[0001] Die Erfindung betrifft ein Holz-Beton-Verbundelement nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbundelements.
[0002] Bei der Konstruktion von Platten im Hochbau wird heute eine Vielzahl von Verbundkonstruktionen verwendet. Der Verbund besteht beispielsweise aus einzelnen Querschnitten des gleichen Baustoffs. Dieses Prinzip wird bei der Herstellung von Brettschichtholz verwendet, indem einzelne Holzquerschnitte miteinander verleimt werden, wodurch eine erhöhte Festigkeit erreicht wird. Bekannt ist ferner die Kombinierung unterschiedlicher Baustoffe, um die jeweiligen Vorteile der verschiedenen Stoffe zu vereinen. Beispielsweise sind Stahl-Beton-Verbundkonstruktionen im Bauwesen weit verbreitet. Ein weiteres bekanntes Verbundsystem stellen die Holz-Beton-Verbundkonstruktionen dar. Damit können die dominierenden Festigkeitseigenschaften der beiden Materialien, nämlich Druckfestigkeit des Betons und die Zugfestigkeit des Holzes, optimal genutzt werden.
Solche Verbundsysteme werden in bevorzugter Weise bei der Sanierung von Altbauten verwendet, wo bestehende Holzdecken mit einer Betonplatte verstärkt werden. Dazu wird die Betondecke mit Ortsbeton hergestellt, wozu in der Regel ein zusätzliches Lehrgerüst resp. Spriessungen notwendig sind, was weitere Arbeiten behindert und sich als grosser Nachteil erweist. Nachteilig wirken sich auch die grossen Mengen an Feuchtigkeit aus, welche durch die vor Ort erstellte Betonplatte in den Bau eingebracht werden.
[0003] CH 687 397 beschreibt eine Holz-Beton-Verbunddecke, bei welcher die Holzträger mit daran seitlich befestigten Metallplatten mit der Betonplatte verbunden werden. Die Tragfähigkeit solcher Verbundplatten ist begrenzt, weil die Metallplatten nur limitierte Schubkräfte zwischen der Betonplatte und dem Holzträger aufnehmen können.
[0004] In DE 20 011 987 U1 wird eine Holz-Beton Verbunddecke beschrieben, wobei Querkraftanker im Holzträger quer zu dessen Längsrichtung verlaufen. Als Querkraftanker dienen Flach-, Winkelprofile oder Rundstahldübel.
[0005] Das Patent DE 19 818 525 B4 zeigt ein Holz-Beton-Verbundelement. Das Holzbauteil besteht aus mehreren Verbundbrettern, welche zwischen Kanthölzern eingefügt sind und sich in das Betonbauteil erstrecken. Die Verbundbretter besitzen quer verlaufende Nuten, in denen als Querkraftanker wirkende Flachprofile verlaufen, welche vom Betonbauteil umfasst sind.
[0006] All diese Systeme weisen bestimmte Nachteile auf. Die Herstellung der Verbundplatten erfordert einen hohen Koordinationsaufwand, weil mindestens zwei Unternehmungen beteiligt sind, woraus ein wirtschaftlicher Nachteil resultiert. Auch die Herstellung selbst erweist sich als kompliziert und damit zeitaufwändig und verteuert dadurch den Bauprozess erheblich.
[0007] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere Mittel zur Verfügung zu stellen, um ein Verbundelement mit industriell hergestellten Einzelmodulen preiswert zu fertigen. Zudem soll die Herstellung eines solchen Verbundelements vereinfacht werden. Erfindungsgemäss werden diese Aufgaben mit einem Verbundelement gelöst, das die Merkmale im Anspruch 1 aufweist. In verfahrensmässiger Hinsicht werden die Aufgaben mit einem Verfahren gemäss Anspruch 7 gelöst.
[0008] Gemäss Erfindung wird ein Verbundelement vorgeschlagen, welches ein Plattenelement, insbesondere eine Betonschalplatte bzw. Leichtbetonschalplatte, und mindestens ein Trägerelement, insbesondere einen Holzträger, umfasst. Als besonders gut eignen sich als Trägerelemente Brettschichtträger, welche industriell gefertigt sein können. Diese so genannten Leimbinder sind aus dem Holzbau bekannt. Das Plattenelement und mindestens ein Trägerelement sind durch mindestens ein Anschlusselement miteinander verbunden. Das Anschlusselement ist dabei einerseits in das Plattenelement eingebettet und ist andererseits in mindestens einer Vertiefung des Trägerelements mit einer Vergussmasse vergossen. Als Vergussmasse wird vorzugsweise Beton verwendet. Es sind aber auch beliebige andere Vergussmassen denkbar, welche geeignet sind, das Anschlusselement zu vergiessen.
Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass Vergussmasse und Plattenelement aus verschiedenen Materialien hergestellt werden können. Beispielsweise kann die Vergussmasse mit haftverbessernden Betonzuschlagsstoffen für eine möglichst gute Verbindung mit dem Trägerelement versehen werden.
[0009] In einer besonders bevorzugten Ausführung umfasst die Vertiefung des Trägerelements eine Längsnut, in welcher eine oder mehrere Ausnehmungen, bei Holzträgern so genannte Kerven, eingelassen sind. Diese sind quer zur Längsachse des Trägerelements angeordnet, so dass zwischen Trägerelement und Plattenelement eine Schubverbindung entsteht.
[0010] Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist das Plattenelement mit mindestens einem Zugelement, welches mit dem Trägerelement verbunden ist, vor dem Abheben vom Trägerelement gesichert. Bevorzugt handelt es sich dabei um eine oder mehrere in der Vertiefung eingelassene und mit der Vergussmasse vergossene Schrauben. Die Zugelemente können an einem beliebigen Ort in der Vertiefung angebracht werden, bespielsweise in der Längsnut und/oder in deren Ausnehmungen bzw. Kerven. Die Zugelemente verhindern, dass sich das Plattenelement und das Trägerelement voneinander lösen können. Die Zugelemente können gleichzeitig als Querkraftanker dienen und Querkräfte vom Plattenelement ins Trägerelement ableiten.
[0011] Am Verbundelement können auf der gegenüberliegenden Seite des Plattenelements ein oder mehrere zusätzliche Deckelelemente, bevorzugterweise schubfest, angebracht werden. Das Deckelelement kann Dreischichtplatten, Täfer oder Gipsfaserplatten umfassen, selbstverständlich sind auch beliebige andere Verkleidungen denkbar. Vorzugsweise wird das erfindungsgemässe Verbundelement als Dachelement, beispielsweise als Unterdach, eingesetzt.
[0012] Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass zwei benachbarte Trägerelemente mit einem Abstand zueinander am Plattenelement verbunden sind. Im dadurch entstandenen Zwischenraum ist dann eine Dämmschicht angebracht. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, wenn das Verbundelement als Aussenwand oder Dachelement eingesetzt wird. Denkbar ist auch, dass zusätzlich oder anstelle der Dämmschicht Installationen, beispielsweise Leitungen, in den Zwischenräumen platziert werden.
[0013] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Anschlusselement einen Gitterträger und/oder Schubträger. In der Regel handelt es sich bei den Gitterträgern um einen aus Armierungseisen zusammengesetzten Feldträger, welcher aus Ober-, Untergurt und Querverbindungen, bevorzugt Diagonalen, besteht. Die Gitter- und Schubträger haben den Vorteil, dass sie in standardisierten Grössen von ca. 70 mm bis 240 mm Höhe und einer konstanten Breite von ca. 70 mm kostengünstig industriell vorgefertigt werden können. Für eine rationelle Fertigung der Verbundelemente werden vorzugsweise konstant, beispielsweise ca. 70 mm breite Gitterträger verwendet. Sie können fest mit der Armierung der Platte verbunden sein. Die Verwendung von Gitterträgern resp.
Schubträgern erweist sich als besonders vorteilhaft, da sie zusammen mit der Verbundmasse zusätzlich statische Funktionen übernehmen können.
[0014] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bilden zwei oder mehr Verbundelemente ein System, wobei die Verbundelemente mit einem oder mehreren Zugankern verbunden sind. Dadurch kann eine Scheibenwirkung des Systems erreicht werden, welche notwendig sein kann, um die räumliche Stabilisierung eines Bauwerks zu gewährleisten. Zum Erreichen der Scheibenwirkung eignen sich insbesondere Ringanker, welche aus der Betonvorfabrikation bekannt sind.
