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Die Erfindung betrifft ein massives Bauelement für die Errichtung flächiger Konstruktionen, insbesondere zur Errichtung tragender oder nicht tragender Gebäudewände, umfassend zumindest ein Kernmodul und mindestens eine Deckschicht.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Verbund aus einer Vielzahl von Bauelementen sowie ein diesbezügliches Verfahren zur Montage mindestens zweier Bauelemente.
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STAND DER TECHNIK
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Als ökologisch sinnvolle Baustoffe und Baumaterialien im Bereich flächiger Konstruktionen, insbesondere zur Errichtung von Gebäudehüllen von Gebäuden, kommen nachhaltige Bauweisen aus Holz, insbesondere komplette Holzbaukonstruktionen in Betracht. Ein besonderes Augenmerk ist weiter auf die Wiederverwendbarkeit und den Rückbau von derartigen Gebäudekonstruktionen zu legen. Bei der Errichtung von Gebäuden stellt der Rohbau einer der größten Kostenfaktoren dar und bietet damit auch die größte Einsparmöglichkeit für den Bauherrn.
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Im Bereich der temporären sowie zeitoptimierten Errichtung von Gebäuden ist es von Vorteil, die Eigenleistung des Bauherrn in Bezug auf die Errichtung der Gebäudehülle zu erhöhen und damit zeitliche sowie finanzielle Einsparungen zu erzielen. Die Errichtung eines Gebäudes möglichst ohne fremde Hilfe, in einer hochwertigen und nachhaltigen Bauweise, ist hierbei das Ziel.
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Die Vielfalt in der Grundriss- und Geschossgestaltung modularer Bauweisen ist sehr groß. Zudem kann jeder Bauherr bei der Errichtung des Gebäudes selbst Hand anlegen. Einfache, massive und bevorzugt leimfreie und somit umweltfreundliche Holzkonstruktionen bieten weitere Vorteile.
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Aus dem Stand der Technik sind derartige modulare Bauweisen in Form von Holzbausteinen bzw. Holzbaumodulen bekannt.
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So ist in der
EP 0 894 170 B1 ein Baumodul offenbart, welches zwei parallele plattenförmige Wandteile und einen damit fest verbundenen Modulkern aufweist, der zwischen den beiden Wandteilen angeordnet ist. Der Modulkern bildet bei Anordnung einer Mehrzahl von derartigen Baumodulen nebeneinander oder aufeinander einen Steckverbund aus. Der Modulkern wird aus Leisten und durch mehrere, in Längsrichtung beabstandete und die beiden Leistenpaare verbindende Zwischenstege und dazwischen angeordneten vertikalen Hohlräumen gebildet, wobei die Leisten zur Ausbildung des Steckverbundes dienen. An den Zwischenstegen können an einer Seite Zapfen und an der gegenüberliegenden Seite Vertiefungen angebracht sein, wobei die Zapfen des einen Baumoduls in die Vertiefungen eines weiteren Baumodul eingreifen und so eine Steckverbindung ausbilden können.
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Die
DE 10 224 903 A1 offenbart ein Holzbauelement zur Herstellung flächiger Bauwerke mit zwei parallel ausgerichteten, flächigen Tragplatten mit einem Hohlraum zwischen diesen Tragplatten, wobei stabartige Stützen den Abstand dieser Tragplatten definieren. Die Hohlräume können mit Dämmmaterial gefüllt werden. Die Stützen sind in einem gleichmäßigen Abstand zueinander angeordnet und mit der Innenseite der Tragplatten fest verbunden, insbesondere verleimt oder mit Nägeln angebracht. Die Stützen enden bündig mit den oberen und unteren Kanten der Tragplatten. Außerhalb der Tragplatten sind versetzt zu den Tragplatten weitere Wandplatten angebracht und bilden an den jeweiligen vertikalen und horizontalen Rändern des Holzbauelements Nut-Feder-Verbindungen aus, sobald mindestens zwei Holzbauelemente nebeneinander oder übereinander platziert werden.
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Eine weitere Ausführung eines Holzbauelements zeigt die
EP 2 808 460 A1 , wobei dieses Holzbauelement aus mehreren Längsplatten und dazwischen angeordneten Querelementen besteht, welche in einem Abstand zueinander angeordnet sind und den Abstand der Längsplatten definieren.
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Beim Errichten flächiger Konstruktionen, insbesondere Gebäuden mit derartigen Modulen, ist es von Vorteil, horizontal sowie vertikal verlaufende Elektro-, Heizungs-, Gas- oder Wasser-/Abwasserleitungen direkt in diesen Baumodulen einzubringen bzw. zu verlegen. Zudem sollte zur freien Innenraumgestaltung solcher Gebäude eine Verlegung an jeder gewünschten Stelle der flächigen Konstruktion ermöglicht werden. Weiterhin sollte es den Folgegewerken ermöglicht werden, in einem zusammenhängenden Arbeitsablauf ihre Tätigkeiten fertigzustellen. Die Baumodule sollten zudem eine optimale Wärmedämmung sowie einen optimierten Feuchteübergang bieten, um ein optimales Raumklima zu schaffen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Bauelement vorzuschlagen, das eine verbesserte Möglichkeit der Verlegung von horizontal sowie vertikal orientierten Elektro-, Heizungs- oder Wasserleitungen bei gleichzeitiger Optimierung der bauphysikalischen Eigenschaften des Bauelements ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Bauelement, einen Verbund aus Bauelementen und ein Verfahren zur Montage mindestens zweier Bauelemente nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Gegenstand der Erfindung ist ein massives Bauelement für die Errichtung flächiger Konstruktionen, insbesondere zur Errichtung tragender oder nicht tragender Gebäudewände, umfassend zumindest ein Kernmodul und mindestens eine Deckschicht mit einer horizontalen Deckschichtoberkante und einer horizontalen Deckschichtunterkante. Das Kernmodul umfasst mindestens eine Vertikalschicht, wobei die mindestens eine Vertikalschicht mindestens ein Füllelement und mindestens einen, bevorzugt mindestens zwei vertikal angeordnete Zapfen aufweist. Die Zapfen überragen an mindestens einer Stelle die Deckschichtoberkante der Deckschicht um einen Abstand Δ4.
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Es wird vorgeschlagen, dass mindestens ein vertikaler Zapfen und/oder mindestens ein Füllelement entnehmbar montiert ist.
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Derartige massive Bauelemente, auch sogenannte Holzbausteine oder Holzmauersteine genannt, können leimfreie Massivholzbauweisen darstellen, die eine nachhaltige Bauart bieten und individuell einsetzbar sind. Derartige einfache massive und leimfreie Holzkonstruktionen sind wiederverwertbar bzw. wiederverwendbar und recycelbar nach erfolgtem Rückbau der Konstruktion. Die einfachste Ausführungsform besteht aus einer Deckschicht und einer Vertikalschicht. In der Vertikalschicht ist mindestens ein Zapfen und/oder mindestens ein Füllelement entnehmbar. Somit kann mindestens ein vertikaler Kanal im Bauteil ausgebildet werden. Dieser weist entweder die Geometrie eines Zapfens oder eines Füllelements auf. Um einen besonders breiten vertikalen Kanal auszubilden können ein Zapfen und ein unmittelbar benachbartes Füllelement aus dem Bauteil entnommen werden.
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Weiterhin sind Ausführungsformen mit zwei Deckschichten und einem dazwischen angeordneten Kernmodul denkbar. Die Deckschichten des vorgeschlagenen massiven Bauelements können parallel zueinander ausgerichtet sein und die gleiche Größe aufweisen. Bevorzugt sind zwei Deckschichten, d.h. eine Innen- und eine Außendeckschicht und ein dazwischen sandwichartig angebrachtes Kernmodul vorgesehen. Das Kernmodul kann beispielsweise zwei Vertikalschichten und eine dazwischen sandwichartig angebrachte Kernschicht aufweisen, wobei die Vertikalschichten mindestens einen, bevorzugt mindestens zwei oder auch mehr Zapfen enthalten können. Ebenso kann das Kernmodul aus einer zentral angeordneten Vertikalschicht mit mindestens einem Zapfen und zwei rechts und links dieser Vertikalschicht angeordneten Kernschichten aufweisen. Weiterhin kann das Kernmodul lediglich aus einer Vertikalschicht und einer Kernschicht bestehen. Die Kernschicht reicht bevorzugt nicht bis zur Oberkante der Deckschicht, sodass sich mindestens ein horizontaler Kanal im Bauteil ausbildet.
