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Der
Bau von Decken über
Räume aller
Art im allgemeinen Hochbau war bis vor einigen Jahren eine aufwendige
und teure Methode.
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Um
die Konstruktion zu vereinfachen und Bauwerke schneller zu erstellen
hat man sich nach dem II Weltkrieg der zur Verfügung stehenden technischen
Hilfsmittel besser bedient und versucht, sehr viel von schweren,
witterungsempfindlichen Maurer -Betonarbeiten von der Baustelle
in Fertigungs- und Herstellungshallen zu verlegen.
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Statt
schwerer Massivdecken wurden Einschubdecken mit Hohlkörpern gebaut,
die eine kaum geringere Tragfähigkeit
besaßen,
aber durch Einzelelemente in ihrem Gesamtgewicht wesentlich günstiger
lagen.
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Diese
Halbfertigteile waren leichter zu verlegen und gestatteten auch
Nichtfachleuten schnell und zügig
Deckenflächen
zu verlegen und anschließend
mit mit Beton aufzufüllen.
Die Hohlkörper
waren aus Leichbeton, Ziegel, Holz, Holzwerkstoffen, Stahl oder
aus Holz.
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Seit
den Anfängen
des Stahlbetonbaues wußte
man, daß man
durch den Einbau von Hohlkörpern
Deckengewichte einsparen konnte.
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Decken
mit Hohlkörpern
erhielten nach Entfernen der notwendigen Stützen und der evtl. Schalung
einen Unterputz, damit die Decken von unten eine glatte Untersicht
boten. Oft waren die Hohlkörper
nach unten offen, Dieser Deckentyp wurde als Kassettendecken bezeichnet.
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Für größere Spannweiten
wurden höhere Hohlkörper eingesetzt,
die eine Unterdecke aus Putzträgern,
Rabbitzgeweben, Streckmetall, Gipsputz, Holz, oder Holzwerkstoffen
erhielten.
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Bautechnisch
waren sie einwandfrei. In ihnen ließen sich Leitungen aller Art,
auch Belüft-
und Entlüftungsleitungen
verlegen bzw. anbringen. Sie hatten allerdings den entscheidenden
Nachteil, daß der
Einbau eines zweischaligen Deckensystemes sehr lohnaufwendig war
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Mit
dem Erscheinen der sogenannten Gipskartonplatten auf dem Markt konnte
der Unterputz entfallen, aber die Haltekonstruktion der zweiten Schale
erforderte immer noch einen hohen Zeitaufwand.
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Ein
bedeutender Fortschritt war die Einführung von sogenannten Elementplattendecken
im Hochbau. Diese erhalten schon werksmäßig eine glatte Untersicht,
sind mit der statisch erforderlichen Unterbewehrung versehen, können in
großen
Elementen werkmäßig hergestellt,
und auf der Baustelle mit hoher Leistung verlegt werden.
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Oberseitig
erhalten sie einen Aufbeton und gelten damit im Bauwesen als Ortbetonplatten..
Mit der Werksfertigung und mittels den fast auf allen Baustellen
vorhandenen Baukränen
lassen sich große
Verlegeflächen
in kürzerer
Zeit bedecken und damit die Lohnkosten reduzieren. Durch Einsatz
von Betonpumpen wird das Aufbringen der Betonergänzung einfacher und der Deckenbau
rationalisiert. Die bis dahin gebräuchlichen Hohlkörperdecken
erwiesen sich bald als unwirtschaftlich und verloren schnell Marktanteile.
Der Nachteil des relativ hohen Eigengewichtes wurde in Kauf genommen,
weil sich Elementplattendecken insgesamt als sehr wirtschaftliches
Bauelement herausstellten.
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Zwar
sind auch sogenannte Spannbetonhohldielen-Decken bekannt, die ebenfalls
weltgespannt sind, beidseitig glatte Oberflächen aufweisen, aber insgesamt
keinen großen
Marktanteil erreichen.
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Trotz
Ihrer glatten Ober- und Unterseiten sind meistens nach der Montage
an den Oberflächen noch
Ausbesserungen vorzunehmen.
