DE102016012948A1 - Prefabricated, multifunctional ceiling - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein vorgefertigtes, großflächiges Bauelement mit mehrfachem Nutzen, vorzugsweise aus Beton, welches als Unterdecke über mindestens eine Beabstandung, die ihrerseits aus bekannten Werkstoffen (z. B. Dämmstoff, auch zur thermischen Trennung) hergestellt ist, als verlorene Schalung der darüber statisch wirksamen, vorzugsweise aus Ortbeton erstellten Deckenkonstruktion, bis zu deren Aushärten dient. Dabei ist das Bauelement für einen ersten Nutzen (verlorene Schalung) derart konstruiert und bewehrt, dass es genügend eigene Tragkraft aufweist um die Rohbaulasten der darüber angeordneten, vorzugsweise aus Ortbeton bestehenden, Decke bis zum Erreichen deren eigenen Standsicherheit aufzunehmen und über einen etwaigen, der zu erwartenden Last angepassten, vorübergehenden auch sporadischen Unterbau in den Untergrund abzuleiten.The invention relates to a prefabricated, large-area component with multiple uses, preferably made of concrete, which is produced as a false ceiling over at least one spacing, which in turn is made of known materials (eg insulating material, also for thermal separation) as permanent formwork of the above effective, preferably made of in-situ concrete ceiling construction, to its curing serves. In this case, the component for a first use (lost formwork) is constructed and reinforced so that it has sufficient own capacity to the structural members of the above arranged, preferably made of in-situ concrete, ceiling to achieve their own stability and take on any, the to anticipated load adapted to derive temporary sporadic substructure in the subsurface.
Description
Seit vielen Jahrzehnten sind thermisch aktivierte Betondecken bekannt. Der Tatsache folgend, dass Energie günstig, die Anlagentechnik aber teuer war wurden Systeme entwickelt welche in erster Linie die Anlagentechnik entlasten. Entsprechend wurde versucht eine möglichst große Betonmasse zu aktivieren. Demzufolge wurden die Rohre in der Mitte des Betonkerns platziert.Thermally activated concrete ceilings have been known for many decades. Following the fact that energy was cheap, but the system technology was expensive, systems were developed which primarily relieve the system engineering. Accordingly, an attempt was made to activate the largest possible concrete mass. As a result, the pipes were placed in the middle of the concrete core.
In späteren Jahren, die Situation hatte sich umgekehrt, wurde versucht die Leistung der Systeme zu erhöhen. Auch zu Lasten der Anlagentechnik, deren Erstellungskosten inzwischen deutlich gesunken waren. Folgerichtig wurden, ca. ab den 1995er Jahren, die Rohre sukzessive aus dem Betonkern an die Oberfläche der Decke verlagert.In later years, the situation had reversed, trying to increase the performance of the systems. Also at the expense of plant technology, whose production costs had meanwhile dropped significantly. Consequently, from about the 1995s, the pipes were successively relocated from the concrete core to the surface of the ceiling.
So konnte die Leistung und Reaktionszeit im Kühl-/Heizfall deutlich gesteigert werden. Allerdings weiterhin zu Lasten des Raumklimas. Die bis dahin bekannten Deckensysteme waren jedoch weiterhin allesamt träge im Abkling- und Umschaltverhalten (Heizen/Kühlen).Thus, the performance and reaction time in the cooling / heating case could be significantly increased. However, it continues to be at the expense of the indoor climate. However, the previously known ceiling systems were still all sluggish in the decay and switching behavior (heating / cooling).
