DE10017625A1

DE10017625A1 - Gebäudekonstruktion, insbesondere für ein Niedrigenergiegebäude

Info

Publication number: DE10017625A1
Application number: DE2000117625
Authority: DE
Inventors: Gert Hintersdorf; Peter Dost; Hermann Klauschke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-04-05
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2002-01-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gebäudekonstruktion, insbesondere für ein Niedrigenergiegebäude, wobei als konstruktiver Kern schubfest verbundene Stahlkassettenplatten und Strahltrapezprofilplatten für den Aufbau von Wänden, Dächern, Bodenplatten, Deckenplatten, Kellerwänden sowie Streifenfundamenten verwendet und in Innen- und/oder Außengurte der Platten mit schubfest verbundenen Lattungen versehen sind. DOLLAR A Dabei soll eine konstruktiv einfache Lösung zur Vorfertigung der einzelnen Baugruppen zu Montageeinheiten für große Spannweiten bei hohen Belastungen entwickelt werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass für den Aufbau der Seitenwände die Stahltrapezprofilplatten über im Bereich von Überständen der Platten vorgesehenen und mit den an den Innengurten schubfest angeordneten Lattungen fixierten Ringankerhalterungselementen miteinander verbunden sind, dass für den Aufbau der Deckenelemente die Stahltrapezprofilplatten über im Bereich der Auflager vorgesehenen und mit den an den Ober- und/oder Untergurten schubfest angeorndeten Lattungen fixierten Ringankerhalterungselementen miteinander verbunden sind, dass für den Aufbau des Dachelementes die Stahlkassettenplatten im Bereich der Auflager ein Ringankerhalterungselement sowie im Bereich der Obergurtlattung einen Überstand aufweisen, und dass die Dachelemente miteinander über an den Ringankerhalterungselementen befestigten Gelenkverbindungen verbunden sind.

Description

Einleitung

Die Erfindung betrifft eine Gebäudekonstruktion, insbesondere für ein Niedrigenergiegebäude, wobei als konstruktiver Kern schubfest verbundene Stahlkassettenplatten und Stahltrapezprofilplatten für den Aufbau von Wänden, Dächern, Bodenplatten, Deckenplatten, Kellerwänden sowie Streifenfundamenten verwendet werden und die Innen- und/oder Außengurte der Platten mit schubfest verbundenen Lattungen versehen sind.

Stand der Technik

Für den Aufbau von Gebäuden mittels Stahl-Holz-Verbundkonstruktionen sind trotz der Vorfertigung der handmontagefähigen Elemente noch erhebliche Aufwendungen und Arbeiten für das Zusammenfügen auf der Baustelle notwendig.

Der Aufbau von faltbaren Gebäuden (DE 41 27 223, DE 196 09 534, DE 196 31 647, DE 198 00 291, DE 199 19 463) ist technisch zu kompliziert und im wesentlichen nur auf einen Anwendungsfall beschränkt.

Charakteristik der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv einfache Lösung zur Vorfertigung der einzelnen Baugruppen zu Montageeinheiten für große Spannweiten bei hohen Belastungen zu finden.

Dies wird dadurch erreicht, dass erfindungsgemäß für den Aufbau der Seitenwände die Stahltrapezprofilplatten über im Bereich von Überständen der Platten vorgesehenen und mit den an den Innengurten schubfest angeordneten Lattungen fixierten Ringankerhalterungselementen miteinander verbunden sind, dass für den Aufbau der Deckenelemente die Stahltrapezprofilplatten über im Bereich der Auflager vorgesehenen und mit den an den Ober- und/oder Untergurten schubfest angeordneten Lattungen fixierten Ringankerhalterungselementen miteinander verbunden sind, dass für den Aufbau des Dachelementes die Stahlkassettenplatten im Bereich der Auflager ein Ringankerhalterungselement sowie im Bereich der Obergurtlattung einen Überstand aufweisen, und dass die Dachelemente miteinander über an den Ringankerhalterungselementen befestigten Gelenkverbindungen verbunden sind.

