Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines wärmeisolierenden Sturzes mit erhöhter Belastbarkeit. Ferner betrifft die Erfindung einen nach diesem Verfahren hergestellten wärmeisolierenden Sturz.
Stand der Technik
Bei Fenster- und Türöffnungen sind im Mauerwerk Stürze vorzusehen, die das über der \ffnung liegende Mauerwerk abstützen. Der Tür- bzw. Fenstersturz sollte die gleiche Isolierfähigkeit haben, wie das übrige Mauerwerk und zudem belastbar sein. Ferner ist es von Vorteil, wenn solche Stürze ein möglichst geringes spezifisches Gewicht haben, damit sie wenn möglich ohne besondere Lastenheber an Ort gebracht werden können.
Ein häufig verwendetes Material zum Erstellen von Mauern ist Porenbeton (vgl. DIN 4164). In den Porenbetonsteinen (auch Gasbetonsteine genannt) herrscht ein hoher Prozentsatz an Lufteinschlüssen, was den gewünschten Isolationswert hervorbringt. Das Zusammenkleben mehrerer Platten zu einem U-förmigen Profil und Ausgiessen des Profilinnenraums mit armiertem Beton ist bekannt.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zur Herstellung von wärmeisolierenden Stürzen mit erhöhter Belastbarkeit anzugeben, welches einfach auszuführen ist und Stürze hoher Qualität (bezüglich Wärmeisolation, Belastbarkeit und Gewicht) hervorbringt.
Gemäss der Erfindung besteht die Lösung darin, dass aus einem monolithischen, prismatischen Element aus einem formstabilen, isolierenden Material eine längsseitige Rinne ausgenommen wird und in die Rinne vorgespannte Armierungsdrähte einbetoniert werden.
Die Erfindung verzichtet also auf das Zusammenfügen von Platten und schafft einen Sturz, dessen isolierende Wandung aus einem einzigen Formteil besteht. Ritzen werden auf diese Weise automatisch vermieden. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist der tragende Kern ein vorgespannter Betonteil und nicht ein schlaffarmierter Balken. Mit relativ geringem Gewicht kann durch diese Technik ein erhöht belastbarer Sturz hergestellt werden.
Zum Ausnehmen des Elements (resp. zum Anbringen der Rinne) werden mindestens zwei, vorzugsweise mehr als zwei Schlitze entsprechend der Tiefe der zu schaffenden Rinne in eine Längsseite eingefräst und dann das zwischen den Schlitzen kammartig bestehende Material herausgeschlagen. Das Fräsen geht sehr einfach und schnell. Durch das Herausschlagen entstehen Bruchflächen, die eine gute Verbindung mit dem einzugiessenden Beton erlauben. Die beim Herausschlagen entstehenden Oberflächenrauhigkeiten sind also durchaus erwünscht.
Vorzugsweise wird das zu entfernende Material mit einem stirnseitig angesetzten Keil herausgeschlagen. Der Schlag wird mit Vorteil so dosiert, dass die Bruchlinie bis zur gegenüberliegenden Stirnseite des prismatischen Elements läuft. Auch das Herausschlagen ist also ein äusserst einfacher und schneller Verfahrensschritt.
Die Rinne ist vorzugsweise U-förmig.
Die Schlitze werden mit Vorteil parallel und in geringem Abstand (von z.B. einigen wenigen Zentimetern) zueinander gefräst. Es ist nicht nur einfacher, mehrere schmale dünne Platten herauszubrechen bzw. -schlagen, sondern es bringt auch grössere Oberflächenunebenheiten auf dem Rinnenboden mit sich. Die Seiten- und Bodenflächen der ausgenommenen Rinne präsentieren ausgeprägte Längsfurchen. Auch diese haben ihre Funktion im Rahmen der Erfindung und zwar insofern, als ein Herausreissen des (nachher eingegossenen) Betonteils (in einer Richtung senkrecht zur Längsachse des Elements) nahezu verunmöglicht wird.
Die Seitenwände der Rinne, die durch die Frässcheibe gebildet werden, sind relativ glatt. Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden sie deshalb z.B. durch eine rotierende Bürste aufgerauht.