Spätestens mit Beginn der 2000er Jahren setzt ein weiterer Trend ein. Der Arbeitskräftesituation und Zwängen der Effizienzsteigerung geschuldet wurde die Zufriedenheit der Nutzer immer wichtiger. Folgerichtig gewannen reaktionsschnelle abgehängte Heiz-/Kühldeckensysteme weiter an Bedeutung. Auch in dem Bewusstsein, dass sich die Situation der Anlagentechnik, verstärkt durch den jetzt fehlendend direkten Austausch von Wärmestrahlung zwischen der Gebäudemasse und dem Raum, weiter verschärft. Daneben wurden massive Klimadeckensysteme entwickelt welche ebenfalls in der Lage sind die Reaktionszeit zu begrenzen und den Nachteil des reduzierten Austausches von Wärmestrahlung zu vermeiden.By the beginning of the 2000s at the latest, another trend is starting. The labor force situation and constraints of the efficiency increase owed the satisfaction of the users became more and more important. Consequently, fast-reacting suspended heating / cooling ceiling systems continued to gain in importance. Also in the knowledge that the situation of the plant engineering, strengthened by the now missing direct exchange of heat radiation between the building mass and the space, further intensifies. In addition, massive Klimadeckensysteme have been developed which are also able to limit the reaction time and to avoid the disadvantage of reduced exchange of heat radiation.
Ab spätestens den 2010er Jahren wurden die akustischen Anforderungen, nicht zuletzt gepuscht durch abgehängte Trockenbausysteme, immer wichtiger. Eine veränderte Nutzungssituation und der steigende Zwang zur Flexibilität sorgten zudem dafür, dass abgehängte Trockenbausysteme, vorwiegend als Gips-Karton-Decken hergestellt, die massiven Deckensysteme zu verdrängen begannen. Entwicklungen welche es erlauben reaktionsschnelle, akustisch wirksame Massivdecken dem Markt zur Verfügung zu stellen blieben trotz guter Speicherleistung und geringem Anlagenaufwand, aufgrund hoher Komplexität in der Vorfertigung und fehlender Revisionierbarkeit regional begrenzt Die weiter steigenden Anforderungen an die Flexibilität und Revisionierbarkeit führen heute dazu, dass Metall-Kassettendecken trotz hoher Kosten und hohem Anlagenaufwand, zunehmend die Gipskartonssysteme im Bürobau ersetzen. So das sich dieser Markt in D/A/CH heute wie folgt aufteilt:
Alle heute am Markt gängigen abgehängten Systeme sind als Lösungen zu betrachten die in bauseitige Montage erstellt werden. Die Qualität ist dabei von den örtlich verfügbaren und zusehends knapper werdenden Fachkräften abhängig. Gerade im Ausbau ist die Landschaft von Subunternehmern und angelernten Mitarbeitern geprägt.All suspended systems currently available on the market are to be regarded as solutions that are created in the on-site assembly. The quality is dependent on locally available and increasingly scarce professionals. Especially in the expansion of the landscape is characterized by subcontractors and semi-skilled employees.
Konstruktion und Einsatz von Unterdecken, insbesondere aus gipshaltigen Platten sind grundsätzlich nicht neu. Auch sind Unterdecken aus anderen Materialien wie Zementplatten, Metall, Holz bzw. Holzwerkstoffen usw. bekannt. Allen ist jedoch gemein, dass sie im Zuge des Ausbaus des Gebäudes eingebaut werden. Hierzu müssen Zeitfenster für die Montage eingeplant werden was mehr bauseitige Koordination erfordert und die Bauzeit letztlich verlängert. Auch spielen diese Systeme bei der technischen Umsetzung des Rohbaus, insbesondere beim betonieren der Decken, keine Rolle.Design and use of suspended ceilings, especially gypsum-containing panels are not new in principle. Also, suspended ceilings made of other materials such as cement boards, metal, wood or wood materials, etc. are known. All, however, have in common that they are installed in the course of the expansion of the building. For this purpose, time windows have to be planned for the assembly, which requires more on-site coordination and ultimately extends the construction time. Also, these systems play no role in the technical implementation of the shell, especially when concreting the ceilings.