Durch die Erfindung sind aus den Einzelelementen transportgroße Bauteile vorzufertigen, die entweder als Einzelbaugruppe oder durch die Gelenkverbindung zu kompletten Baugruppen zusammengestellt und auf der Baustelle direkt am Ort zu kompletten Gebäuden montiert werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Der Transport und der Aufbau eines ein- und zweigeschossigen Gebäudes einschließlich Dachaufbau mit vorgefertigten Baugruppen als Schema

Fig. 2 Die Montage eines Geschosses mit vorgefertigten unterschiedlichen Baugruppen als Schema

Fig. 3 Der Aufbau der über das Gelenk verbundenen Wand- und Deckenelemente im Längsschnitt

Fig. 4 Der konstruktive Aufbau eines aus zwei Einzelelementen bestehenden Deckenelementes im Querschnitt

Fig. 5 Der konstruktive Aufbau eines aus zwei Einzelelementen bestehenden Deckenelementes für eine Decken- oder Flachdachkonstruktion im Querschnitt

Fig. 6 Der konstruktive Aufbau ein aus zwei Einzelelementen bestehenden Außenwandelementes im Horizontalschnitt

Fig. 7 Der konstruktive Aufbau eines aus zwei Einzelelementen bestehenden Außenwandelementes als Innenansicht

Fig. 8 Der konstruktive Aufbau der Wandelemente für ein zweigeschossiges Gebäude mit Dachelementen im Längsschnitt

Fig. 9 Detail des Außenwand- und Deckenelementes als transportfähige zusammengeklappte Baugruppe im Längsschnitt

Fig. 10 Der konstruktive Aufbau der über das Gelenk verbundenen Dachelemente im Längsschnitt

Fig. 11 Detail der Dachelemente als transportfähige zusammengeklappte Baugruppe im Längsschnitt

Fig. 12 Der konstruktive Aufbau des Dachelementes im Querschnitt

Fig. 13 Varianten von Stahl-Holz-Verbundkonstruktionen für Decken- und Dachelemente im Querschnitt

Fig. 14 Stahl-Holz-Verbundkonstruktionen für bestimmte Decken- und Dachelemente im Querschnitt

Fig. 15 Anwendungsbeispiel für eine Dachaufstockung

(Um die Übersichtlichkeit aller Darstellungen zu gewährleisten, wurden Dämmstoffe sowie Innen- und Außenverkleidungen nicht mit dargestellt.)

Der Transport und der Aufbau eines eingeschossigen Gebäudes (Fig. 1) mit den über Gelenkverbindungen 1; 2 verbundenen Baugruppen Deckenelement 3, Außenwände 4 und Dachelemente 5; 6 erfolgt hier mittels Container 7 und Kran 8. Dabei wird die gefaltete Baugruppe Deckenelement 3 und Außenwände 4 aus dem Container 7 mit dem Kran 8 herausgehoben sowie z. B. auf eine Bodenplatte abgesetzt, danach mittels des Kranes 8 angehoben sowie die Außenwände 4 aufgeklappt und fixiert. Anschließend werden die Dachelemente 5; 6 mittels des Kranes 8 über die Deckenelemente 3 gehoben sowie über die Gelenkverbindungen 9 aufgeklappt und auf die Sparrenhalter 10 fixiert.

Für den Aufbau eines zweigeschossigen Gebäudes (Fig. 1) wird auf die aufgeklappt und fixierte Baugruppe Deckenelement 3 und Außenwände 4 die weitere aufgeklappte Baugruppe Deckenelement 11 und Außenwände 12 auf das Deckenelement 3 aufgesetzt und fixiert. Danach ist die Baugruppe Dachelemente 5; 6 auf die Sparrenhalter 10 fixierbar.

Für den Aufbau eines eingeschossigen Gebäudes (Fig. 2) sind die variablen Baugruppen 13.1; 13.2; 13.3 verwendbar und miteinander verbindbar.

Die Außenwand 26 (Fig. 3) besteht aus der Stahltrapezprofilplatte 14 mit der schubfest verbundenen senkrechten Lattung 15 und den Ringankerhalterungselementen 16; 17. Die Stahltrapezprofilplatte 14 weist dabei den oberen Überstand 18 und den unteren Überstand 19 auf. Das untere Ringankerhalterungselement 17 ist mit der Lattung 15 verbunden und weist den Ringanker 33 auf, der auf der Bodenplatte 20 aufliegt, wobei der untere Überstand 19 über die Bodenplatte 20 greift. Das Deckenelement 21 weist die Stahltrapezprofilplatte 22 mit Lattung 23 am Untergurt und Lattung 24 am Obergurt sowie das Kraftübertragungselement 25 auf. Auf dem oberen Ringankerhalterungs element 16 der Außenwand 26 liegt die Lattung 27 des Untergurtes des Deckenelemen tes 21 auf. An den Ringankerhalterungselementen 16; 32 ist die Gelenkverbindung 27 angeordnet. Mit der Lattung 24 ist der Ringanker 34 verbunden.

