgeschlagene Lösung aus weiteren Gründen nicht realisierbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Bauelement zur Verhinderung von Wärmebrücken zu schaffen, welches verwendet werden kann, ohne dass die oben geschilderten konstruktiven und finanziellen Nachteile in Kauf genommen werden müssen.

Das Bauelement ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch die Merkmale gemäss Patentanspruch 1. Dabei ist das Tragskelett vorzugsweise derart ausgebildet, dass durch sein mechanisch zwar hochbeanspruchbares, aber schlecht wärmedämmendes Material nur eine minimale Wärmemenge abfliessen kann, welche im Verhältnis zum Volumen des Bauelementes nicht mehr ins Gewicht fallt. Es kann z.B. aus einem mineralischen Faserverbundwerkstoff oder aus Stahl bestehen. Der Wärmedämmstoff, welcher durch das Skelett vor Beanspruchung geschützt ist, soll eine wirksame Barriere für den Wärmeabfluss bilden.

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Der vorgesehene Ober- und Untergurt bewirkt, dass in den Anschlusselementen durch den wegen des zu vermeidenden Wärmetransports vorzugsweise schmal ausgebildeten Steg keine unzulässig hohen Kantenpressungen entstehen. Der Ober- und der Untergurt verlaufen vorzugsweise senkrecht zum Steg und bilden so mit letzterem zusammen im Querschnitt das Profil eines Dop-pel-T-Trägers. Ober- und Untergurt decken dabei Oberflächen des Kerns bereichsweise ab. Damit ist dieser während Lagerung und Transport zusätzlich vor mechanischer Beschädigung weitgehend geschützt.

Das Skelett kann auch mehrere bandförmige, in regelmässiger Folge z.B. ineinander verschränkte oder nur abschnittsweise ausgebildete, durch den Kern hindurchlaufende Stege aufweisen. Dabei ist dann mindestens einer der Stege und/oder Stegabschnitte mit einem Ober- und einem Untergurt versehen, wobei Ober- und Untergurt Bereiche von einander gegenüberliegenden Oberflächen des Kerns abdecken.

Das Skelett besteht vorzugsweise aus einem nicht spröden Werkstoff auf mineralischer Basis. Mit Vorteil wird ein mineralischer Faserverbundwerkstoff eingesetzt, für gewisse Spezialanwendungen kann es auch vorteilhaft sein, ein Ausfuhrungsbeispiel des Bauelements mit einem Skelett aus Stahl zu versehen. Obwohl solch ein Skelett einen vergleichsweise grossen Wärmedurchgang aufweist, wird das verbesserte Tragverhalten bei hochbeanspruchten Bauteilen wie Stützen oder Balkonanschlüssen ausschlaggebend sein.

Das Bauelement ermöglicht eine einwandfreie technische Lösung der gestellten Aufgabe mit einfachen Mitteln und geringen Kosten. Es kann als tragendes und wärmedämmendes Bauelement z.B. auf der Kellerdecke als erste Schicht des aufgehenden Mauerwerkes vermauert werden. Es liegt dadurch innerhalb der Konstruktionsstärke des Unterlagsbodens, so dass sich beim Verputzen der Innenwände kein Materialwechsel ergibt.

Die Anwendung des Bauelementes ist jedoch keineswegs auf den Mauerfuss beschränkt, obschon dort seine Vorteile besonders wirksam zum Tragen kommen. Es kann überall dort angewendet werden, wo ein übermässiger Wärmeabfluss nicht nur quer durch die Wand hindurch, sondern hauptsächlich in der Ebene der Wand bzw. des Bauteils selbst verhindert werden soll.

Weitere Vorteile des erfindungsgemässen Bauelementes bestehen z.B. darin, dass es einfach verarbeitet werden kann. Die Elemente können in Längen, welche dem vielfachen des Mauerstein-formates entsprechen, als erste Schicht vermauert werden. In den Deckschichten sind durch den Verlauf von Ober- und Untergurt Vertiefungen angeordnet, in welche der Mauermörtel eindringen kann, so dass ein sattes Aufliegen auf die gnze Elementlänge gewährleistet ist. Die gleichen Vertiefungen bilden zudem eine Verzahnung mit Decke und Mauerwerk.