[0015] Die Erfindung umfasst zudem ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundelements. Dazu werden zuerst ein Plattenelement mit mindestens einem über die Plattenebene herausragenden Anschlusselement und ein oder mehrere Trägerelemente mit mindestens einer Vertiefung bereitgestellt. Als Plattenelement eignet sich besonders gut eine so genannte Betonschalplatte und als Trägerelement wird bevorzugt ein Brettschichtträger verwendet, denkbar sind aber auch Massivholzbalken. Die Vertiefung im Trägerelement ist so ausgestaltet, dass sie mindestens einen Teil des Anschlusselements in sich aufnehmen kann. Anschliessend wird in diese Vertiefung eine aushärtende oder aushärtbare Vergussmasse eingebracht. Als Vergussmasse ist ein pumpbarer Verbundbeton denkbar, beispielsweise ein Beton C25/30 mit einem Grösstkorn von 8 mm.
Es sind aber auch andere Vergussmassen wie z.B. auf Kunstharzbasis denkbar. Dann werden das Plattenelement und ein oder mehrere Trägerelemente so relativ zueinander in eine Halteposition gebracht, dass mindestens ein Teil des Anschlusselements in die Vergussmasse eintaucht. Die Teile werden dann in ihrer Position gehalten, bis durch Abbinden oder Aushärten der Vergussmasse eine Verbindung zwischen Plattenelement und Trägerelement entstanden ist.
[0016] Ein zusätzlicher bevorzugter Verfahrensschritt besteht darin, dass vor dem Einbringen der Vergussmasse ein Zugelement am Trägerelement so befestigt wird, dass das Zugelement in die Vergussmasse eingegossen wird. Als besonders geeignet erweist sich das Anbringen einer Verbundschraube in der Vertiefung. Dies hat den Vorteil, dass Schrauben Standardbauteile sind, welche leicht und günstig verfügbar sind und ohne Spezialwerkzeug montierbar sind. Zudem wird das Zugelement vom Träger und der Vergussmasse so vollständig umhüllt, was einen grösseren Brandwiderstand ergibt. Selbstverständlich sind als Zugelemente auch beliebige andere Bauteile verwendbar, welche auf Zug beanspruchbar sind.
[0017] Ein bevorzugter zusätzlicher Verfahrensschritt zur Herstellung eins Verbundelements besteht darin, dass ein oder mehrere Trägerelemente mit der Vertiefung nach oben auf einem Rütteltisch fixiert werden und das Plattenelement auf ein oder mehrere Trägerelemente gelegt wird, so dass die Anschlusselemente in die< >Vergussmasse einvibriert werden können. Der Vorteil liegt darin, dass die Vergussmasse homogen in der Vertiefung des Trägers verteilt wird und allfällige Lufteinschlüsse oder Kiesnester verhindert werden können. Daraus ergibt sich ein lückenloser Verguss der Anschlusselemente und der allfälligen Zugelemente, was insgesamt zu einem besseren Tragverhalten des Verbundelements führt.
[0018] Vorteilhafterweise werden das Plattenelement und das Trägerelement zwangsüberhöht zusammengefügt. Dies hat den Vorteil, dass die Durchbiegung, hervorgerufen insbesondere durch Dauerlasten (Eigengewicht) und Kriechverhalten, im Einbauzustand kompensiert werden kann, was die Gebrauchstauglichkeit des Verbundelements erhöht. In bevorzugter Weise erfolgt die Zwangsüberhöhung durch Einspannen der Elemente auf dem gewölbten Rütteltisch. Es sind aber auch andere aus der Bautechnik bekannte Verfahren denkbar, wie beispielsweise die Vorspannung.
[0019] Um ein möglichst kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines Verbundelements zu erhalten, wird bevorzugt ein vollautomatisch vorgefertigtes Element als Plattenelement verwendet. Solche Platten, insbesondere Betonplatten, können ab CAD-Plan vollautomatisch inklusive Bewehrung kosten- und zeitsparend hergestellt werden. Insbesondere sind Abmessungen von ca. 0.5 m bis 3 m Breite und bis ca. 15 m Länge und Plattendicken von ca. 4 cm bis 8 cm bevorzugt. Um solche dünnen Fertigteilplatten transportieren zu können, werden diese Platten mit Gitterträgern als biegesteife Bewehrung versehen. Der Teil der Gitterträger, welcher aus der Platte hervorsteht, wird dann in der Vertiefung der Trägerelemente mit einer Vergussmasse vergossen. So industriell vorgefertigte Platten weisen bevorzugt eine ebene und glatte Oberfläche auf, sind also streich- und tapezierfähig.