Das Deckenelement 28 (Fig. 4) weist die Stahltrapezprofilplatten 22 auf, an deren Obergurt die Lattung 29 und an deren Untergurt die Lattung 30 schubfest befestigt ist. Die Verbindungen 31 zwischen den Stahltrapezprofilplatten 22 und den Lattungen 29; 30 erfolgt entweder durch Schraub- und/oder Nagelverbindungen (verschiebliche Verbindungen) oder durch geklebte sowie Schraub- und/oder Nagelverbindung (unverschiebliche Verbindungen).

Das Deckenelement 32 (Fig. 5) ist aus bauphysikalischen Gründen für Decken- oder Flachdachkonstruktionen anwendbar und ist gegenüber dem Deckenelement 28 (Fig. 4) um 180° gedreht zu verwenden.

Die Außenwand 26 (Fig. 6 und 7) weist die Stahltrapezprofilplatte 14, die senkrechte schubfest verbundene Lattung 15 und die Ringankerhalterungselementen 16; 17 auf. Dabei sind Ringankerhalterungselementen 16; 17 mit der Lattung 15 über Verbindungs winkel 27 verbunden. Die Stahltrapezprofilplatten 14 sind über schubfeste Schraub verbindungen 31 verbunden.

Zum Aufbau eines zweigeschossigen Gebäudes (Fig. 8) wird das Außenwandelement 26, 34 über die Gelenkverbindung 27 mit dem Deckenelement 21; 35 verbunden und auf das Außenwandelement 26; 34 aufgesetzt und fixiert.

Auf die Lattung 24 des oberen Deckenelementes 35 ist das als durchgehender Ringanker ausgebildete Auflageelement 36 angeordnet und trägt über das Ringankerhalterungselement 37 das Dachelement 39, wobei Auflageelement 36 und Ringankerhalterungselement 37 mittels Bohrschrauben verbunden sind.

Über die Gelenkverbindung 27 ist die zusammengeklappte Baugruppe Außenwandelement 26; 34 und Deckenelement 21; 35 transportfähig ausgebildet (Fig. 9).

Die Dachelemente 39; 40 (Fig. 10) weisen die Stahlkassettenplatten 41 auf, an deren Untergurt die Lattung 42 und an deren Obergurt die Lattung 43 angeordnet sind. Dabei liegt das Dachelement 39 insgesamt als Überstand 44 am Dachelement 40 an. Die Untergurte der Dachelemente 39; 40 sind mit den Ringankerhalterungselementen 45 versehen. Über die Gelenkverbindung 46 sind die Dachelemente 39; 40 miteinander verbunden. Die Lattung 43 der Obergurte weisen die Dachlattungen 47 für eine Dach deckung auf. Im Bereich der Gelenkverbindung 46 ist die Firstpfette 48 angeordnet, die über Schraub- oder Nagelverbindungen 49 mit dem Ringankerhalterungselementen 45 verbunden sind.

Über die Gelenkverbindung 46 ist die zusammengeklappte Baugruppe Dachelemente 39; 40 transportfähig ausgebildet (Fig. 11).

Das Dachelement 39 (Fig. 12) weist die Stahlkassettenplatte 41 und die am Obergurt und Untergurt schubfest angeordneten Lattungen 42; 43 auf. Die Lattung 43 nimmt die Dachlattungen 47 für eine Dachdeckung und die Unterspannbahn 50 auf. Im Randbereich des Dachelementes 39 ist die Randlattung 51 vorgesehen, über die weitere Dachelemente miteinander verbindbar sind. Mit den Stirnseiten der Lattung 42 ist das Ringankerhalterungselement 37 verbunden. Die Stahlkassettenplatte 41 nimmt die Isolierung 42 auf. Bei Kehlbalkendächern sind an den Anschlussstellen des Kehlbalkens die Lattung 44 örtlich durch Stahlelemente 55; 56 zu verstärken Es ist auch ohne weiteres möglich, die großflächig vorgefertigten einzelnen Bauelemente für Außenwände, Decken und Dach unabhängig von den Gelenkverbindungen als Großteile zu montieren. Ebenso ist es möglich, anstelle der Holzprofile andere Werkstoffe, wie faserverstärkte Kunststoffe einzusetzen. Für unterschiedliche Spannweiten und Belastungen sind eine Vielzahl von Varianten der Deckenelemente 21; 35 (Fig. 13) mit unterschiedlichen Stahltrapezprofilen 53 und Holzprofilen 54 möglich.