Ebenfalls bekannt sind filigrane Unterdecken welche, statisch wirksam (finit berechnete Kreuzbewehrung) gleichsam als verlorene Schalung dienen. Heute werden diese filigranen Unterdecken, neben ihrer ursprünglichen Funktion, mit weiteren Techniken kombiniert. So werden inzwischen Rohrsysteme für diverse Installationen ebenso eingefügt wie auch Elemente zur Schallabsorption. Zudem wird versucht durch Nuten und nochmals mehr Leerrohre eine gewisse Reversibilität zu erreichen. Der Erfolg dieser Maßnahmen ist, verglichen mit der Installationsfreiheit von Unterdecken und deren Reversibilität allenfalls bescheiden.Also known are filigree suspended ceilings which, statically effective (finitely calculated cross reinforcement) serve as lost formwork. Today, these filigree suspended ceilings, in addition to their original function, combined with other techniques. In the meantime, pipe systems for various installations are being inserted as well as elements for sound absorption. In addition, attempts are made by grooves and again more conduits to achieve a certain reversibility. The success of these measures is, compared to the installation freedom of suspended ceilings and their reversibility at most modest.
Bis heute wird dem Markt kein Fertigteil angeboten welches, großflächig und im Werk vorproduziert, eine gleichbleibend hohe Präzision bietet. Dabei jedoch die Vorteile von abgehängten Decken und einem rationellen, preiswerten Baustellenbetrieb vereinbart.To date, the market is not offered a finished part which, over a large area and pre-produced in the factory, provides a consistently high precision. However, the advantages of suspended ceilings and a rational, inexpensive construction site operation agreed.
Aufgabenstellung:Task:
Ziel der hier dargestellten Entwicklung ist es dem Markt ein System zur Verfügung zu stellen welches die heutigen Anforderungen an Vorfertigung, rationeller Fertigung, Präzision in Planung und Fertigung bei optimaler Flexibilität verbindet.The aim of the development presented here is to provide the market with a system that combines today's requirements for prefabrication, rational production, precision planning and production with optimum flexibility.
Gleichzeitig den heutigen Anforderungen an Raumbehaglichkeit (Temperierung / Akustik, Schallschutz) gerecht wird sowie den aktuellen und zukünftigen Anforderungen welche an ein energetisch optimiertes System im Hinblick auf Anlagenaufwand gestellt werden, zu genügen. Dabei soll das System produktionsfreundlich und somit in ausreichender Menge dem Markt verfügbar gemacht werden können.At the same time meet today's requirements for room comfort (tempering / acoustics, sound insulation) and meet the current and future requirements which are placed on an energy-optimized system in terms of equipment costs. At the same time, the system should be made available to the market in a production-friendly manner and therefore in sufficient quantity.
Zu diesem Zweck soll das System auf Basis der als „Filigrandecke“ bekannten Betondecke, als „filigrane untergehängte Betondecke“ erstellt werden. Im Unterschied zu den bereits bekannten und in guter Menge verfügbaren Filigrandecken- Systemen ist das neu gefundene System in seiner bevorzugten Ausführung jedoch nicht statisch wirksam im Sinne einer flächigen Unterbewehrung der bekannten „Filigrandecken“.For this purpose, the system is to be created on the basis of the concrete ceiling known as "filigree corner", as a "filigree suspended concrete ceiling". In contrast to the already known and available in good quantity Filigrandecken systems, the newly found system in its preferred embodiment, however, is not structurally effective in terms of a flat sub-reinforcement of the known "Filigrandecken".
Dabei übernimmt das erfindungsgemäß gezeigte Bauteil weiterhin die Funktion einer „verlorenen Schalung“ für die darüber zu erstellende Betondecke.In this case, the component shown according to the invention continues to take on the function of a "lost formwork" for the concrete ceiling to create about it.