[0020] Die erfindungsgemässen Verbundelemente können als Bausatz vorbereitet werden. Dieser enthält ein Plattenelement mit mindestens einem Anschlusselement, ein oder mehrere Trägerelemente, welche mit mindestens einer Vertiefung versehen oder versehbar sind, welche geeignet sind, mindestens einen Teil des Anschlusselements in sich aufzunehmen.
[0021] Die Erfindung wird im Folgenden in Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>eine perspektivisch schematische Ansicht eines erfindungsgemässen Verbundelements,
<tb>Fig. 2<sep>eine schematische Ansicht zweier miteinander verbundenen Verbundelemente,
<tb>Fig. 3<sep>einen schematischen Querschnitt durch ein Verbundelement mit einem Trägerelement,
<tb>Fig. 4<sep>eine schematische Seitenansicht eines Verbundelements,
<tb>Fig. 5<sep>ein Detail eines schematischen Längsschnitts durch ein Trägerelement,
<tb>Fig. 6a<sep>einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Wand- und Deckenkonstruktion mit einem Verbundelement,
<tb>Fig. 6b<sep>einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Wand- und Deckenkonstruktion mit einem Verbundelement, und
<tb>Fig. 7<sep>eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte eines zur Herstellung eines erfindungsgemässen Verbundelements.
[0022] Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Verbundelements 1 mit einem Plattenelement 2 und einem Trägerelement 3 mit einer Vertiefung 9. Im vorderen Bereich des Verbundelements 1 ist das Plattenelement 2 aus Beton, aufgeschnitten gezeichnet, damit die Netzarmierung 4 und die Gitterträger 5 sichtbar sind. Zwischen den Trägerelementen 3 sind Dämmstoffe 6 angebracht. Als Dämmstoff sind beliebige Isoliermaterialien denkbar wie z.B. die Steinwolle-Dämmplatten der Firma Flumroc AG. Auf der Unterseite der Träger sind quer zu den Trägerelementen 3 Latten 7 angebracht, an welchen ein Deckelelement 8 befestigt ist.
[0023] Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Verbundelement-System. Dazu sind zwei Verbundelemente 1 bzw. 1 mit je zwei Trägerelementen 3 bzw. 3 in einer Vorderansicht gezeigt. Links und rechts an den Ecken der Plattenelemente 2 bzw. 2 befinden sich Aussparungen 10 bzw. 10 für die Ringanker. Zwischen den Trägerelementen 3 bzw. 3 befinden sich Dämmstoffe 6. Auf der gegenüberliegenden Seite des Plattenelements 2 bzw. 2 sind an den Trägerelementen 3 bzw. 3 Latten 7 und daran ein Deckelelement 8 befestigt. Im vorliegenden Beispiel erstrecken sich die Latte 7 und das Deckelelement 8 über zwei Verbundelemente 1 und 1. Es ist aber auch denkbar, dass sich die Deckelelemente 8 aus beliebig vielen Teilelementen zusammensetzen, welche an den Latten 7 oder auch direkt an den Trägerelementen festgemacht sind.
[0024] In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch ein Verbundelement 1 gezeigt. Die Vergussmasse 11 liegt in der Vertiefung 9 des Trägerelements 3 und umschliesst den aus dem Plattenelement 2 ragenden Teil des Gitterträgers 5, welcher mit der Netzarmierung 4 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Schraube 12 in der Vertiefung 9 in das Trägerelement 3 eingefügt, so dass ein Teil der Schraube 12 noch in die Vertiefung ragt. Die Vergussmasse 11 umschliesst dadurch auch den oberen Teil der Schraube 12, wodurch eine Verbindung zwischen Trägerelement 3 und Vergussmasse 11 entsteht. Anstelle der Schraube 12, können beispielsweise auch ein Nagel oder andere auf Zug beanspruchbare Elemente verwendet werden. Im vorliegenden Beispiel umfasst das Verbundelement 1 nur ein Trägerelement 3.