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Um eine leimfreie Konstruktion zu offenbaren, können die einzelnen Schichten, Deckschicht sowie die Schichten des Kernmoduls, durch lösbare Verbindungsmittel miteinander verbunden werden. Durch Lösen einzelner dieser lösbaren Verbindungsmittel können einzelne Zapfen in vertikaler Richtung aus dem Bauelement bzw. aus der Vertikalschicht des Kernmoduls herausgezogen werden. Ebenso ist es denkbar, einzelne Schichten zumindest teilweise zu verleimen und weitere Schichten durch lösbare Verbindungsmittel zu fixieren. Um die Stabilität dieses massiven Bauelements zu gewährleisten, können die einzelnen Schichten entweder jeweils einteilig ausgebildet sein oder mehrteilig ausgebildet sein, wobei bei mehrteiliger Ausbil dung der einzelnen Schichten abwechselnd horizontal sowie vertikal angebrachte Einzelelemente nebeneinander platziert werden sollten. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass neben einer aus einzelnen horizontalen Einzelelementen bestehenden Deckschicht eine aus vertikal nebeneinander angebrachten Einzelelementen bestehende Vertikal- oder Kernschicht existieren sollte.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Kernmodul mindestens eine Kernschicht aufweisen. Ein derartiges Bauelement besteht aus mindestens einer Deckschicht, mindestens einer Vertikalschicht und mindestens einer Kernschicht. Weiterhin sind beispielsweise Ausführungsformen mit zwei Deckschichten und einem dazwischen angeordneten Kernmodul möglich. Das Kernmodul kann aus einer zentral angeordneten Vertikalschicht und zwei benachbarten Kernschichten aufgebaut sein. Die Oberkante der Kernschicht ist bevorzugt nicht bis zur Deckschichtoberkante ausgebildet, sodass sich mindesten ein horizontaler Kanal im Bauteil ausbildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine horizontale Kernschichtoberkante der Kernschicht eine um einen Abstand Δ6 geringere Höhe als die Deckschichtoberkante aufweisen, so dass mindestens ein durchgehender oberkantenseitiger horizontaler Kanal im Bauelement entsteht. Dieser durchgehende oberkantenseitige horizontale Kanal dient der Verlegung von horizontalen Elektro-, Heizungs-, Gas- oder Wasser-/Abwasserleitungen oder sonstigen Leitungen. Ebenso kann der Kanal mit einem Füllprofil aufgefüllt werden, falls keine derartige Leitung verlegt werden soll. Bei einer flächigen Konstruktion mit mehreren nebeneinander angebrachten erfindungsgemäßen Bauelementen kann eine durchgehende Holzleiste zur Verfüllung des Kanals für mehrere Bauelemente verwendet werden. Ebenso kann der horizontale Kanal mit einem Dämmmaterial verfüllt werden. Um die Winddichtigkeit auch bei Verlegung von Elektro-, Heizungs-, Gas- oder Wasser-/Abwasserleitungen oder sonstigen Leitungen zu gewährleisten, kann zusätzlich zu den Leitungen eine Holzfaserweichplatte oder sonstiges Dämmmaterial in den horizontalen Kanal eingelegt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine horizontale Kernschichtunterkante der Kernschicht einen um einen Abstand Δ3 geringere Höhe als die Deckschichtunterkante aufweisen, so dass mindestens ein durchgehender unterkantenseitiger hori- zontaler Kanal im Bauelement entsteht. Somit können auch im unteren Bereich des massiven Bauelements eine oder mehrere Elektro-, Heizungs-, Gas- oder Wasser- /Abwasserleitungen verlegt werden. Bei Anordnung mehrerer erfindungsgemäßer Bauelemente übereinander entsteht insgesamt ein verbreiteter durchgehender horizontaler Kanal, falls die Bauelemente ebenso mit einem durchgehenden oberkantenseitigen horizontalen Kanal ausgestattet sind. Die Hohe dieses horizontalen Kanals entspricht demnach der Summe aus der Höhe des oberkantenseitigen und unterkantenseitigen horizontalen Kanals, somit Δ3 + Δ6. Besteht das Kernmodul aus einer Vertikalschicht und zwei rechts bzw. links dieser Vertikalschicht angeordneten Kernschichten, so können in einem Bauelement ebenso zwei horizontale durchgehende Kanäle ausgebildet werden. Diese liegen im Bereich der beiden Kernschichten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine vertikale Kernmodulaußenkante des Kernmoduls, insbesondere eine Vertikalschichtaußenkante der Vertikalschicht in Horizontalrichtung H an einer Stelle des Bauelements zumindest teilweise über eine vertikale Deckschichtaußenkante der mindestens einen Deckschicht um einen Abstand Δ2 überstehen und einen horizontalen Vorsprung bilden und an der horizontalen Gegenseite nach innen versetzt um einen Abstand Δ1 im Vergleich zur Deckschichtaußenkante ausgebildet sein und eine Nut ausbilden. Bei Anordnung mehrerer erfindungsgemäßer Bauelemente nebeneinander kann der Vorsprung des einen Bauelements in die Nut des anderen Bauelements eingreifen und so eine Nut-Feder-Verbindung ausbilden. Bei Ausführung eines Bauelements mit einem Kernmodul, bestehend aus einer zentral angeordneten Kernschicht und zweier rechts und links dieser Kernschicht angeordneten Vertikalschichten, können somit zwei Vorsprünge, d. h. je ein Vorsprung je Vertikalschicht, sowie zwei Nuten ausgebildet werden, so dass bei Montage zweier Bauelemente nebeneinander die Bauelemente mit einer doppelten Nut-Feder-Verbindung verbunden werden. Bevorzugt entspricht der Abstand Δ1 dem Abstand Δ2. Entspricht Δ1 = Δ2, so kann eine flächenartige Konstruktion bestehend aus mehreren erfindungsgemäßen Bauelementen winddicht, d. h. ohne Hohlräume im Bereich der Nut-Feder-Verbindung, ausgebildet werden, so dass ein Wärmedämmungsgrad verbessert wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann das untere vertikale Ende des Zapfens um einen Abstand Δ5 von der Deckschichtunterkante rückspringen, um eine Vertie fung in der Vertikalschicht auszubilden. Bevorzugt entspricht dieser Rücksprung Δ5 dem Abstand Δ4, welcher den Überstand des Zapfens über die Deckschichtoberkante beschreibt. Bei Anordnung mehrerer erfindungsgemäßer Bauelemente übereinander können die Zapfen, welche einen Überstand darstellen, in die Vertiefung des darüber angebrachten Bauelements eingreifen. Somit entsteht ebenso mindestens eine Nut-Feder-Verbindung, die die Stabilität eines Bauelementverbundes erhöht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann zumindest ein weiteres Füllelement der Vertikalschicht bündig mit der Deckschichtoberkante und Unterkante abschließen. Dies gewährleistet die massive Bauweise des erfindungsgemäßen Bauelements. Bei Anbringung mehrerer Bauelemente übereinander und Eingreifen der Zapfen in die Vertiefungen entstehen somit keine Hohlräume in der Vertikalschicht bzw. den Vertikalschichten und damit ebenso eine winddichte Konstruktion.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann die mindestens eine Deckschicht mit dem Kernmodul und die mindestens eine Vertikalschicht mit der mindestens eine Kernschicht des Kernmoduls durch lösbare Verbindungsmittel, bevorzugt durch Schrauben und/oder Bolzen, verbunden werden. Dies gewährleistet eine nachhaltige Konstruktion des Bauelements sowie einen flexiblen Rückbau. Die einzelnen Schichten des Bauelements können einfach montiert und demontiert bzw. ausgetauscht werden. Hierbei können Holzbauschrauben zum Einsatz kommen. Die Ausführung des Bauelements mit lösbaren Verbindungsmitteln ermöglicht zudem die einfache Umsetzung, bzw. Entfernen oder Einbringen des mindestens einen entnehmbaren Zapfens. Hierbei kann jeweils ein Verbindungsmittel zur Montage aller existierenden Einzelschichten des Bauelements verwendet werden, d. h. durch alle Einzelschichten hindurchdringen. Ebenso ist es denkbar, nur einzelne Schichten mit einem Verbindungsmittel zu verbinden und anschließend weitere Schichten von außen mit weiteren lösbaren Verbindungsmitteln anzubringen. Bei der Ausführung mit mehrteiligen Einzelschichten, beispielsweise mindestens einer mehrteiligen Deckschicht und/oder mindestens einer mehrteiligen Vertikalschicht bzw. Kernschicht, ist es von Vorteil jedes Einzelelement mit dem danebenliegenden Einzelelement der benachbarten Schicht zu verbinden, um die Stabilität des Bauelement zu gewährleiten. Ebenso ist es denkbar, einzelne Elemente durch Klemmwirkung der benachbarten Schichten im Bauelement zu fixieren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform können die lösbaren Verbindungsmittel von einer einzigen Flächenseite des Bauelements her angebracht werden und eine Rückseite des Bauelements definieren, wobei die mindestens eine Deckschicht auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet ist und eine Sichtfläche des Bauelements ausbilden kann, auf der keine Verbindungsmittel sichtbar sind. Werden alle Verbindungsmittel von einer Seite des Bauelements angebracht, kann die gegenüberliegende Seite, die sogenannte Sichtfläche, beispielsweise zum Innenraum einer flächigen Konstruktion ausgerichtet sein und ohne weiteren Verputz, d. h. ohne weitere Nachbehandlung und/oder Oberflächengestaltung, verbleiben. Auf