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Diese
Spannbetonhohldielen sind allerdings nicht zur Durchführung von
Versorgungsleitungen geeignet. Der Hohlraumanteil ist relativ gering.
Ebenso die Gewichtsersparnis.
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Durch
das relativ große
Eigengewicht von Elementplattendecken mit Ortbetonergänzung sind sie
in ihrer Spannweite beschränkt.
Biegemomente können
zwar durch zweiachsige Auflagerung reduziert werden. Doch von dieser
Möglichkeit
wird selten Gebrauch gemacht.
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Eine
spätere
Grundrißänderung
der Räume oberhalb
der Decke ist nur sehr selten, möglich, ebenso
eine geänderte,
unsichtbare Leitungführung der
Versorgungs- und
Entsorgungsleitungen.
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Aufgabe
der nachfolgend beschrieben Erfindung ist es, ein Deckensystem vorzustellen,
daß die Nachteile
der Ortbetondecke und der Spannbetonhohlplattendecken vermeidet
und bei rationeller Fertigung größere Spannweiten
zuläßt, schnell
zu verlegen und zu betonieren ist, kurz einen hohen Vorfertigungsgrad
zuläßt, und
das gestattet, bei späteren Bedürfnis, die
Raumgrundrisse beliebig zu ändern, Rohr-
und Lüftungsquerschnitte
ohne große
Ergänzungsarbeiten
mit entsprechendem entsprechenden Querschnitt anzuschließen und
Räumen
unter Umständen
andere Funktionen zuzuweisen.
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Versuche
und Berechnungen ergaben, daß erst
bei weitgespannten Decken von ca 18–20 m Ergänzungsbeton in der gleichen
Menge wie bei einer Vollbetondecke von 20 cm Stärke aufgebracht werden muß.
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Für größere Spannweiten
ist es erforderlich, die Stärken
der einzelnen Decken entsprechend zu erhöhen, um das Trägheitsmoment
so zu vergrößern, damit
bei Belastungen die Spannungen innerhalb der nach DIN 1045 zulässigen Werte
bleiben und die Standfähigkeit
der Deckenkonstruktion ohne weiteres gewährleistet bleibt.
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Durch
Aufbringen von Hohlkörpern,
die bei der Produktion der Elementplatten werkseitg auf die frisch
hergestellten Grundplatten aufgebracht werden und nach dem Erhärten fest
mit der Grundplatte der Elementplatte verbunden sind, läßt sich
leicht die erforderliche statische Höhe erreichen.
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Als
Material für
Hohlkörper
lassen sich Metall, Blech, Kunststoff, Holz, Holzwerkstoffe, Spanplatten
und Wellpape usw. verwenden.
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Auf
Grund der größeren Festigkeit
und Beständigkeit
ist profiliertes Stahlblech besonders geeignet. Bei der Produktion
können
die u-förmigen, nach
unten offenen Hohlkörper
mit evtl unteren Verankerungshaken, Spreizungen oder ihrer Profilierung mittels
pneumatischen, magnetischen oder mechanischen Hebevorrichtungen
(2, 13) leicht in den frischen Beton der
Elementplatten (1, 2, 3, 4,
-1-) gedrückt
werden. Nach Erhärten des
Betons sind die Hohlkörper
fest gegen Lösen oder
Aufschwimmen gesichert und an den Fußpunkten fest verankert..
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Da
die Hohlkörper
nicht über
die Höhe
der Obergurte(2) hinausreichen, lassen sich die so hergestellten
Fertigdeckenelemente einfach aufeinanderstapeln und tranportieren.
Das Einfügen
und Sichern der Hohlkörper
auf der Baustelle erübrigt
sich.
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Die
mit Hohlkörpern
versehenen Elermente werden zur Baustelle geliefert und mit örtlichen
Hebezeugen auf die vorbereiteten Mauern verlegt und durch leicht
verschiebbare und verstellbare Joche im erforderlichen Abstand unterstützt.
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Vor
dem Verlegen der Elementplatten mit Hohlkörpern sind die Unterstützungsjoche
auseinandergezogen, ausgerichtet und durch Stellschrauben arettiert.
und fixiert.