Bündig zur Unterkante des Trägerelements 3 ist auf dessen beiden Seiten der Dämmstoff 6 angebracht. Grundsätzlich kann der Dämmstoff an einem beliebigen Ort des Verbundelements 1 angebracht werden, in Fig. 6a beispielsweise ist der Dämmstoff direkt auf der Unterseite des Plattenelements 2 angebracht.
[0025] Fig. 4 zeigt ein Verbundelement in einer Seitenansicht, wobei zum besseren Verständnis der Gitterträger 5 und die Schraube 12 ebenfalls dargestellt sind. In diesem Ausführungsbeispiel besteht das Trägerelement 3 aus einem Brettschichtträger. Die Vertiefung 9 im Brettschichtträger umfasst eine Längsnut, welche sich in dieser Ausführungsform über die ganze Länge des Trägerelements 3 erstreckt, und Kerven 13. Die Schraube 12 ist in der Kerve in den Brettschichtträger eingeschraubt, es sind jedoch beliebige Orte in der Vertiefung denkbar.
[0026] In Fig. 5 ist ein Detail eines Längsschnitts durch den Brettschichtträger dargestellt mit einer Kerve 13 und darin eingelassen der Schraube 12. Der Schraubenkopf reicht hier bis über den Untergurt 14 des Gitterträgers 5. Es sind aber auch andere Positionen der Schraube 12 in der Vertiefung 9 denkbar. Die Randflächen 16 der Kerve 13 sind in vorteilhafterweise gegen den Boden hin nach innen geneigt, beispielsweise 10[deg.] wie in der Fig. 5, damit eine optimale Druckverteilung erreicht werden kann. Zugleich darf die Fläche nicht zu fest geneigt werden, ansonsten die Gefahr besteht, dass das Plattenelement durch die Schubkräfte vom Trägerelement abgleitet.
[0027] Die Fig. 6a und 6b zeigen Anwendungsbeispiele für Verbundelemente in einem Dachgeschoss. Die Geschossdecken sind als Verbundelemente ausgebildet, wobei das Trägerelement seitlich in die Aussenwand eingespannt ist oder in der Aussenwand aufliegt (Fig. 6b). D.h. Plattenelement und Trägerelement können je nach Verwendung unterschiedliche Längen aufweisen. Bei den Geschossdeckenelementen in den Fig. 6aund 6bragen die Trägerelemente über das Plattenelement hinaus, sodass keine Wärmebrücke zwischen Wand und Plattenelement entsteht. In Fig. 6aliegt der Dämmstoff 6 direkt an der Unterseite des Plattenelements 2, in Fig. 6bliegt er bündig zur Unterkante des Trägerelements 3, so dass sich ein Hohlraum 17 zwischen Dämmstoff 6 und Plattenelement 2 ergibt. Es ist aber auch denkbar, dass der Dämmstoff 6 den ganzen Hohlraum 17 ausfüllt.
In Fig. 6a und 6bwird das erfindungsgemässe Verbundelement als Dachelement eingesetzt. In Fig. 6awird die Dachlattung direkt auf das Plattenelement 2 montiert. In der Ausführung nach Fig. 6b liegt die Dachlattung auf dem Trägerelement 3 auf, d.h. das Plattenelement 2 hängt am Trägerelement nach unten.
[0028] Fig. 7 zeigt schematisch das Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemässen Verbundelements auf. Die Vergussmasse 11 wird in die Vertiefung 9 der Trägerelemente 3 gebracht. Anschliessend wird das Plattenelement 2 so auf die Trägerelemente gelegt, dass die Gitterträger 5 in die Vergussmasse 11 eintauchen.
The invention relates to a wood-concrete composite element according to the preamble of claim 1 and a method for producing such a composite element.
In the construction of slabs in building today, a variety of composite structures is used. The composite consists for example of individual cross sections of the same building material. This principle is used in the manufacture of glued laminated timber by gluing individual wood sections together, thereby achieving increased strength. Also known is the combination of different building materials in order to combine the respective advantages of the different substances. For example, steel-concrete composite structures are widely used in construction. Another known composite system represent the wood-concrete composite structures. Thus, the dominant strength properties of the two materials, namely compressive strength of the concrete and the tensile strength of the wood, can be optimally utilized.