Beispiele der Tragfähigkeit unverstärkter Stahltrapezprofile (a) im Vergleich zu Stahl- Holz-Verbundkonstruktionen (b) unter Verwendung dieser Stahltrapezprofile sind wie folgt ausgeführt (Fig. 14):

Verglichen werden Deckenkonstruktionen mit

_zul = L/300 und q₁ = 5,0 kN/m² als 1-Feldträger

und Flachdachkonstruktionen mit

_zul = L/300 und q₂ = 2,0 kN/m² als 1-Feldträger

Fig. 14

Durch die Erfindung werden für großflächige leichte Bauelemente in Stahl-Holz- Verbundkonstruktion folgende Vorteile erreicht:

1. Material für den konstruktiven Rohbau
- - handelsübliche, hochindustriell gefertigte Stahlkassettenplatten und Stahltrapezprofile
- - Lattungen (keilverzinkte Kanthölzer verschiedener Abmessungen)
2. Statisch-konstruktive Besonderheiten
Durch die schubfeste Verbindung der Stahlprofilbleche mit den Lattungen erhöht sich die Biegesteifigkeit und damit die Tragfähigkeit wesentlich. So werden z. B. bei den erfindungsgemäßen Deckenelementen als Einfeldträger die Spannweiten gegenüber unverstärkten Deckenelementen aus Stahltrapezprofilen bis zum Dreifachen erhöht.
3. Technische und technologische Möglichkeiten
- - Verringerung der Bau- und Montagezeiten
- - geringes Tranportaufkommen auf Grund geringerer Massen
- - durch gefaltete Baugruppen auch geringeres Tranportvolumen
- - Minimierung der Ausbauarbeiten
- - hohe Wirbelsturm- und Erdbebensicherheit der Gesamtkonstruktion
- - Energieeinsparung für Heizung und Klimatisierung
- - wesentliche Kosteneinsparungen

Aufstellung der Bezugszeichen

1

Gelenkverbindung

2

Gelenkverbindung

3

Deckenelement

4

Außenwand

5

Deckenelement

6

Deckenelement

7

Container

8

Kran

9

Gelenkverbindung

10

Sparrenhalter

11

Deckenelement

12

Außenwand

13.1

Baugruppe

13.2

Baugruppe

13.3

Baugruppe

14

Stahltrapezprofilplatte

15

Lattung

16

Ringankerhalterungselement

17

Ringankerhalterungselement

18

Überstand

19

Überstand

20

Bodenplatte

21

Deckenelement

22

Stahltrapezprofilplatte

23

Lattung

24

Lattung

25

Kraftübertragungselement

26

Außenwand

27

Gelenkverbindung

28

Deckenelement

29

Lattung

30

Lattung

31

Verbindung

32

Ringankerhalterungselement

33

Ringanker

34

Außenwandelement

35

Deckenelement

36

Auflageelement

37

Ringankerhalterungselement

38

Bohrschraube

39

Dachelement

40

Dachelement

41

Stahlkassettenlatte

42

Lattung

43

Lattung

44

Überstand

45

Ringhalterungselement

46

Gelenkverbindung

47

Dachlattung

48

Firstpfette

49

Schraub- oder Nagelverbindung

50

Unterspannbahn

51

Randlattung

52

Isolierung

53

Stahltrapezprofile

54

Holzprofile

55

Stahlelemente

56

Stahlelemente

57

Verbindungswinkel

Claims

1. Verbundkonstruktion, insbesondere für Niedrigenergiegebäude. Der konstruktive Kern besteht aus handelsüblichen Stahlkassettenplatten bzw. Stahltrapezprofilplatten, die in Längsrichtung der Profile ein- oder beidseitig mit Lattungen unterschiedlicher Materialien, vornehmlich jedoch mit handelsüblichen Holzlattungen, in statisch-konstruktiv erforderlichen Abständen schubfest verbunden sind. Zusätzlich zu der Längslattung können zur Erhöhung der Quersteifigkeit auch Querlattungen notwendig werden.

2. Gebäudekonstruktion nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Seitenwände und Deckenelemente mit Hilfe von Gelenk und Halterungselementen zu Baugruppen zusammengefügt werden. ("Klapptisch-Verfahren")

3. Gebäudekonstruktion nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Dachelemente als Einzelelemente mit Hilfe von Gelenk- und Halterungselementen zu Baugruppen aller Dachformen zusammengefügt werden. ("Klappdach-Verfahren")