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Danach
ist über
die Obergurte der Elementplatten die notwendige obere Bewehrung
einzubringen. Die obere Bewehrung kann aber auch im Plattenwerk
aufgelegt und durch Schweißungen
mit den Obergurten verbunden werden. Damit wird eine größere Stabilität gegen
Durchbiegung nachdem Verlegen erreicht. Die Unterstützungsjoche
lassen sich son weiter auseinanderziehen. Auf der Baustelle sind die
sich ergebenden Fugenstöße zu bewehren.(3 -11-)
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Nach
dem Aufbringen der erforderlichen Bewehrung ist der Ergänzungsbeton
(1 -3-) mittels Pumpen aufzubringen, zu
verteilen und zu verdichten.
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Durch
die werkseitig aufgebrachten Hohlkörper entstehen in Hautspannrichtung
der Decke (1, 2, 4 -4-)
durchlaufende Hohlräume, in
die Versorgungs- und Entsorgungsleitungen später eingezogen werden können. In
den Druckzonen des Ergänzungsbetons
(1, -3-) sind zum Betonieren an vorgesehenen
Stellen Öffnungen
für den
Anschluß der
Leitungen vorzusehen, die anschließend verschlossen werden können.
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Bei
einer späteren
Nutzungs- und Grundrißänderung
sind können
die notwendigen Versorgungs – bzw.
Entsorgungsleitungen in einen anderen durchlaufenden Hohlraum angeordnet
und Austrittsöffnungen
einfach in die dünnen
Druckzonen (1, -3-) gebohrt und
nach Durchführen
der Rohre wieder geschlossen werden..
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Die
spätere
leichte Grundrißänderung
unter Verwendung von Gipskartontrennwänden gestattet wahlweise unterschiedliche
Nutzungen von Gebäuden
mit Decken großer
Spannweiten..
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Aufbau
und Ausführung
der vorgeschlagenen Hohlkörperdecken
gehen aus den 1–4 hervor. 1 zeigt
eine frisch gegossene Elementplatte, mit eingedrückten Hohlkörpern, zwischen denen im Abstand
aus der eingelegten Bewehrung Schubgurte oder Gitterträger (3 -2-)
herausragen. Die Schubgurte dienen zur Aufnahme der unter Belastung
entstehenden Schubspannungen und der Verbindung zwischen Zug- und
Druckbereich. (1 -1- u. -3-)
Der frisch eingebrachte Elementplattenbeton (1) ist nur
kurz durch Rütteln
verdichtet. Die Gitterträger
(2) stehen nach oben vor.
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Die
durch Gittertaltwerke (1, -4-4.1-) verstärkte, eingelegte
u-förmigen
Hohlkörper (1,2,
-4.1- aus leichtem und weichen Material sind beim Einlegen
zwischen den aufstehenden Gitterträgerr (-2-) 2-3 cm
in den Frischbeton der Elementplatte eingedrückt. Der Obergurt der Gitterträger (-2-)
steht um die Überdeckungsstärke der
Bewehrung über
die Hohlkörper
(-4, -4.1-) hervor. Die Hohlkörper(-4, 4.1-)
sind an den Kanten gegen aufsteigendes Kapillarwasser geschützt. Mit
Befestigungselementen(Nocken, Haken, Winkel etc.) (1, 2, 4,
-6-) gegen Ablösen
und Auftrieb beim Einbringen des Ergänzungsbeton geschützt. Auf
der Baustelle oder schon im Plattenwerk wird die notwendige obere
Bewehrung am Obergurt der Gitterträger (-2-) befestigt.
Nach dem Erhärten
der Bodenplatte wird das Deckenelement zur Baustelle Transportiert und
mit Verlegerät
(Kräne
usw. an den vorgesehenen Stellen plaziert. Nach Ausrichten der Deckenkonstruktion,
Sicherung der Unterstützungsrähme, Einlegen
der Zug- und Druckbewehrungsstöße 3, -11-)
wird der Ergänzungsbeton
( 1 -3-) als Pumpbeton eingebracht, verteilt
und verdichtet.
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Sollte
zu einem späteren
Zeitpunkt der ganze Hohlraumquerschnitt der Hohkörper benutzt werden, werden
die Faltwerkstützen
(-4.1-) in den Hohlkörpern
mechanisch entfernt.