Such composite systems are preferably used in the refurbishment of old buildings, where existing wooden ceilings are reinforced with a concrete slab. For this purpose, the concrete ceiling is made of cast concrete, which is usually an additional scaffold, respectively. Splashes are necessary, which hinders further work and proves to be a major disadvantage. Disadvantageous are also the large amounts of moisture which are introduced into the building by the concrete slab created on site.
CH 687 397 describes a wood-concrete composite ceiling, in which the wood beams are connected thereto laterally mounted metal plates with the concrete slab. The carrying capacity of such composite panels is limited because the metal panels can only absorb limited shear forces between the concrete slab and the timber beam.
In DE 20 011 987 U1 a wood-concrete composite ceiling is described, with transverse force anchor in the timber carrier extending transversely to its longitudinal direction. The transverse force anchors used are flat, angle profiles or round steel dowels.
The patent DE 19 818 525 B4 shows a wood-concrete composite element. The timber component consists of several composite boards, which are inserted between square timbers and extend into the concrete component. The composite boards have transverse grooves in which run as a transverse force anchor flat profiles, which are covered by the concrete component.
All of these systems have certain disadvantages. The production of composite panels requires a high coordination effort because at least two companies involved, resulting in an economic disadvantage. Also, the production itself proves to be complicated and therefore time-consuming and thereby increases the cost of the construction process considerably.
It is an object of the present invention to avoid the disadvantages of the known, in particular to provide means to produce a composite element with industrially manufactured individual modules inexpensively. In addition, the production of such a composite element should be simplified. According to the invention, these objects are achieved with a composite element having the features in claim 1. In procedural terms, the objects are achieved by a method according to claim 7.
According to the invention, a composite element is proposed which comprises a plate element, in particular a concrete shell or lightweight concrete formwork slab, and at least one support element, in particular a wooden support. Particularly well suited as support elements glulam support, which may be manufactured industrially. These so-called laminated beams are known from the timber industry. The plate element and at least one carrier element are connected to one another by at least one connection element. The connection element is on the one hand embedded in the plate element and on the other hand, in at least one recess of the carrier element with a potting compound. As potting compound is preferably used concrete. But there are also any other Vergussmassen conceivable, which are suitable to shed the connection element.
This construction has the advantage that potting compound and plate element can be made of different materials. For example, the potting compound can be provided with adhesion-enhancing concrete additives for the best possible connection to the carrier element.
In a particularly preferred embodiment, the recess of the support member comprises a longitudinal groove in which one or more recesses, in wood carriers so-called Kerven, are embedded. These are arranged transversely to the longitudinal axis of the carrier element, so that a thrust connection is formed between the carrier element and the plate element.
According to a further embodiment, the plate element is secured with at least one tension element, which is connected to the carrier element, before lifting the carrier element. It is preferably one or more embedded in the recess and cast with the potting compound screws. The tension elements can be attached at any location in the depression, for example in the longitudinal groove and / or in their recesses or cusps. The tension elements prevent the plate element and the carrier element from being able to separate from one another. The tension elements can simultaneously serve as a transverse force anchor and derive transverse forces from the plate element into the carrier element.
On the composite element, one or more additional cover elements, preferably shear-resistant, can be mounted on the opposite side of the plate member. The cover element may comprise three-layer panels, Täfer or gypsum fiber boards, of course, any other panels are conceivable. Preferably, the composite element according to the invention is used as a roof element, for example as a sub-roof.
Another aspect of the invention is that two adjacent support members are connected at a distance from each other on the plate member. In the resulting space then an insulating layer is attached. This embodiment is particularly advantageous when the composite element is used as an outer wall or roof element. It is also conceivable that in addition to or instead of the insulating layer installations, such as pipes, are placed in the interstices.
In a particularly preferred embodiment, the connection element comprises a lattice girder and / or thrust carrier. As a rule, the lattice girders are a field girder composed of reinforcing iron, which consists of upper, lower girder and transverse connections, preferably diagonals. The lattice and shear beams have the advantage that they can be industrially prefabricated industrially in standardized sizes of about 70 mm to 240 mm in height and a constant width of about 70 mm. For a rational production of the composite elements are preferably constant, for example, about 70 mm wide lattice girder used. They can be firmly connected to the reinforcement of the plate. The use of lattice girders resp.