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, konventionelle, auf dem Markt erhältliche Porenbetonsteine zu verwenden. Diese sind jedoch in der Länge genormt. Um nun einen Sturz von grösserer Länge herzustellen, werden mehrere Elemente ausgefräst, mit den Stirnseiten zusammengeklebt, so dass eine einzige fluchtende Rinne gebildet wird, und danach gemeinsam mit vorgespannten Armierungsdrähten ausbetoniert. Der Rückgriff auf genormte, billig erhältliche Grundmaterialien schlägt sich im Endeffekt vorteilhaft in den Herstellungskosten nieder.
Wie bereits erwähnt, besteht ein erfindungsgemässer Sturz im wesentlichen aus einem formbeständigen, monolithischen, prismatischen Element (z.B. aus Porenbeton), das eine längsseitige Rinne hat, und einem in der Rinne eingegossenen mit Armierungsdrähten vorgespannten Betonteil.
Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche des Betonteils höchstens ein Fünftel, insbesondere etwa ein Zehntel der Gesamtquerschnittsfläche des Sturzes. Dies hat den Vorteil, dass die Isolierfähigkeit des Elements durch den Betonteil nur schwach beeinträchtigt wird.
Mit Vorteil werden mindestens zwei vorgespannte Armierungsdrähte eingesetzt. Die Breite des Betonteils kann entsprechend der Anzahl n der Armierungsdrähte auf n x 3 cm festgelegt werden.
Typischerweise ist der Betonteil in der Längsseite des Elements zentriert und hat je etwa ein Drittel der Breite und der Höhe des Sturzes.
Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 Eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemässen Sturzes;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines aus mehreren Einzelprismen zusammengesetzten Sturzes;
Fig. 3 eine schematische perspektivische Darstellung eines mit Schlitzen versehenen Elements;
Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung eines rinnenförmig ausgenommenen Elements;
Fig. 5a-c drei konkrete Beispiele zur Bemessung eines Porenbetonsturzes mit eingegossenem vorgespanntem Betonteil.
Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemässen Fenster- bzw. Türsturz. Ein prismatisches Element 1, das vorzugsweise aus Porenbeton besteht, weist auf einer Längsseite 1.2 einen in einer Rinne 10 eingegossenen Betonteil 2 auf. Der genannte Betonteil 2 erstreckt sich von der vorderen Stirnseite 1.1 bis zur hinteren (welche in der Darstellung gemäss Fig. 1 nicht sichtbar ist). Der Betonteil 2 ist im Querschnitt rechteckig und enthält beispielsweise zwei vorgespannte Drähte 3.1, 3.2. Der Sturz bestehend aus Element 1 und eingegossenem Betonteil 2 hat die Form eines länglichen, vierkantigen Balkens.
Das Element 1 entspricht vorzugsweise einem genormten Porenbetonstein. In Fig. 2 ist gezeigt, wie gemäss der Erfindung ein Sturz von grösserer Länge gestaltet ist: zwei Elemente 4.1, 4.2 werden (wie nachfolgend beschrieben) mit Rinnen versehen und stirnseitig zusammengeklebt (Verbindung 5). Dann werden die Vorspann- bzw. Armierungsdrähte 7 eingezogen, gespannt und die Rinnen 4.1, 4.2 ausbetoniert. Der resultierende tragende Betonteil 6 ist also durchgehend über die ganze Länge des Sturzes.
Im folgenden wird nun beschrieben, wie das ursprünglich quaderförmige Element 1 mit der Rinne 10 versehen wird.