Das neu gefundene Bauelement kann, in einer bevorzugten Ausführungsvariante, beabstandet durch Hohlraum oder/und Dämmstoff (derzeit aus Kosten-, Produktions-, und Kapazitätsgründen vorzugsweise in Beton) jedoch werkseitig hergestellt, als großflächige filigrane Unterdecke, abgehängt befestigt werden. Damit ist es erfindungsgemäß erstmals gelungen, eine „verlorene“ Betonschalung als vorgefertigte Unterhangdecke dem Markt zu präsentieren. Die darüber liegende Betondecke wird im Wesentlichen und bevorzugt als klassische, stahlsparende „Ortbetondecke“ ausgebildet.The newly found component can, in a preferred embodiment, spaced by cavity and / or insulation material (currently for cost, production, and capacity reasons, preferably in concrete), however, factory-made, attached as a large filigree ceiling, suspended. Thus, it is inventively succeeded for the first time to present a "lost" concrete formwork as a prefabricated Unterhangdecke the market. The overlying concrete pavement is formed essentially and preferably as a classic, steel-saving "Ortbetondecke".
Die Trennung von statisch wirksamer Deckenebene und Unterdecke, hier bevorzugt aus Beton, bietet u.a. folgende Vorteile:
- - Filigranes Betonelement welches gleichermaßen als verlorene Schalung und als Unterdecke dient.
- - Einbau diverser, z.B. gebäudetechnischer Installationen, z.B. Heiz-/Kühlleitungen, ohne Beeinträchtigung der Deckenstatik IN den Spiegel der Unterdecke.
- - Kostenreduktion und (thermische / akustische) Leistungssteigerung in dem von der Statik befreiten Unterdeckenspiegel welcher zudem eine freie Planung und Konstruktion von Rohrmäander und, auch akustisch wirksamer Einbauteile ermöglicht.
- - Durch das Entfallen statischer Aufgaben der Unterdecke kann diese insbesondre bei Verwendung entsprechender Bewehrungssysteme, „schlanker“ gebaut werden.
- - Dadurch niedrigere Betriebskosten im Heiz-/Kühlbetrieb durch kürzer Reaktionszeiten, höherer Leistung und günstigerer dynamischer Werte.
- - Schaffung einer Ebene welche, von der Decke aus gesehen, nach unten einen Hohlraum begrenzt der als Installationsebene, und/oder Lüftungsebene usw. dienen kann.
- - Durch den Einbau etwaiger Rohrsysteme IM Spiegel der Unterdecke, anstatt wie den bekannten abgehängten Trockenbausystemen, AUF dem Spiegel der Unterdecke werden die eingebauten Elemente (Rohre usw.) im Brandfall, geschützt durch den Beton des Spiegels der Unterdecke, keiner direkten Beflammung ausgesetzt. Somit ist der Spiegel der Unterdecke zugleich Schutz vor direkter Beflammung. Eine zusätzliche Dämmauflage für die Funktion „Brandschutz im Hohlraum“ nicht weiter erforderlich.
- - Der Einbau von Schallabsorptionskörpern, führt zu keiner Beeinträchtigung des Brandschutzes
- - Die von Speichermasse und flinker thermischer Ebene kann weiter optimiert und/oder ohne Dämmstoffe ausgeführt werden.
- - Verbesserter Brand-und Schallschutz bei raumübergreifenden Decken-Hohlräumen einer Etage. Insbesondere bei zusätzlichem, erfindungsgemäßem Einbau von Löschsystemen.
- - Verringerter Aufwand für bauseitige Spachtelung bei Verwendung großflächigen Bauelementen.
- - Verkürzung des gesamten Baustellenbetriebes durch präzise, werkseitige Vorfertigung
- - Qualitativ hochwertige Bauweise. Unabhängig von Baustelleneinflüssen hinsichtlich Fachkräftemangel und Wettereinflüssen
- - Entlastung der Baustellenlogistik
- - Filigree concrete element which serves equally as a lost formwork and as a false ceiling.
- - Installation of various, eg building technical installations, eg heating / cooling pipes, without affecting the ceiling statics IN the mirror of the lower ceiling.
- - Cost reduction and (thermal / acoustic) performance increase in the statics liberated underlayment mirror which also allows a free planning and design of Rohrmäander and, even acoustically effective components.
- - By eliminating static tasks of the sub-ceiling, these can be built in particular with the use of appropriate reinforcement systems, "slimmer".
- - Lower operating costs in heating / cooling operation due to shorter reaction times, higher performance and more favorable dynamic values.