Thrust carriers proves to be particularly advantageous because they can take over additional static functions together with the composite mass.
In a further embodiment of the invention, two or more composite elements form a system, wherein the composite elements are connected to one or more tie rods. As a result, a disk effect of the system can be achieved, which may be necessary to ensure the spatial stabilization of a building. In particular, ring anchors which are known from concrete prefabrication are suitable for achieving the disk effect.
The invention also includes a method for producing a composite element. For this purpose, first a plate element with at least one connecting element projecting beyond the plane of the plate and one or more carrier elements with at least one depression are provided. As a plate element is particularly well a so-called concrete formwork panel and as a support element is preferably used a board carrier, but are also conceivable solid wood beams. The recess in the carrier element is designed so that it can accommodate at least a portion of the connection element in itself. Subsequently, a curing or curable potting compound is introduced into this depression. As potting compound a pumpable composite concrete is conceivable, for example, a concrete C25 / 30 with a maximum particle size of 8 mm.
But there are also other potting compounds such. conceivable on synthetic resin basis. Then, the plate member and one or more support members are brought relative to each other in a holding position, that at least a part of the connection element is immersed in the potting compound. The parts are then held in position until a connection between the plate element and the carrier element has arisen due to setting or hardening of the potting compound.
An additional preferred method step is that prior to the introduction of the potting compound, a tension member is attached to the carrier element so that the tension element is poured into the potting compound. Particularly suitable is the attachment of a composite screw in the recess. This has the advantage that screws are standard components, which are easily and cheaply available and can be mounted without special tools. In addition, the tension element is so completely enveloped by the carrier and the potting compound, resulting in a greater fire resistance. Of course, any other components can be used as tension elements, which can be claimed on train.
A preferred additional process step for producing a composite element is that one or more support elements are fixed with the recess up on a vibrating table and the plate member is placed on one or more support elements, so that the connection elements in the <> Vergussmasse vibrates can be. The advantage is that the potting compound is distributed homogeneously in the well of the carrier and any air pockets or gravel nests can be prevented. This results in a complete casting of the connection elements and the possible tension elements, which leads to a better overall performance of the composite element.
Advantageously, the plate element and the support element are forced together elevated. This has the advantage that the deflection, caused in particular by permanent loads (dead weight) and creep behavior, can be compensated in the installed state, which increases the serviceability of the composite element. Preferably, the forced over-elevation takes place by clamping the elements on the curved vibrating table. But there are also other known from construction technology method conceivable, such as the bias.
In order to obtain the most cost-effective method for producing a composite element, a fully automatically prefabricated element is preferably used as a plate element. Such boards, especially concrete slabs, can be produced fully automatically from the CAD plan, including the reinforcement, in a time and cost-saving manner. In particular, dimensions of about 0.5 m to 3 m in width and up to about 15 m in length and plate thicknesses of about 4 cm to 8 cm are preferred. In order to transport such thin prefabricated panels, these panels are provided with lattice girders as rigid reinforcement. The part of the lattice girders, which protrudes from the plate, is then cast in the recess of the support elements with a potting compound. So industrially prefabricated plates preferably have a flat and smooth surface, so are spreadable and wallpaperable.
The novel composite elements can be prepared as a kit. This contains a plate element with at least one connection element, one or more support elements, which are provided with at least one recess or providable, which are suitable to receive at least a portion of the connection element in it.
The invention is explained in more detail below in exemplary embodiments and with reference to the drawings. Show it:
<Tb> FIG. 1 <sep> is a perspective schematic view of a composite element according to the invention,
<Tb> FIG. 2 <sep> is a schematic view of two interconnected composite elements,
<Tb> FIG. 3 <sep> is a schematic cross section through a composite element with a carrier element,
<Tb> FIG. 4 <sep> is a schematic side view of a composite element,
<Tb> FIG. 5 <sep> is a detail of a schematic longitudinal section through a carrier element,
<Tb> FIG. 6a <sep> is a schematic cross section through a first embodiment of a wall and ceiling construction with a composite element,
<Tb> FIG. 6b <sep> is a schematic cross section through a second embodiment of a wall and ceiling construction with a composite element, and
<Tb> FIG. 7 is a schematic representation of the method steps of a composite element according to the invention.