Wie Fig. 3 erkennen lässt, werden in die Längsseite 1.2 mehrere (im vorliegenden Beispiel sieben) Schlitze 8.1, ..., 8.7 eingefräst. Sie verlaufen in Längsrichtung des Elements 1, haben einen gegenseitigen Abstand von z.B. 1-5 cm und dringen so tief ein, wie die geplante Rinne 10 sein soll (z.B. 7 cm). Zwischen den Schlitzen 8.1, ..., 8.7 bleiben kammförmig Materialplatten 12.1, ..., 12.6 zurück. Sie werden gemäss der Erfindung mit einem Keil 9, welcher an der Stirnseite 1.1 und zwar am inneren Ende der Platten angesetzt wird, herausgeschlagen. Je nach Sprödheit des Materials und Länge des Elements 1 ist es möglich, mit einem oder wenigen Schlägen die genannten Platten 12.1, ..., 12.6 herauszubrechen. Dabei entstehen unebene Bruchflächen, was im Rahmen der Erfindung sehr erwünscht ist.
Fig. 4 zeigt eine derart hergestellte Rinne 10. Die Bodenfläche 10.3 ist ziemlich uneben und weist ein in Längsrichtung verlaufendes Streifenmuster auf. Die Seitenwände 10.1, 10.2 sind in der Regel relativ glatt, da sie beim Fräsen der Schlitze 8.1 und 8.7 gebildet werden. Zur Erhöhung der Rauhigkeit und der Haftung können die Seitenflächen 10.1, 10.2 mit einer rotierenden Bürste 11 aufgekratzt werden. Die Bürste ist walzenförmig und passt mit ihrem Durchmesser zwischen die Seitenflächen 10.1, 10.2 hinein. Ihre Rotationsachse wird mit Vorteil senkrecht zur Längsseite 1.2 geführt.
Ist die Rinne 10 auf diese Weise präpariert, dann werden die Drähte eingezogen und gespannt und die Rinne 10 mit Beton ausgegossen. Nach dem Erhärten des Betons und Erreichen der nötigen Festigkeit wird die Vorspannkraft (in an sich bekannter Weise) in den Betonteil geleitet. Der Fenstersturz ist damit fertiggestellt.
Zur Veranschaulichung werden in Fig. 5a-c drei konkrete Beispiele gezeigt (eingezeichnete Bemessungen in mm).
In Fig. 5a ist ein Betonteil 13 mit zwei Armierungsdrähten 14.1, 14.2 gezeigt. Er ist etwa 6 cm breit und ebenso hoch. Die Armierungsdrähte 14.1, 14.2 sind nicht in der halben Höhe, sondern etwas höher (bzw. weiter innen) angeordnet. Bezüglich der Längsseite ist der Betonteil mittenzentriert. Der Querschnitt des ganzen Sturzes beträgt etwa 17,5 cm x 21 cm.
Der in Fig. 5b gezeigte Sturz hat die gleiche Höhe H, ist aber etwa 30 cm breit. Der Betonteil weist drei Armierungsdrähte auf und hat eine Breite von ca. 9 cm bei gleicher Höhe wie im Beispiel gemäss Fig. 5a. Zu den (in Fig. 5b unteren) Längskanten bleibt auf beiden Seiten des Betonteils eine freie Breite von ca. 10,5 cm.
Fig. 5c schliesslich zeigt einen Sturz einer Breite von ca. 35 cm. Der Betonteil hat eine Breite von 12 cm und weist vier Armierungsdrähte auf. Die Höhenverhältnisse sind wie in Fig. 5a.
Die Beispiele lassen sich in diversen Punkten variieren. Insbesondere kann anstelle von Porenbeton auch ein anderes geeignetes Material eingesetzt werden.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass durch die Erfindung ein einfaches und effizientes Verfahren zur Herstellung von qualitativ hochwertigen wärmeisolierenden Stürzen geschaffen worden ist.
Bezugszeichenliste
1 Element
1.1 Stirnseite
1.2 Längsseite
2 Betonteil
3.1, 3.2 Drähte
4.1, 4.2 Element
5 Verbindung
6 Betonteil
7 Armierungsdrähte
8.1, ..., 8.7 Schlitz
9 Keil
10 Rinne
10.1, 10.2 Seitenwände
10.3 Bodenfläche
11 Bürste
12.1, ..., 12.6 Platten
13 Betonteil
14.1, 14.2 Armierungsdrähte
Technical field
The invention relates to a method for producing a heat-insulating lintel with increased resilience. The invention further relates to a heat-insulating lintel produced by this method.