der sogenannten Rückseite des Bauelements, auf welcher die Verbindungsmittel sichtbar sind, kann eine weitere Dämmschicht angebracht werden. Werden nicht alle lösbaren Verbindungsmittel von einer äußerten Schicht in das Bauelement eingebracht, sondern werden vor Anbringung der äußersten Schicht, bevorzugt einer weiteren Deckschicht, bereits die innenliegenden Schichten mit Verbindungsmittel verbunden, so sind nicht alle Verbindungsmittel auf der sogenannten Rückseite sichtbar. Die lösbaren Verbindungsmittel können als Senkkopfschrauben ausgeführt sein. Ebenso können vor Einbringung der lösbaren Verbindungsmittel, wie Schrauben, Holzschrauben, Senkkopfschrauben, Aussparungen mit einem Astlochbohrer oder Ähnlichem eingebracht werden. Diese Aussparungen können nach Montage der lösbaren Verbindungsmittel jeweils mit einem Querholzdübel, Holzstopfen, Holzpfropfen oder sonstigem Material verfüllt werden. Dies ermöglicht die optimale Abdeckung der Schraubenköpfe und somit die Ausbildung einer optisch ansprechenden Rückseite des Bauelements Damit wäre es ebenso denkbar, bei der Montage von Innenwänden eines Gebäudes auch diese sogenannte Rückseite ohne weiteren Verputz bzw. ohne die Anbringung weiteren Dämmmaterials sichtbar beizubehalten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Bauelement aus Holz, bevorzugt aus Fichten- und/oder Tannenholz gefertigt sein und bevorzugt eine Länge von 24 cm bis 55 cm, insbesondere 48 cm und eine Breite von 12 cm bis 34 cm, insbesondere 24 cm, sowie eine Höhe von 12 cm bis 34 cm, insbesondere 25 cm aufweisen. In einer möglichen Ausführungsform besitzt das Bauelement Abmessungen von 48 cm × 24 cm × 25 cm und somit ein Gewicht von ca. 12,5 kg bei Ausführung mit Fichten- und/oder Tannenholz, welches getrocknet eine relative Feuchte von 14 % aufweist. Ein derartiges Bauelement kann beispielsweise zwei Deckschichten und dazwischen angebracht ein Kernmodul, bestehend aus einer zentralen Kernschicht und rechts und links dieser Kernschicht jeweils einer Vertikalschicht, aufweisen. Ein Bauelement dieser Abmessungen kann in jeder Vertikalschicht vier Zapfen aufweisen, wobei jeder dieser Zapfen abnehmbar montierbar sein kann. Das Bauteil kann weiterhin eine Geometrie mit den Abmessungen 24 cm × 24 cm × 25 cm aufweisen. Der Schichtaufbau kann dem zuvor genannten Bauelement entsprechen, wobei jedoch jede Vertikalschicht nur zwei Zapfen aufweisen kann. Ein Bauelement dieser Größe hat ein Gewicht von ca. 6,2 kg. In einer weiteren Ausführung kann das Bauelement Abmessungen von 48 cm × 12 cm × 25 cm besitzen. Eine derartige Ausführung kann zwei Deckschichten und einem dazwischen angebrachten Kernmodul, bestehend aus einer zentralen Vertikalschicht und rechts und links dieser Vertikalschicht je einer Kernschicht, aufweisen. Ein Bauelement dieser Abmessungen kann in der Vertikalschicht vier abnehmbar montierbare Zapfen aufweisen und besitz ein Gewicht von ca. 3,2 kg. Eine weitere Ausführung eines Bauelements kann die Abmessungen 24 cm × 12 cm × 25 cm aufweisen. Ein derartiges Bauelement kann den gleichen Schichtaufbau bzw. die gleiche Schichtanordnung wie das zuvor genannte Bauelement aufweisen, wobei jedoch die Vertikalschicht lediglich zwei entnehmbare Zapfen besitzen kann. Ein derartiges Bauelement kann ein Gewicht von ca. 1,5 kg besitzen. Die aufgeführten Gewichtsangaben entsprechen einer Ausführung mit Fichten- oder Tannenholz mit einer relativen Feuchte von 14 %. Durch diese Größenabmessungen ist das Bauelement ohne weitere Hilfsmittel von einem Arbeiter mit geringer Kraftanstrengung zu transportieren und zusammenzusetzen. Andere Holzarten sind ebenso denkbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann die mindestens eine Deckschicht und/oder die Kernschicht mehrteilig ausgebildet sein, bevorzugt aus mindestens zwei horizontal oder vertikal benachbarten Einzelelementen bestehen. Werden die einzelnen Schichten mehrteilig ausgebildet, so sind auch bei Ausführung eines großen Bauelements einzelne Holzelemente geringer Abmessungen notwendig, wobei Materialkosten eingespart werden können. Weiterhin können einzelne Elemente entnommen oder ersetzt werden. Weiterhin wäre es denkbar, das komplette Bauelement aus Einzelelementen des gleichen Querschnitts zu verwenden, um eine besonders kostensparende Bauweise zu ermöglichen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Kernschicht zumindest zwei Schichten umfassen, wobei bevorzugt jede Schicht mehrteilig aufgebaut ist, und die Einzelelemente jeder Schicht rechtwinklig zueinander verlaufen. Wird die Kernschicht mehrteilig ausgebildet, so kann ohne die Verwendung einzelner großformatiger Teilelemente ein breiter horizontaler Kanal ausgebildet werden, in welchen die Elektro-, Heizungs-, Gas- und/oder Wasser-/Abwasserleitungen verlegt werden können. Die Ausführung der Kernschicht als mehrteilige Kernschicht stellt eine Kostenersparnis dar, und senkt die Anforderungen an die Qualität und Größe der Einzelelemente. Ebenso kann durch die Entnahme einzelner Schichten der Kernschicht das gesamte Bauelement sehr einfach verschmälert werden. Bevorzugt liegt die Faserrichtung der einzelnen Elemente ebenso rechtwinklig zueinander. Bei einer derartigen Anordnung werden die Eigenschaften bezüglich des Quell- und Schwundverhaltens der einzelnen Elemente optimal ausgenutzt. Größenänderungen des Bauelements infolge von Quellen oder Schwinden wirken sich somit gleichmäßig auf die Breite, Höhe und Länge des Bauelements aus.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann der mindestens eine Zapfen einen konstanten Querschnitt aufweisen, und insbesondere einen rechtwinkligen oder quadratischen Querschnitt aufweisen. Ein Zapfen mit einem rechteckigen Querschnitt kann kostengünstig hergestellt werden und einfach aus dem Bauelement vertikal herausgezogen werden. Durch einen konstanten Querschnitt kann der Zapfen von jeglicher Seite aus dem Bauelement herausgezogen oder eingesetzt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Kernmodul zwei Vertikalschichten und eine zwischen diesen Vertikalschichten angeordnete Kernschicht umfassen, wobei jede Vertikalschicht mindestens zwei Zapfen aufweisen kann. Eine derartige Ausführungsform kann zusätzlich zwei Deckschichten besitzen und Außenabmessungen von 24 cm × 24 cm × 25 cm aufweisen mit einem Gewicht von ca. 6,3 kg. Ein derartiges Bauelement ist beispielsweise für die Konstruktion von außenliegenden Gebäudewänden geeignet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Abstand a benachbarter Zapfen der ersten Vertikalschicht einem Abstand b dieser Zapfen zu den Zapfen der zweiten Vertikalschicht entsprechen. Dies ermöglicht, dass einzelne erfindungsgemäße Bauelemente auch rechtwinklig zueinander übereinander montiert bzw. eingesteckt werden können. Dies ermöglicht die Montage flächiger Konstruktionen mit sogenannten T-Abzweigen einzelner Wandkonstruktionen, zur Ausbildung einzelner Innenräume von Gebäudestrukturen. In eine durchgehende Außenwand kann eine abzweigende Innenwand montiert werden. Ebenso ermöglicht dies die Ausbildung von Eckbereichen von Gebäuden. Die Nut-Feder-Verbindungen der einzelnen Bauelemente können so in zwei Positionen, welche 90° zueinanderstehen, montiert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Bauelement aus zwei parallel angeordneten Deckschichten und einem dazwischen angeordneten Kernmodul ausgebildet sein, wobei eine Deckschicht eine Sichtfläche und die andere Deckschicht eine Rückseite des Bauelements ausbildet. Bevorzugt werden alle lösbaren Verbindungsmittel von der einen Seite, d. h. der Rückseite des Bauelements, eingebracht, so dass auf der anderen, gegenüberliegenden Deckschicht der sogenannten Sichtfläche keine Bohrungen bzw. Verbindungsmittel sichtbar sind. Bei Errichtung einer flächigen Konstruktion werden die einzelnen Bauelemente derart angebracht, dass alle Sichtflächen auf einer Seite der flächigen Konstruktion liegen, so dass an dieser Seite keine weitere Putzschicht oder sonstige Verkleidung notwendig ist und die Optik einer durchgängigen Oberflächenschicht, insbesondere Holzschicht entsteht. Werden Senkkopfschrauben mit Querholzdübeln verwendet, kann die Rückseite ebenso als Sichtseite ausgebildet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann das das Kernmodul zumindest teilweise unlösbar im Bauelement fixiert ist, insbesondere verleimt sein. Es können einzelne Füllelemente des Kernmoduls mit der Deckschicht unlösbar verbunden werden, um lösbare Verbindungsmittel einzusparen. Hierbei können einzelne Füllelemente mit der Deckschicht verleimt werden. Besteht das Kernmodul aus mindestens einer Kernschicht und mindestens einer Vertikalschicht, kann die Kernschicht mit der Deckschicht und/oder mit den Füllelementen und/oder den Zapfen unlösbar verbunden, insbesondere verleimt, werden. Ist die Kernschicht mehrteilig aufgebaut, können die einzelnen Elemente untereinander ebenso unlösbar verbunden, insbesondere verleimt, werden. Weiterhin können die einzelnen Elemente des Kernmoduls mit der Deckschicht und/oder der Vertikalschicht verleimt werden. Ist die Deckschicht mehrteilig ausgebildet, können die einzelnen Element der Deckschicht untereinander und/oder mit dem Kernmodul bzw. den einzelnen Elementen der Kernschicht ebenso unlösbar verbunden werden. Dies erspart die Einbringung zusätzlicher Bohrungen für die lösbaren Verbindungsmittel. Ebenso können teilweise die lösbaren Verbindungsmittel an sich eingespart werden. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Verbund aus einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Bauelementen. Es wird vorgeschlagen, dass zwei Bauelemente horizontal nebeneinander angeordnet werden, so dass das eine Bauelement mit dem zweiten Bauelement eine Nut-Feder-Verbindung eingeht und mindestens ein weiteres Bauelement horizontal versetzt darüber angebracht wird, wobei die Zapfen der Vertikalschicht eines der unteren Bauelemente in die Vertikalschicht des mindestens einen darüber angebrachten Bauelements eingreifen. Dies ermöglicht die Ausbildung flächiger Konstruktionen wie Gebäudehüllen und/oder Innenwänden. Ebenso können in eine bestehende Gebäudestruktur nachträglich Wandkonstruktionen mit einem derartigen Verbund errichtet werden. Dies erlaubt ebenso die Kombination von flächigen Konstruktionen, insbesondere Gebäudehüllen, wobei unterschiedlich dicke Wände bestehend aus unterschiedlich dicken Bauelementen miteinander kombiniert werden können.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage mindestens zweier erfindungsgemäßer Bauelemente. Es wird vorgeschlagen, dass mindestens zwei Bauelemente horizontal nebeneinander angeordnet werden, so dass das eine Bauelement mit dem zweiten Bauelement eine Nut-Feder-Verbindung eingeht. Durch diese Verbindung der einzelnen Bauelemente untereinander besitzt die flächige Konstruktion eine erhöhte Stabilität, da die Bauelemente horizontal miteinander verzahnt sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sind zwei Bauelemente horizontal versetzt übereinander angebracht, wobei die Zapfen der Vertikalschicht eines unteren Bauelements in die Vertikalschicht eines oberen Bauelements eingreifen können, und eine vertikale Verzahnung zu erreichen. Um die Stabilität derartiger flächiger Konstruktionen aus erfindungsgemäßen Bauelementen weiterhin zu erhöhen, können die einzelnen Bauelemente mit Verbindungsmitteln wie Schrauben, Bolzen, Holzbauschrauben mit dem darunterliegenden Bauelement in der darunterliegenden Schicht verbunden werden. Ein derartiges Verfahren eignet sich für komplette Konstruktionen wie komplette Gebäudehüllen oder lediglich zum Einzug nachträglicher tragender oder nicht tragender Zwischenwände in eine bestehende Struktur. Dies erlaubt ebenso die Kombination von flächigen Konstruktionen, insbesondere Gebäudehüllen, wobei unterschiedlich dicke Wände bestehend aus unterschiedlich dicken Bauelementen miteinander kombiniert werden können.
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Es ist weiterhin vorteilhaft denkbar, bei Ausbildung einer aufgeschichteten Wand eine vertikale Reihe von Zapfen übereinander gestapelter Bauelemente zu entnehmen und eine horizontale Verbindungsstange, die den Querschnitt eines Zapfens aufweist, durch die gesamte vertikale Länge der Wand zu schieben, um eine durchgehende vertikale Verbindung aller horizontalen Bauelementreihen zu erreichen und die vertikale Gesamtstabilität der Wandung zu erhöhen.
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Auch ist weiterhin vorteilhaft denkbar, eine horizontale Verbindungsstange durch den horizontalen Kanal, der zwischen zwei aufeinander geschichteten horizontalen Bauelementreihen ausbildet ist, zu schieben oder beim Aufbau einzulegen, um eine verbesserte horizontale Stabilität der Wandung zu erreichen.
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ZEICHNUNGEN
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den vorliegenden Zeichnungen und Zeichnungsbeschreibungen. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche erhalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
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1: eine dreidimensionale Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen massiven Bauelements;
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2: einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes massives Bauelement nach 1;
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3: einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes massives Bauelement nach 1;
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4: eine dreidimensionale Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen massiven Bauelements;
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5: einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes massives Bauelement nach 4;
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6: eine dreidimensionale Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen massiven Bauelements;
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7: einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes massives Bauelement nach 6;
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8: eine dreidimensionale Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen massiven Bauelements;
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9: einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes massives Bauelement nach 8;
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10: einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes massives Bauelement nach 8;
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11: eine dreidimensionale Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen massiven Bauelements;
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12: einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes massives Bauelement nach 11;
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13: einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen massiven Bauelements;
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14: eine dreidimensionale Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen massiven Bauelements;
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15: eine dreidimensionale Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen massiven Bauelements;
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16: einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes massives Bauelement nach 15;
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17: einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes massives Bauelement nach 15;
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18: eine dreidimensionale Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen massiven Bauelements;
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19: drei übereinander angebrachte erfindungsgemäße massive Bauelemente im montierten Zustand;
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20: einen Montageschritt dreier erfindungsgemäßer massiver Bauelemente;
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21: drei erfindungsgemäße massive Bauteile im montierten Zustand;
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22: eine flächige Konstruktion aus erfindungsgemäßen massiven Bauteilen;
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23: eine dreidimensionale Darstellung einer flächigen Konstruktion aus erfindungsgemäßen massiven Bauteilen;
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24: eine dreidimensionale Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen massiven Bauelements;
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25: einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes massives Bauelement nach 24;
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26: einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes massives Bauelement nach 24;
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27: eine dreidimensionale Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen massiven Bauelements;
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28: einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes massives Bauelement nach 27;
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29: einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes massives Bauelement nach 27;
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30: eine Darstellung der relativen Feuchteverteilung durch einen Querschnitt einer Wand aus einer Ausführungsform mehrerer erfindungsgemäßen massiver Bauteile;
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31: einen Temperaturverlauf durch einen Querschnitt einer Wand aus einer Ausführungsform mehrerer erfindungsgemäßen massiver Bauteile.