Fig. 1 shows a perspective view of a composite element 1 with a plate member 2 and a support member 3 with a recess 9. In the front region of the composite element 1, the plate member 2 is drawn from concrete, cut, so that the Netzarmierung 4 and the lattice girders. 5 are visible. Between the support elements 3 insulation 6 are attached. As insulating material, any insulating materials are conceivable such. the rockwool insulation boards of Flumroc AG. On the underside of the carrier slats 7 are attached transversely to the support elements 3, to which a cover element 8 is attached.
Fig. 2 shows an embodiment of a composite element system. For this purpose, two composite elements 1 and 1, each with two support elements 3 and 3 are shown in a front view. Left and right at the corners of the plate elements 2 and 2 are recesses 10 and 10 for the ring anchors. Insulating materials 6 are located between the carrier elements 3 and 3. On the opposite side of the plate element 2 or 2 slats 7 and thereon a lid element 8 are attached to the carrier elements 3 and 3, respectively. In the present example, the slat 7 and the lid member 8 extend over two composite elements 1 and 1. It is also conceivable that the cover elements 8 composed of any number of sub-elements, which are fixed to the slats 7 or directly to the support elements.
In Fig. 3 is a cross section through a composite element 1 is shown. The potting compound 11 is located in the recess 9 of the support member 3 and surrounds the protruding from the plate member 2 part of the lattice girder 5, which is connected to the net reinforcement 4. In this embodiment, a screw 12 is inserted in the recess 9 in the support member 3, so that a part of the screw 12 still protrudes into the recess. The potting compound 11 encloses thereby also the upper part of the screw 12, whereby a connection between the carrier element 3 and potting compound 11 is formed. Instead of the screw 12, for example, a nail or other claims on train elements can be used. In the present example, the composite element 1 comprises only one carrier element 3.
Flushing to the lower edge of the support member 3, the insulating material 6 is mounted on both sides thereof. In principle, the insulating material can be attached to any location of the composite element 1, in Fig. 6a, for example, the insulating material is mounted directly on the underside of the plate member 2.
Fig. 4 shows a composite element in a side view, wherein for better understanding, the lattice girder 5 and the screw 12 are also shown. In this embodiment, the carrier element 3 consists of a board carrier. The recess 9 in the board carrier comprises a longitudinal groove which extends in this embodiment over the entire length of the support member 3, and Kerven 13. The screw 12 is screwed into the Kerve in the board carrier, however, any locations in the recess are conceivable.
In Fig. 5 a detail of a longitudinal section through the board carrier is shown with a Kerve 13 and inserted therein the screw 12. The screw head extends here to over the lower flange 14 of the lattice girder 5. However, there are other positions of the screw 12 in the recess 9 conceivable. The edge surfaces 16 of the Kerve 13 are advantageously inclined inwards towards the bottom, for example, 10 ° as in FIG. 5, so that an optimal pressure distribution can be achieved. At the same time, the surface must not be tilted too tightly, otherwise there is a risk that the plate element will slide off the carrier element due to the pushing forces.
6a and 6b show application examples of composite elements in an attic. The floor slabs are formed as composite elements, wherein the support element is clamped laterally in the outer wall or rests in the outer wall (Fig. 6b). That Plate element and carrier element may have different lengths depending on the use. In the floor slab elements in FIGS. 6a and 6, the support elements extend beyond the slab element, so that no thermal bridge is produced between wall and slab element. In Fig. 6aliegt the insulating material 6 directly to the underside of the plate member 2, in Fig. 6biegt it flush to the lower edge of the support member 3, so that a cavity 17 between the insulating material 6 and 2 panel element results. But it is also conceivable that the insulating material 6 fills the entire cavity 17.
In Fig. 6a and 6b, the inventive composite element is used as a roof element. In Fig. 6a, the roof battens are mounted directly on the plate element 2. In the embodiment according to FIG. 6b, the battens lie on the carrier element 3, i. the plate element 2 hangs down on the carrier element.
Fig. 7 shows schematically the method for producing a composite element according to the invention. The potting compound 11 is brought into the recess 9 of the support elements 3. Subsequently, the plate element 2 is placed on the support elements, that the lattice girders 5 dive into the potting compound 11.