Weiter sind Querschnitt und Länge des Elementes auf die üblichen Mauersteinformate abgestimmt. Dies ermöglicht eine wirtschaftliche Fertigung als Normelemente. Ferner können die Elemente problemlos am Bau auf die gewünschte Länge zugeschnitten werden. Bei Verwendung eines geschlossenzelligen Wärmedämmstoffes wird die Aufnahme von Feuchtigkeit verhindert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbeispiele noch etwas näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch einen Gebäudeteil, bei welchem eine Warmebrücke im Bereich des Mauerfusses durch das erfindungsgemässe Bauelement unterbrochen ist,

Fig. 2 eine Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Bauelements, und

Fig. 3 schematisch das Skelett des Bauelementes von Fig. 2.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines Gebäudes, wobei 1 das erfindungsgemässe Bauelement, 2 eine Kelle decke, 3 eine Kellerwand, 4 das umgebende Erdreich, 5 die Wärmedämmschicht auf der Decke, 6 die Bodenschale, 7 die äussere Schale sowie 8 die innere Schale des aufgehenden Mauerwerks bezeichnet. Zwischen äusserer und innerer Schale 7, 8 befindet sich eine Wärmedämmschicht 9.

Damit nun zwischen die Wärmedämmschichten 9 und 5 keine Lücke besteht, durch welche Wärme aus einem Raum 10 durch die innere Schale 8 und die Kellerdecke 2 in den Keller oder die Kellerwand 3 nach aussen abfliesst, wid das erfindungsgemässe Bauelement, wie in der Figur angedeutet, zur Unterbrechung der sonst vorhandenen Wärmebrücke eingesetzt. Dabei ist durch den gestrichelten Abschnitt der Pfeile verdeutlicht, an welcher Stelle der Wärmeabfluss aus dem Raum 10 ohne Einsatz des Bauelementes 1 wesentlich verstärkt wäre.

Die Hg. 2 und 3 zeigen eine Ansicht des erfindungsgemässen Bauelementes 1 (Fig. 2) bzw. eine Ansicht desselben Bauelementes, bei welchem der Kern 11 aus vorzugsweise geschlossenzelli-gem Wärmedämmstoff entfernt worden ist (Fig. 3).

Dabei bezeichnen 12 das eine Ende des den Kern 11 durchsetzenden Stegs 13, und 14 das eine Ende des dem Steg 13 zugeordneten Obergurts 16 sowie 15 das eine Ende des dem Steg 13 zugeordneten Untergurts 17.

Ober- bzw. Untergurt 16, 17 dienen dazu, dass an den an das Bauelement anliegenden Anschlussflächen des Mauerwerks keine übermässigen Pressungen entstehen. Der Steg wird natürlich entsprechend den abzutragenden Mauerwerkslasten, aber so schmal wie möglich ausgebildet, damit die durch ihn abfliessende Wärmemenge auf einem Minimum gehalten werden kann.

Dabei ist jedoch zu beachten, dass der die Flächenpressung in den Anschlussflächen reduzierende Ober- bzw. Untergurt nicht zu stark ausgebildet werden sollte, denn die Abtragung der Wandlasten auf den Steg des Bauelementes erfolgt ohnehin direkt durch das Mauerwerk und die Lagerfugenmörtel über dem Element: eine steife Ausbildung von Ober- und Untergurt würde, wie Versuche zeigen, nur Anlass zu Abscherbrücken am Stegrand geben.

Versuche haben gezeigt, dass die erforderliche Breite des Ober- bzw. Untergurtes im allgemeinen ca. 50% der Höhe des zugeordneten Stegs beträgt; sie muss jedoch auch den mechanischen Eigenschaften des anschliessenden Elementes angepasst werden.

Weiter ist es vorteilhaft, Längskanten des Kerns 11 mit Leisten 19 abzudecken. Damit ist der Kern gegen mechanische Beschädigung geschützt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel befinden sich die Leisten an den durch Ober- und Untergurt abgedeckten Oberflächen des Kerns und sind mit Ober- bzw. Untergurt einstückig ausgebildet. Dadurch entstehen vom Skelett allseitig umschlossene (abgesehen von den Enden des Bauelements) Bereiche 20, in welchen die Oberflächen des Kerns nicht abgedeckt sind. Diese Bereiche 20 sollten durch überbreite Oberbzw. Untergurte nicht unnötig verkleinert werden.