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Aus 2 ist
ersichtlich, wie die über
den gesamten Plattenquerschnitt verteilten Hohlkörper mit Hebegerät (-13-)
pneumatisch, magnetisch oder mechanisch angehoben und eingedrückt werden.
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(2 -4-)
zeigt den Querschnitt einer Elementplatte mit ausstehenden Gitterträgern (-2-)
vor Auflegen und Eindrücken
der Hohlkörper.
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In 4 sind
Hohlkörper
aus gesickten oder glattem Blech ersichtlich, die aufgund ihrer
größeren Stabilität keiner
Aussteifung durch Gitterfaltwerke bedürfen und die im richtigen Abstand
mit oder ohne Befestigungshaken in den frischen Beton der Elementplatte
gedrückt
wurden.
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Das
vorgeschlagene Deckensystem geht davon aus, daß die Deckenelemente nur auf
den Außenwänden aufliegen
und bei normalen Wohngebäuden
durchgehende Zwischenwände überflüssig sind. Das
leichte Einziehen und Verschieben von Trockentrennwänden läßt eine
Raumteilung entsprechend den Bedürfnissen
der jeweiligen Inhaber zu.
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Sollten
sich die Bedürfnisse
der Wohnungsinhaber ändern,
ist eine Grundrißänderung
einfach möglich.
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Die
Tragfähigkeit
des vorgeschlagenen Deckensystem richtet sich nach den statischen
Erfordernissen und wird außer
dem erforderlichen Stahl von der Höhe der Hohlkörper und
der Betondruckschicht bestimmt. Mit Vergrößerung der Deckenstärke wird
die statische Höhe
der Decke und damit ihre Tragfähigkeit
verändert.
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Bei
einer mehrachsigen Auflagerung der Decke erfolgt eine bessere Lastabtragung
und es entstehen geringere Biegemomente oder es lassen sich größere Spannweiten überbrücken erreichen.
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Auch
bei Decken mit nur einachsiger Auflagerung werden durch den umlaufenden
Betonbalken alle Horizontalkräfte
aufgenommen.
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Bei
großer
Spannweite bis zu 18 m ist der aufzubringende Ortbeton nicht voluminöser als
bei einer Vollbetondecke mt 20 cm Stärke.
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So
wird bei gleicher oder sogar größerer Tragfähigkeit
nicht nur Beton und Zement gespart, sondern dieses Deckensystem
ist durch ersparten Beton und Kies erheblich leichter und umweltfreundlicher
als herkömmliche
Konstruktionen.
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Geringerer
Beton bedeutet aber auch geringeren Wasserverbrauch zur Herstellung
des Betons und damit auch eine kürzere
Austrocknungszeit und so eine schnellere Nutzung des Gebäudes.
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Durch
die Erfindung ergeben sich die nachfolgenden Vorteile;
- 1. Vergrößerung der
Deckenspannweiten bis zu 20 m für
den normalen Hochbau,
- 2 Einfache Änderung
der Tragfähigkeit
durch Einbau größerer Hohlkörper
- 3. Grundrißgestaltung
nach Zweckmäßigkeiten,
- 4. Einfache Grundrissänderung
bei Gebäuden,
- 5. einfache Änderung
der Versorgungs- und Entsorgungsleitungen,
- 6. Entfall von Fundamenten für
tragende Zwischenwände
- 7. möglicher
Entfalll von durchgehenden massiven Trennwänden,
- 8. Einfacher Einbau oder Umbau von Trennwänden.
- 9. Ersparnis von Deckenbeton ohne Minderung der Tragfähigkeit.
- 10. Ersparnis von Zement durch Verwendung von Hohlkörper.
- 11. Schnellere Montage durch Aufbringen der Hohlkörper bei
der Plattenproduktion
- 12. Schnellere Nutzung neuer Gebäude, da weniger Wasser in der
Konstruktion.
- 13. Sicherung gegen Auftrieb der Hohlkörper durch werkseitige Verankerung
im Frischbeton der Elementplatte.
- 15. Mögliche
zweiachsige Auflagerung der Decken.