State of the art
In the case of window and door openings, lintels are to be provided in the masonry, which support the masonry lying above the opening. The lintel or window lintel should have the same insulation ability as the rest of the masonry and should also be resilient. It is also advantageous if such falls have the lowest possible specific weight so that they can be brought in place without special load lifters if possible.
A commonly used material for building walls is aerated concrete (cf. DIN 4164). In the aerated concrete blocks (also called gas concrete blocks) there is a high percentage of air pockets, which produces the desired insulation value. It is known to glue several panels together to form a U-shaped profile and to pour the interior of the profile with reinforced concrete.
Presentation of the invention
The object of the invention is now to provide a method for producing heat-insulating falls with increased load-bearing capacity, which is simple to carry out and produces falls of high quality (with regard to heat insulation, load-bearing capacity and weight).
According to the invention, the solution consists in that a longitudinal channel is cut out of a monolithic, prismatic element made of a dimensionally stable, insulating material and prestressed reinforcing wires are concreted into the channel.
The invention therefore dispenses with the joining of panels and creates a lintel, the insulating wall of which consists of a single molded part. Cracks are automatically avoided in this way. In contrast to the prior art, the load-bearing core is a prestressed concrete part and not a sleep-reinforced beam. With this relatively light weight, this technique can be used to produce a more resilient lintel.
To remove the element (or to attach the channel), at least two, preferably more than two slots are milled into one longitudinal side in accordance with the depth of the channel to be created, and the material existing between the slots is then knocked out. Milling is very easy and quick. Knocking out creates fractured surfaces that allow a good connection with the concrete to be poured. The surface roughness that arises when knocking out is therefore quite desirable.
The material to be removed is preferably knocked out with a wedge attached to the end face. The stroke is advantageously metered in such a way that the break line runs to the opposite end of the prismatic element. Knocking out is therefore an extremely simple and quick process step.
The channel is preferably U-shaped.
The slots are advantageously milled parallel and at a small distance (e.g. a few centimeters) to one another. Not only is it easier to break out or knock out several narrow thin plates, but it also brings with it larger surface unevenness on the channel bottom. The side and bottom surfaces of the gutter present pronounced longitudinal furrows. These also have their function within the scope of the invention, to the extent that tearing out the (subsequently cast in) concrete part (in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the element) is almost impossible.
The side walls of the channel, which are formed by the milling disk, are relatively smooth. According to a particularly preferred embodiment, they are therefore e.g. roughened by a rotating brush.
The invention is based on the idea of using conventional aerated concrete blocks available on the market. However, these are standardized in length. In order to create a lintel of greater length, several elements are milled out, glued together with the end faces, so that a single aligned groove is formed, and then concreted together with prestressed reinforcement wires. The use of standardized, inexpensive basic materials ultimately has an advantageous effect on the manufacturing costs.
As already mentioned, a lintel according to the invention essentially consists of a dimensionally stable, monolithic, prismatic element (e.g. made of aerated concrete), which has a longitudinal groove, and a concrete part cast in the groove and prestressed with reinforcing wires.
The cross-sectional area of the concrete part is preferably at most one fifth, in particular approximately one tenth, of the total cross-sectional area of the lintel. This has the advantage that the insulating ability of the element is only slightly impaired by the concrete part.
It is advantageous to use at least two prestressed reinforcement wires. The width of the concrete part can be set to n x 3 cm according to the number n of reinforcement wires.
Typically, the concrete part is centered on the long side of the element and is approximately one third the width and height of the lintel.
Further advantageous embodiments of the invention result from the following detailed description and the entirety of the claims.
Brief description of the drawings
The invention will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments and in connection with the drawings. Show it:
Fig. 1 is a perspective view of a lintel according to the invention;
2 shows a schematic side view of a lintel composed of several individual prisms;
3 shows a schematic perspective illustration of an element provided with slots;
4 shows a schematic perspective illustration of a channel-shaped recessed element;
5a-c three concrete examples for the dimensioning of a cellular concrete lintel with cast-in prestressed concrete part.