Wird nämlich das Bauelement vermauert, soll überflüssiger Mörtel in diese Bereiche 20 eindringen. Nach Aushärtung des Mörtels besteht dann eine Verzahnung des Mauerwerkes mit dem Bauelement, welche sicherstellt, dass zwischen letzteren wirkende Scherkräfte zuverlässig übertragen werden.

Weiter wird sichergestellt, dass das Bauelement mit seinem aufliegenden oder stützenden Unter- bzw. Obergurt gleichmässig aufliegt. Es folgt damit eine gleichförmige Beanspruchung in den Gurten.

Wie Fig. 3 zeigt, besitzt der zwischen den Längsseiten des Bauelements zwickzackartig hin- und herlaufende Steg 13 Abschnitte 18, welche im Bereich nahe dieser Längsseiten parallel zu letzteren verlaufen. Damit wird ermöglicht, dass Ober- bzw. Untergurt immer von beiden Seiten des Stegs abstehen können und somit die Verbindung Ober- bzw. Untergurt im wesentlichen nur druckbelastet ist und somit im Steg selbst keine unzulässigen Biegemomente erzeugt werden. Da die Resultierende der Wandlast oft exzentrisch in der Wand verläuft, wird weiter durch den zickzackförmig verlaufenden Steg einwandfreie Aufnahme der Wandlast sichergestellt.

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Das Ausfiihrungsbeispiel der Fig. 2 und 3 besitzt nur einen Steg, es ist ohne weiteres denkbar, dass für spezielle Anwendungen mehrere Stege, welche z.B. in regelmässiger Folge ineinander verschränkt sind, vorgesehen werden. Auch können nur abschnittweise ausgebildete Stege vorgesehen werden. Dabei kann es sinnvoll sein, nicht alle Stege bzw. Abschnitte mit Ober- und Untergurt zu versehen, da in den verschiedenen Anschlussflächen nicht dieselben Bedingungen herrschen oder die freien Bereiche für Ausbildung der Verzahnung mit dem Mauerwerk nicht zu klein 5 werden sollen.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

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1. Wärmedämmendes, belastbares, quaderförmiges Bauelement für den Einbau in Wänden aus Mauerwerk, zur Verhinderung von Wärmebrücken, gekennzeichnet durch einen Kern (11) aus Wärmedämmstoff und ein den Kern durchsetzendes Tragskelett (13, 16, 17, 19) zur Aufnahme von im wesentlichen vertikalen Lasten, wobei das Skelett mindestens einen bandförmigen, zwischen der Deck- und der Grundfläche des Kernes (11) stehend angeordneten Steg (13) aufweist, der im Bereich der Deckfläche und der Grundfläche des Kerns mit einem Ober- bzw. Untergurt (16,17) verbunden ist.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (13) zick-zackartig zwischen den Längsseitenflächen des Elements hin- und her und abschnittsweise im Bereich (18) nahe der Längsseitenflächen verläuft, diese jedoch meidet.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ober- und Untergurt (16,17) Bereiche der Deck- und Grundflächen des Kernes abdecken.

4. Bauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Deckfläche und an der Grundfläche des Bauelements Vertiefungen (20) zur Verankerung des Elements im Mauerwerk vorgesehen sind.

5. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragskelett je zwei an den Längskanten von Deck- und Grundfläche des Kernes entlang verlaufende und letztere abdeckende Seitenleisten (19) aufweist.

6. Bauelement nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Ober- bzw. Untergurt (16, 17) mit den an der entsprechenden Grund- bzw. Deckfläche des Kernes vorgesehenen Seitenleisten (19) einstückig ausgebildet sind und zwischen sich unbedeckte Oberflächenabschnitte (20) des Kernes ein-schliessen, welche die Vertiefungen bilden.

7. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Skelett mehere Stege aufweist.

8. Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Stege mit dem Ober- und dem Untergurt versehen ist, und dass Ober- und Untergurt Bereiche der Deck- und Grundflächen des Kerns abdecken.

9. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Skelett aus mineralischem Faserverbundwerkstoff besteht.

10. Bauelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Skelett aus Stahl besteht.

11. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmedämmstoff geschlossenenzellig ausgebildet ist.

12. Wand mit Bauelement nach Anspruch 1.