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In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren sind skizzenhafte Darstellungen und nicht maßstabsgetreu.
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1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelements 10, bestehend aus zwei Deckschichten 34, wobei die eine Deckschicht 34 eine Rückseite 12 des Bauelements 10 und die andere Deckschicht 34 eine Sichtfläche 14 des Bauelements 10 ausbildet. Zwischen diesen Deckschichten 34 ist ein Kernmodul 20 angeordnet, welches aus einer Vertikalschicht 28 und zweier Kernschichten 24 besteht. Die Vertikalschicht 28 wird aus Einzelelementen, sogenannten Füllelementen 54, sowie den Zapfen 48 gebildet. Die einzelnen Schichten werden über lösbare Verbindungsmittel 56, wie beispielsweise Schrauben 58, Holzschrauben 60 oder Bolzen 62 miteinander verbunden. Die Deckschicht 34 ist mehrteilig aus zwei Einzelelementen 40 ausgebildet. Die lösbaren Verbindungmittel 56 können zentral in den Einzelelementen 40 der Deckschicht 34 platziert und auf einer Linie angeordnet werden. Diese Ausführungsform kann Außenabmessungen von 24 cm × 12 cm × 25 cm aufweisen.
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2 zeigt einen Querschnitt durch 1. Die Deckschicht 34 ist wie in 1 zweiteilig ausgebildet. Die Deckschichtoberkanten 36 überragen die Kernschichtoberkanten 27, wodurch sich zwei oberkantenseitige horizontale Kanäle ausbilden. Die Deckschichtunterkanten 38 überragen ebenso die Kernschichtunterkanten 25, wodurch sich zwei unterkantenseitige horizontale Kanäle ausbilden. Im vorliegenden Fall existieren jeweils zwei dieser horizontalen Kanäle, da das Kernmodul 20 aus zwei Kernschichten 24 besteht. Die lösbaren Verbindungsmittel 56 bzw. die Schrauben 58 verbinden alle einzelnen Schichten 34, 24, 28 miteinander. 2 zeigt den Schnitt durch einen Zapfen 48, wobei deutlich wird, dass der Zapfen 48 nicht bis zur Deckschichtunterkante 38 ragt. Dahingegen reicht das Füllelement 54 bis zur Deckschichtunterkante 38.
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Einen Längsschnitt durch 1 zeigt 3. Die Deckschichtaußenkante 39 liegt in einer Ebene mit der Kernmodulaußenkante 22 der Kernschicht 24. Die Kernmodulaußenkante 22 der Vertikalschicht 28, die sogenannte Vertikalschichtaußenkante 29, überragt die Deckschichtaußenkante 39. Die beiden Kernschichten 24 sind aus Einzelelementen 26 der Kernschicht 24 gebildet. Die Vertikalschicht 28 besteht aus Füllelementen 54 sowie zwei Zapfen 48. Jedes Element, d. h. die Deckschicht 34, die Einzelelemente 26 der Kernschicht 24 sowie die Zapfen 48 und die Füllelemente 54 der Vertikalschicht 28 werden durch jeweils mindestens ein lösbares Verbindungsmittel 56 durchdrungen. Somit werden alle einzelnen Elemente 34, 26, 48, 54 fixiert. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelements 10 in einer dreidimensionalen Ansicht. Das Bauelement 10 besteht aus zwei Deckschichten 34, welche jeweils zweiteilig ausgebildet sind. Zwischen diesen Kernschichten 34 existiert das Kernmodul 20, bestehend aus einer zentralen Kernschicht 24 sowie zweier Vertikalschichten 28. Die Kernschicht 24 ist mehrteilig aus den Einzelelementen 26 ausgebildet. Die Vertikalschichten 28 bestehen aus abwechselnd angeordneten Füllelementen 54 sowie Zapfen 48. Die einzelnen Schichten 34, 28, 24 werden über lösbare Verbindungsmittel 56, wie beispielsweise Senkkopfschrauben, miteinander verbunden. Vor der Montage der Verbindungsmittel 56 werden mit einem Astlochbohrer Vertiefungen in die Deckschicht eingebracht, die nach der Montage der Verbindungsmittel 56 mit Querholzdübel/Holzpfropfen wieder verschlossen werden. So wird die optische Wirkung der Deckschicht nicht durch die Köpfe der Verbindungsmittel 56 gestört oder beieiträchtgt. Diese Ausführungsform kann Außenabmessungen von L × B × H von 24 cm × 24 cm × 25 cm aufweisen.
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5 zeigt einen Querschnitt durch 4. Die Kernschichtoberkante 27 liegt versetzt zur Deckschichtoberkante 36, insbesondere in einem Abstand Δ6. Dieser Abstand Δ6 bildet den oberkantenseitigen horizontalen Kanal 74 aus. An der Unterseite des Bauelements 10 liegt die Kernschichtunterkante 25 nach innen versetzt zur Deckschichtunterkante 38, insbesondere in einem Abstand Δ3. Dieser Abstand Δ3 bildet den unterkantenseitigen horizontalen Kanal 76 aus. Der oberkantenseitige horizontale Kanal 74 sowie der unterkantenseitige horizontale Kanal 76 liegen in der Kernschicht 24. Der Zapfen 48 der Vertikalschicht 28 reicht ebenso nicht bis zur Deckschichtunterkante 38, insbesondere liegt dieser versetzt um Δ5.
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6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelements 10. Das Bauelement besteht aus zwei Deckschichten 34, die jeweils einteilig ausgebildet sind. Demnach sind weniger lösbare Verbindungsmittel 56 notwendig. Die lösbaren Verbindungsmittel können wie dargestellt vertikal versetzt zueinander, in einem sogenannter Zickzack-Verlauf, angeordnet sein. Im weiteren Aufbau entspricht diese Ausführungsform der aus 4.
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Einen Längsschnitt durch 6 zeigt 7. Hierbei wird deutlich, dass die lösbaren Verbindungsmittel 56 bzw. die Schrauben 58 jeweils alle Schichten durchstoßen. Die lösbaren Verbindungsmittel 56 sind vertikal versetzt zueinander angeordnet. Der Längsschnitt ist durch zwei dieser Verbindungsmittel 56 realisiert. Die zwei anderen Verbindungsmittel 56 liegen nicht in der Schnittebene und sind aufgrund dessen gestrichelt dargestellt. Die horizontale Anordnung der lösbaren Verbindungsmittel 56 richtet sich nach der Aufteilung der Einzelelemente 26, der Kernschicht 24 bzw. nach der Anordnung der Zapfen 48 und der Füllelemente 54 in der Vertikalschicht 28. Die Füllelemente 54 der Vertikalschicht 28 bilden hierbei einen Vorsprung 44 aus. Die Vertikalschichtaußenkante 29 ragt somit über die Deckschichtaußenkante 39 über. An der gegenüberliegenden Seite des Bauelements 10 bildet die Vertikalschicht 28 eine Nut 46 aus. Diese hat die Tiefe Δ1. Bevorzugt entspricht die Tiefe der Nut 46 mindestens der Länge des Vorsprungs 44, d. h. Δ1 ≥ Δ2. Um eine Konstruktion mit aneinander angrenzenden Deckschichten benachbarter Bauelemente ohne Spalt bzw. Fugen zu gewährleisten, sollte die Tiefe Δ1 geringfügig größer der Länge Δ2 des Vorsprungs sein.