In principle, the same parts are provided with the same reference symbols in the figures.
Ways of Carrying Out the Invention
Fig. 1 shows a window or door lintel according to the invention. A prismatic element 1, which preferably consists of aerated concrete, has a concrete part 2 cast into a channel 10 on a longitudinal side 1.2. Said concrete part 2 extends from the front end face 1.1 to the rear end (which is not visible in the illustration according to FIG. 1). The concrete part 2 is rectangular in cross section and contains, for example, two prestressed wires 3.1, 3.2. The lintel consisting of element 1 and cast concrete part 2 has the shape of an elongated, square bar.
Element 1 preferably corresponds to a standardized aerated concrete block. 2 shows how a lintel of greater length is designed according to the invention: two elements 4.1, 4.2 (as described below) are provided with channels and glued together on the end face (connection 5). Then the prestressing or reinforcement wires 7 are drawn in, tensioned and the channels 4.1, 4.2 are concreted. The resulting load-bearing concrete part 6 is thus continuous over the entire length of the lintel.
How the originally cuboid element 1 is provided with the channel 10 will now be described.
3, several (in the present example seven) slots 8.1, ..., 8.7 are milled into the long side 1.2. They run in the longitudinal direction of the element 1, have a mutual distance of e.g. 1-5 cm and penetrate as deep as the planned channel 10 should be (e.g. 7 cm). Material slabs 12.1, ..., 12.6 remain in the form of a comb between the slots 8.1, ..., 8.7. According to the invention, they are knocked out with a wedge 9, which is attached to the end face 1.1 at the inner end of the plates. Depending on the brittleness of the material and the length of the element 1, it is possible to break out the plates 12.1, ..., 12.6 mentioned with one or a few strokes. This creates uneven fracture surfaces, which is very desirable in the context of the invention.
4 shows a channel 10 produced in this way. The bottom surface 10.3 is rather uneven and has a striped pattern running in the longitudinal direction. The side walls 10.1, 10.2 are generally relatively smooth, since they are formed when milling the slots 8.1 and 8.7. To increase the roughness and the adhesion, the side surfaces 10.1, 10.2 can be scratched with a rotating brush 11. The brush is cylindrical and its diameter fits between the side surfaces 10.1, 10.2. Your axis of rotation is advantageously guided perpendicular to the long side 1.2.
If the channel 10 is prepared in this way, the wires are drawn in and tensioned and the channel 10 is poured with concrete. After the concrete has hardened and the necessary strength has been reached, the prestressing force is passed (in a manner known per se) into the concrete part. The lintel is now complete.
For illustrative purposes, three concrete examples are shown in FIGS. 5a-c (drawn dimensions in mm).
5a shows a concrete part 13 with two reinforcing wires 14.1, 14.2. It is about 6 cm wide and just as high. The reinforcing wires 14.1, 14.2 are not arranged halfway up, but somewhat higher (or further inside). The concrete part is centered on the long side. The cross section of the entire lintel is approximately 17.5 cm x 21 cm.
The lintel shown in Fig. 5b has the same height H, but is about 30 cm wide. The concrete part has three reinforcement wires and has a width of approx. 9 cm at the same height as in the example according to FIG. 5a. In addition to the longitudinal edges (lower in Fig. 5b), a free width of approx. 10.5 cm remains on both sides of the concrete part.
5c finally shows a lintel with a width of approx. 35 cm. The concrete part has a width of 12 cm and has four reinforcement wires. The height ratios are as in Fig. 5a.
The examples can be varied in various points. In particular, another suitable material can also be used instead of aerated concrete.
In summary, it can be stated that the invention has created a simple and efficient method for producing high-quality heat-insulating lintels.
Reference list
1 element
1.1 end face
1.2 Long side
2 concrete part
3.1, 3.2 wires
4.1, 4.2 element
5 connection
6 concrete part
7 reinforcement wires
8.1, ..., 8.7 slot
9 wedge
10 gutter
10.1, 10.2 side walls
10.3 Floor area
11 brush
12.1, ..., 12.6 plates
13 concrete part
14.1, 14.2 reinforcement wires