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8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelements 10. Das Bauelement 10 besitzt zwei Deckschichten 34, welche mehrteilig ausgebildet sind. Zwischen diesen zwei Deckschichten 34 ist das Kernmodul 20 angeordnet, welches aus einer zentral angeordneten Vertikalschicht 28 und rechts und links dieser Vertikalschicht 28 angeordneten Kernschichten 24 besteht. Die Vertikalschicht 28 besteht aus abwechselnd angeordneten Füllelementen 54 sowie Zapfen 48. In der dargestellten Ausführungsform sind zwei Zapfen 48 aus dieser Vertikalschicht 28 entnommen, wobei zwei vertikale Kanäle 42 im Bauelement 10 entstehen. Diese Kanäle dienen zur Verlegung von Elektro-. Heizungs-, Gas- oder Wasser- /Abwasserleitungen (nicht dargestellt). An den Stellen der vertikalen Kanäle 42 sind keine lösbaren Verbindungsmittel 56, bzw. Schrauben 58 notwendig. Die Einzelelemente 26 der Kernschicht 24 sowie die Deckschicht 34 wird durch die benachbarten lösbaren Verbindungsmittel 56 fixiert. Alle lösbaren Verbindungsmittel 56 sind von einer Seite des Bauelements 10, der sogenannten Rückseite 12 in das Bauelement
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10 eingebracht. Auf der Sichtseite 14 sind keine Verbindungsmittel 56 sichtbar. Die Verbindungsmittel 56 sind versenkt in der Deckschicht 34 angebracht und können mit Querholzdübeln/Holzpfropfen abgedeckt werden. So kann auch die Rückseite 12 des Bauelements 10 als Sichtseite ausgebildet werden. Diese Ausführungsform kann Außenabmessungen von 48 cm × 24 cm × 25 cm aufweisen.
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9 zeigt einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel aus 8. Einen Längsschnitt zeigt 10. Hierbei werden insbesondere die beiden vertikalen Kanäle 42 sichtbar. Die lösbaren Verbindungsmittel 56 sind so anzuordnen, dass die Einzelelemente 26 der beiden Kernschichten 24 sowie die Füllelemente 54 und die verbleibenden Zapfen 48 der Vertikalschicht 28 jeweils mit der benachbarten Schicht fixiert werden. Diese Ausführungsform enthält wie die Ausführungsform aus 1 zwei oberkantenseitige sowie unterkantenseitige horizontale Kanäle, welche zur Verlegung von Elektro-. Heizungs-, Gas- oder Wasser-/Abwasserleitungen (nicht dargestellt) dienen.
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11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements 10. Das Bauelement 10 besteht aus zwei Deckschichten 34 sowie einem Kernmodul 20. Das Kernmodul 20 ist aus einer Kernschicht 24 sowie zweier Vertikalschichten 28 aufgebaut. Die Vertikalschichten 28 bestehen aus abwechselnd angeordneten Füllelementen 54 sowie Zapfen 48. Der Abstand a der Zapfen 48 einer Vertikalschicht 28 entspricht dem Abstand b dieser Zapfen 48 der ersten Vertikalschicht 28 zu den Zapfen 48 der zweiten Vertikalschicht 28. Somit können zwei Bauelemente 10 auch im 90°-Winkel übereinander mit einer Nut-Feder Verbindung montiert werden. Diese Ausführungsform kann Außenabmessungen von 48 cm × 24 cm × 25 cm aufweisen.
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12 zeigt einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel aus 11. Die Kernschichtoberkante 27 liegt versetzt zur Deckschichtoberkante 36 wodurch dich der oberkantenseitigen horizontalen Kanal 74 ausbildet. An der Unterseite des Bauelements 10 liegt die Kernschichtunterkante 25 nach innen versetzt zur Deckschichtunterkante 38, wodurch der unterkantenseitige horizontale Kanal 76 gebildet wird. Der oberkantenseitige horizontale Kanal 74 sowie der unterkantenseitige horizontale Kanal 76 liegen in der Kernschicht 24. Diese wird aus den Einzelelementen 26 gebildet. Der Zapfen 48 der Vertikalschicht 28 reicht ebenso nicht bis zur Deckschichtunter kante 38. Dieser Abstand bildet bei der Montage zweier Bauelemente 10 übereinander mit den Zapfen 48 des darunterliegenden Bauelements 10 eine Nut-Feder-Verbindung aus.
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13 zeigt einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements 10. Das Bauelement 10 besteht vergleichbar zu 11 aus zwei Deckschichten 34 sowie einem Kernmodul 20. In der dargestellten Ausführungsform ist ein Zapfen 48 aus einer Vertikalschicht 28 entnommen, so dass ein vertikaler Kanal 42 entsteht. Im vorliegenden Beispiel wird in einem ersten Schritt das Kernmodul 20 mit einer der Deckschichten 34, der sogenannten Sichtfläche 14, verbunden. In einem zweiten Schritt wird eine zweite Deckschicht 34, die sogenannte Rückseite 12, des Bauelements 10 mit Verbindungsmitteln 56 an das Kernmodul 20 angebracht. Von der Rückseite 12 des Bauelements 10 sind damit weniger Verbindungsmittel 56, beispielsweise Schraubenköpfe der Schrauben 58 sichtbar. Dies ermöglicht zudem den Einsatz kürzerer lösbarer Verbindungsmittel 56, da nicht jedes einzelne Verbindungsmittel 56 alle Schichten, d. h. beide Deckschichten 34 sowie das Kernmodul 20, durchdringen muss. Vorteilhafterweise sind nicht alle lösbaren Verbindungsmittel 56 der Verbindung des Kernmoduls 20 mit einer der Deckschichten 34 reihenförmig nebeneinander angeordnet. Diese lösbaren Verbindungsmittel 56 können zickzackförmig verlaufen, d. h. in unterschiedlichen Höhen auf de, Kernmodul 20 angeordnet sein. In 13 wird dies durch die gestrichelt dargestellten Verbindungsmittel 56 verdeutlicht, welche nicht in der Schnittebene der Darstellung liegen. Ein derartiges Bauelement kann beispielsweise für eine Wand verwendet werden, bei welcher kein weiteres Dämmmaterial bzw. keine Verkleidung nachträglich angebracht wird, wodurch beide Außenseiten 12, 14 im Endzustand sichtbar bleiben. Für eine optische gleichförmige Oberfläche können mit einem Astlochbohrer Vertiefungen in die Deckschicht eingebracht werden, die nach der Montage der Verbindungsmittel 56 mit Querholzdübel/Holzpfropfen wieder verschlossen werden. Vorteilhafterweise sind die Zapfen 48 der zur Rückseite 12 des Bauelements 10 liegenden Vertikalschicht 28 mit den nach außen sichtbaren, lösbaren Verbindungsmitteln 56 montiert. Somit können diese Zapfen 48 leicht entnommen werden. Im vorliegenden Fall werden die Zapfen 48 beider Vertikalschichten 28 mit den lösbaren Verbindungsmitteln 56 montiert, welche auf der Rückseite 12 des Bauelements 10 sichtbar sind. Dies ermöglicht die Entnahme aller Zapfen 48 aus dem Bauelement 10 im mit Verbindungsmitteln 56 fixierten Zustand. Wird ein Zapfen 48 entnommen, ist das entnommene Verbindungsmittel 56 entweder nicht wieder einzusetzen oder durch ein kürzeres Verbindungsmittel zu ersetzen, um den Kanal 42 nicht zu durchstoßen.
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14 zeigt die dreidimensionale Ansicht eines Ausführungsbeispiels nach 13. Dieses Bauelement 10 zeigt lediglich die Köpfe der acht lösbaren Verbindungsmittel 56 an der Rückseite 12 des Bauelements 10 bzw. die acht Querholzdübel. Im Gegensatz zu 13 wurde hierbei kein Zapfen 48 entnommen. 14 zeigt zudem die Faserrichtung der verwendeten Einzelelemente 26 der Kernschicht sowie der Füllelemente 54 und Zapfen 48 der Vertikalschicht 28 und der Einzelelemente 40 der Deckschicht 34. Es wird deutlich, dass die einzelnen Schichten jeweils um 90° gedrehte Faserrichtungen aufweisen. Dies hat positive Auswirkungen auf das Quell- und Schwindverhalten der einzelnen Bauteile und somit auch auf das Quell- und Schwindverhalten einer kompletten Konstruktion aus einer Vielzahl von derartigen Bauelementen. Längenänderungen finden in allen drei Richtungen, d. h. in der Höhe, Breite und Länge der einzelnen Elemente statt.
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15 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements 10. Im Gegensatz zu den 13 und 14 werden alle lösbaren Verbindungsmittel 56 von der Rückseite 12 einer Deckschicht 34 eingebracht, so dass alle lösbaren Verbindungsmittel 56 auf dieser Rückseite 12 sichtbar sind. Im vorliegenden Beispiel wurde ein Zapfen 48 aus einer Vertikalschicht 28 entnommen, so dass ein vertikaler Kanal 42 entsteht.
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16 zeigt einen Schnitt durch diesen Spalt 42 der Vertikalschicht 28 aus 15. Hierbei wird deutlich, dass die in diesem Schnitt eingebrachten lösbaren Verbindungsmittel 56 lediglich bis in die Kernschicht 24 des Bauelements 10 reichen. Dies bedeutet, dass bei Entnahme einzelner Zapfen 48 und anschließendem Wiederverschrauben des Bauelements 10 kürzere lösbare Verbindungsmittel 56 im Bereich dieses entnommenen Zapfens 48 zum Einsatz kommen oder gegebenenfalls auf eine Verbindung mit einem lösbaren Verbindungsmittel verzichtet werden.
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17 zeigt einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel aus 15. Die Verwendung kürzerer lösbarer Verbindungsmittel 56 im Bereich der entnommenen Zapfen 48 wird hierbei nochmals deutlich.
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18 zeigt eine Rückansicht des Ausführungsbeispiels aus 15. Die Vertikalschicht 28, d. h. die Zapfen 48 der Vertikalschicht 28, reichen hierbei nicht bis zur Deckschichtaußenkante 39 der Deckschicht 34. Ebenso reichen die Zapfen 48 nicht bis zur Deckschichtunterkante 38. Diese befinden sich in einem Abstand Δ5 zu dieser Deckschichtunterkante 38. Der Abstand der Zapfen 48 zur Deckschichtaußenkante 39, der Abstand Δ1, bildet somit eine Nut für die Nut-Feder-Verbindung bei Montage einzelner Bauelemente 10 nebeneinander aus.
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19 zeigt drei erfindungsgemäße Bauelemente 10 I, 10 II und 10 III, welche übereinander montiert sind. Die Darstellung zeigt einen Querschnitt durch diese drei Bauelemente 10 I, 10 II und 10 III. Jedes Bauelement 10 bildet einen unterkantenseitigen horizontalen Kanal 76 sowie einen oberkantenseitigen horizontalen Kanal 74 aus. Hierbei wird deutlich, dass durch die Montage der Gesamtkanal, bestehend aus dem oberkantenseitigen Kanal 74 und dem unterkantenseitigen Kanal 76, vergrößert werden kann. In diesen Kanal 74, 76 können Elektro-, Heizungs-, Gas- oder Wasser-/Abwasserleitungen 70 verlegt werden. Ebenso ist es möglich, ein Füllprofil 64, beispielsweise eine Holzleiste 66 oder eine Holzweichfaserplatte 68, in diesen Kanal 74, 76 einzulegen, um die Winddichtigkeit der Konstruktion zu gewährleisten.
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20 zeigt drei Bauelemente 10 I, 10 II, 10 III, wobei die Bauelemente 10 I, 10 II nebeneinander und das Bauelement 10 III versetzt über diesen beiden Bauelementen 10 I, 10 II angeordnet ist. Dargestellt sind die drei Bauelemente in einem Längsschnitt. Dem Bauelement 10 I wurde ein Zapfen 48 entnommen, so dass ein vertikaler Kanal 42 entsteht. Ebenso wurde dem Bauelement 10 III ein Zapfen 48 entnommen. Bei Montage werden diese Bauelemente 10 I, 10 II, 10 III so übereinander montiert, dass ein durchgehender vertikaler Kanal 42 entsteht. Die Bauelemente 10 I und 10 II gehen hierbei eine Nut-Feder-Verbindung ein. Anschließend wird das Bauelement 10 III oberhalb, und zwar zur Hälfte über dem Bauelement 10 I und zur anderen Hälfte über dem Bauelement 10 II, ebenfalls mit einer Nut-Feder-Verbindung montiert.
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21 zeigt die drei Bauelemente 10 I, 10 II und 10 III im montierten Zustand. Hierbei wird der durchgehende vertikale Kanal 42 durch die Bauelemente 10 I sowie 10 III deutlich. Ebenso wird sichtbar, dass im montierten Zustand durch die Füllelemente 54 und die Zapfen 48 eine massive Konstruktion ohne weitere Hohlräume entsteht. Im vertikalen Kanal 42 können Elektro- Heizungs-, Gas- oder Wasser- /Abwasserleitungen 70 verlegt werden.
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22 zeigt eine flächige Konstruktion aus erfindungsgemäßen Bauelementen 10 in einer Draufsicht. Die Darstellung zeigt die Kombination unterschiedlich dicker Außen- 18 und Innenwände 19 mit unterschiedlich dicken Bauelementen 10. Die flächige Konstruktion 16 zeigt eine Gebäudewand 18 sowie eine Innenwand 19. Für die Gebäudewand 18 wurden Bauelemente 10 mit einem Kernmodul 20, bestehend aus zwei Vertikalschichten 28 sowie einer Kernschicht 24, verwendet. Für die Innenwand 19 wurde ein schmäleres Bauelement 10 eingesetzt, welches lediglich aus einem Kernmodul 20, bestehend aus einer Vertikalschicht 28 und zwei schmalen Kernschichten 24, besteht. Alle Bauelemente 10 besitzen zusätzlich zwei Deckschichten 34.
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23 zeigt die dreidimensionale Ansicht der flächigen Konstruktion 16 aus 22. Hierbei wird ebenso deutlich, dass die einzelnen Bauelemente 10 der Innenwand 19 in die Gebäudewand 18 eingreifen. Hierbei werden die Bauelemente 10 der Innenwand 19 90° zu den Bauelementen 10 der Gebäudewand 18 montiert. Die Raumbreiten sind im Rastermaß von 12 cm erweiterbar. Im Unterschied zu 22 besteht die Innenwand 19 aus Bauelementen 10 aus einem Kernmodul 20 in Form einer einzigen Vertikalschicht 28, und zwei Deckschichten 34. Die Bauelemente 10 der Innenwand 19 besitzen keine Kernschichten 24.
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24 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelements 10, bestehend aus zwei Deckschichten 34, wobei die eine Deckschicht 34 eine Rückseite 12 des Bauelements 10 und die andere Deckschicht 34 eine Sichtfläche 14 des Bauelements 10 ausbildet. Zwischen diesen Deckschichten 34 ist ein Kernmodul 20 angeordnet, welches aus einer Vertikalschicht 28 besteht. Die Vertikalschicht 28 wird aus Einzelelementen, sogenannten Füllelementen 54, sowie den Zapfen 48 gebildet. Die einzelnen Schichten werden über lösbare Verbindungsmittel 56, wie beispielsweise Schrauben 58, Holzschrauben 60 oder Bolzen 62 miteinander verbunden. Die Deckschicht 34 ist mehrteilig aus zwei Einzelelementen 40 ausgebildet. Die lösbaren Verbindungmittel 56 können zentral in den Einzelelementen 40 der Deckschicht 34 platziert und auf einer Linie angeordnet werden. Diese Ausführungsform kann Außenabmessungen von 24 cm × 12 cm × 25 cm aufweisen. Ein derartiges Element verfügt über keine horizontalen Kanäle 74, 76. Die Schraubenköpfe können ebenso versenkt ausgeführt werden und mit einem Querholzdübel abgedeckt werden.
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25 zeigt einen Querschnitt durch die Ausführungsform aus 24. Die Deckschicht 34 ist wie in 1 zweiteilig ausgebildet. Die lösbaren Verbindungsmittel 56 bzw. die Schrauben 58 verbinden alle einzelnen Schichten 34, 28 miteinander. 25 zeigt den Schnitt durch einen Zapfen 48, wobei deutlich wird, dass der Zapfen 48 nicht bis zur Deckschichtunterkante 38 ragt. Dahingegen reicht das Füllelement 54 bis zur Deckschichtunterkante 38.
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Einen Längsschnitt durch 24 zeigt 26. Die Kernmodulaußenkante 22 der Vertikalschicht 28, die sogenannte Vertikalschichtaußenkante 29, überragt die Deckschichtaußenkante 39. Die Vertikalschicht 28 besteht aus Füllelementen 54 sowie zwei Zapfen 48. Jedes Element, d. h. die Deckschicht 34 sowie die Zapfen 48 und die Füllelemente 54 der Vertikalschicht 28 werden durch jeweils mindestens ein lösbares Verbindungsmittel 56 durchdrungen. Somit werden alle einzelnen Elemente 34, 48, 54 fixiert.
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27 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelements 10, bestehend aus einer Deckschichten 34, wobei die eine Deckschicht 34 eine Sichtseite 14 des Bauelements 10 ausbildet. Neben dieser Deckschicht 34 ist ein Kernmodul 20 angeordnet, welches aus einer Vertikalschicht 28 und einer Kernschicht 24 besteht. Die Vertikalschicht 28 wird aus Einzelelementen, sogenannten Füllelementen 54, sowie den Zapfen 48 gebildet. Die einzelnen Schichten werden über lösbare Verbindungsmittel 56, wie beispielsweise Schrauben 58, Holzschrauben 60 oder Bolzen 62 miteinander verbunden. Die Deckschicht 34 ist mehrteilig aus zwei Einzelelementen 40 ausgebildet. Die lösbaren Verbindungmittel 56 können zentral in den Einzelelementen 40 der Deckschicht 34 platziert und auf einer Linie oder im Zickzack angeordnet werden. In der dargestellten Ausführungsform dins die Schraubenköpfe der Verbindungsmittel 56 mit Querholzdübel 61 abgedeckt, sodass die Sichtseite 14 eine optische ansprechende Oberfläche ohne sichtbare Schraubenköpfe ausbildet. Diese Ausführungsform kann Außenabmessungen von 24 cm × 18 cm × 25 cm aufweisen.
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28 zeigt einen Querschnitt durch 29. Die Deckschichtoberkante 36 überragt die Kernschichtoberkante 27, wodurch sich ein oberkantenseitiger horizontaler Kanal ausbildet. Die Deckschichtunterkante 38 überragt ebenso die Kernschichtunterkante 25, wodurch sich ein unterkantenseitiger horizontaler Kanal ausbildet. Die lösbaren Verbindungsmittel 56 bzw. die Schrauben 58 verbinden alle einzelnen Schichten 34, 24, 28 miteinander. 28 zeigt den Schnitt durch einen Zapfen 48, wobei deutlich wird, dass der Zapfen 48 nicht bis zur Deckschichtunterkante 38 ragt. Dahingegen reicht das Füllelement 54 bis zur Deckschichtunterkante 38. Die lösbaren Verbindungsmittel 56 werden durch Senkkopfschrauben, beispielsweise Spax-Schrauben realisiert, wobei der Schraubenkopf zusätzlich durch einen Querholzdübel 61 abgedeckt wird, um eine Sichtseite 14 auszubilden.
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Einen Längsschnitt durch 27 zeigt 29. Die Deckschichtaußenkante 39 liegt in einer Ebene mit der Kernmodulaußenkante 22 der Kernschicht 24. Die Kernmodulaußenkante 22 der Vertikalschicht 28, die sogenannte Vertikalschichtaußenkante 29, überragt die Deckschichtaußenkante 39. Die Kernschichten 24 ist aus Einzelelementen 26 gebildet. Die Vertikalschicht 28 besteht aus Füllelementen 54 sowie zwei Zapfen 48. Jedes Element, d. h. die Deckschicht 34, die Einzelelemente 26 der Kernschicht 24 sowie die Zapfen 48 und die Füllelemente 54 der Vertikalschicht 28 werden durch jeweils mindestens ein lösbares Verbindungsmittel 56 durchdrungen. Somit werden alle einzelnen Elemente 34, 26, 48, 54 fixiert.
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30 und 31 zeigen bauphysikalische Berechnungsbeispiele für eine flächige Konstruktion aus erfindungsgemäßen Bauelementen 10 mit einer Breite von 24 cm und einer auf der Außenseite der Konstruktion angebrachten Holzfaserdämmung von 10 cm Breite, z. B. GUTEX Multitherm. Das Bauelement 10 setzt sich im vorliegenden Beispiel aus zwei außen angebrachten Deckschichten 34 mit jeweils 4 cm Breite sowie einem zentral angeordneten Kernmodul 20 von insgesamt 4 + 2 + 4 + 2 + 4 = 16 cm zusammen.
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30 zeigt den Verlauf A der relativen Feuchte Y in % über die Wanddicke X in cm. Die Gesamtwanddicke der Konstruktion beträgt 35 cm. Das Bauelement 10 ist im vorliegenden Fall aus Fichte hergestellt. Die Kurve A macht deutlich, dass die Feuchte auf der Außenseite der Konstruktion, auf der Seite der Holzfaserdämmung, durch diese Holzfaserdämmung deutlich in Richtung Bauelement reduziert wird und durch das Bauelement 10 wieder etwas anwächst. Die flächige Konstruktion 16 kann beispielsweise eine Außenwand eines Gebäudes darstellen. Mit einer relativen Feuchte von 80 % der Außenluft kann somit eine relative Feuchte von 50% im Innenraum erzielt werden. Allgemein ist eine relative Feuchte in Innenräumen von 35 % bis 60 % als angenehm einzustufen, wobei besonders eine relative Feuchte von > 65 % in Innenräumen aufgrund der erhöhten Gefahr von Schimmelpilzbildung zu vermeiden ist.
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31 zeigt den Verlauf der Temperatur B und des Taupunktes C in °C über die Wanddicke X in cm. Der Wandaufbau der flächigen Konstruktion, beispielsweise einer Außenwand eines Gebäudes, entspricht der aus 24. Die Innenraumtemperatur auf der Innenseite der Konstruktion beträgt im vorliegenden Fall 20 °C, die Außentemperatur –10 °C. Der Temperaturabfall über die Dicke des Bauelements 10 beträgt ca. 13 °C bei einer Gesamtdifferenz von Innen- und Außentemperatur von 30 °C. Die entspricht nahezu der Hälfte der erzielten Dämmwirkung der kompletten Konstruktion. Die Taupunkttemperatur, Kurve C, beschreibt die Temperatur, bei welcher Dampf als Kondensat aus dem Luft-Gemisch abgetrennt wird. Dies ist von den Zustandsgrößen Druck und Temperatur abhängig. Im vorliegenden Beispiel besteht Umgebungsdruck und somit ist lediglich der Verlauf der Temperatur als Einflussgröße zu beachten. Bei konstanten Druckverhältnissen liegt Wasser oberhalb der Taupunkttemperatur in dampfförmiger - und unterhalb der Taupunkttemperatur in flüssiger Phase vor. Bei der dargestellten Konstruktion liegt die Temperatur B über die komplette Dicke der Wand oberhalb der Taupunkttemperatur C. Somit entsteht kein Kondenswasser innerhalb der Konstruktion.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bauelement
- 12
- Rückseite des Bauelements
- 14
- Sichtfläche des Bauelements
- 16
- flächige Konstruktion
- 18
- Gebäudewand
- 19
- Innenwand
- 20
- Kernmodul
- 22
- Kernmodulaußenkante
- 24
- Kernschicht
- 25
- Kernschichtunterkante
- 26
- Einzelelemente der Kernschicht
- 27
- Kernschichtoberkante
- 28
- Vertikalschicht
- 29
- Vertikalschichtaußenkante
- 30
- erste Vertikalschicht
- 32
- zweite Vertikalschicht
- 34
- Deckschicht
- 36
- Deckschichtoberkante
- 38
- Deckschichtunterkante
- 39
- Deckschichtaußenkante
- 40
- Einzelelemente der Deckschicht
- 42
- vertikaler Kanal
- 44
- Vorsprung
- 46
- Nut
- 48
- Zapfen
- 50
- horizontaler Kanal
- 52
- vertikaler Kanal
- 54
- Füllelement
- 56
- Verbindungsmittel
- 58
- Schraube
- 60
- Holzschraube
- 61
- Querholzdübel/Holzpfropfen
- 62
- Bolzen
- 64
- Füllprofil
- 66
- Holzleiste
- 68
- Holzweichfaserplatte
- 70
- Elektro-, Heizungs-, Wasserleitung
- 72
- Nut-Feder-Verbindung
- 74
- oberkantenseitiger horizontaler Kanal/Spalt
- 76
- unterkantenseitiger horizontaler Kanal/Spalt
- 78
- Vertiefung
- I
- Bauelement 1
- II
- Bauelement 2
- III
- Bauelement 3
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0894170 B1 [0007]
- DE 10224903 A1 [0008]
- EP 2808460 A1 [0009]