- - Creation of a level which, viewed from the ceiling, down a cavity bounded as the installation level, and / or ventilation level, etc. can serve.
- - By installing any pipe systems IN the mirror of the false ceiling, rather than the known suspended drywall systems, on the mirror ceiling, the built-in elements (pipes, etc.) in the event of fire, protected by the concrete of the mirror ceiling, exposed to no direct flame. Thus, the mirror of the false ceiling is at the same time protection against direct flame. An additional insulation layer for the function "fire protection in the cavity" is no longer required.
- - The installation of sound absorption bodies, does not affect the fire protection
- - The storage mass and nimble thermal level can be further optimized and / or executed without insulation materials.
- - Improved fire and sound insulation for ceiling-to-ceiling cavities of one floor. Especially with additional, inventive installation of extinguishing systems.
- - Reduced effort for on-site filling when using large-scale components.
- - Reduction of the entire construction site operation through precise, factory-made prefabrication
- - High quality construction. Independent of construction site influences regarding shortage of skilled workers and weather influences
- - Relief of construction site logistics
Konstruktion:Construction:
Erfindungsgemäß wird die Produktion einer filigranen Betonplatte vorgeschlagen welche in einer ersten Ausführungsvariante über eine Dämmstoffauflage beliebiger Stärke verfügt. Zur Verbindung der filigranen Unterdecke mit der über die Dämmstofflage betonierten Ortbetondecke werden z.B. einzelne z.B. bevorzugt aus Stahl gefertigte Verbinder, sogenannte „Pins“ oder „Wellanker“ vorgeschlagen. Die über die Dämmstofflage betonierte Ortbetondecke wird immer in der Gestallt ausgeführt dass das Gewicht der sich darunter befindlichen Unterdecke über die dafür vorgesehenen Verbindungen (z.B. Pins) in die Ortbetondecke einleitet. Die Einleitung der Kräfte kann dabei sowohl über die untere Bewehrung der Ortbetondecke erfolgen oder mittels anderen bekannten Verfahren in den Betonkörper der Ortbetondecke eingeleitet werden.According to the invention, the production of a filigree concrete slab is proposed which has a thickness of any thickness in a first embodiment variant. To connect the filigree false ceiling with the Ortbetondecke concreted on the insulating material layer are e.g. individual e.g. preferably made of steel connectors, so-called "pins" or "Wellanker" suggested. The in-situ concrete pavement, which is concreted over the insulating material layer, is always executed in the manner that the weight of the sub-ceiling underneath is introduced via the connections provided for this purpose (for example pins) into the in-situ concrete pavement. The introduction of the forces can be carried out both on the lower reinforcement of the Ortbetondecke or initiated by other known methods in the concrete body of the Ortbetondecke.
Erfindungsgemäß wurde gefunden das Alternativ oder ergänzende zu den Pins auch Gitterträger verwendet werden können. Diese Träger können zudem soweit über die z.B. aus Dämmstoff bestehende Beabstandung der Unterdecke zur Ortbetondecke herausragen, dass diese als Auflagerung und Abstandshalter für die untere(n) Bewehrungsebene(n) der über der Beabstandung angeordneten Ortbetondecke dienen.According to the invention, it has been found that the alternative or supplementary to the pins can also be used lattice girders. These supports can also be so far beyond the e.g. protrude from insulation existing spacing of the false ceiling to the Ortbetondecke that they serve as Auflagerung and spacers for the lower (n) reinforcement level (s) of the arranged above the spacing Ortbetondecke.
Grundsätzlich können über diese Träger und eine entsprechende Ausgestaltung der Beabstandung auch Stege gebildet werden welche sich beim Betonieren der Ortbetondecke ebenfalls mit Beton verfüllen. Bei entsprechender Ausbildung können diese Stege auch statisch wirksam ausgeführt werden. Solche statisch wirksamen Stege können unterstützend ausgebildet sein, so dass beispielsweise (Montage-)unterstützungsfreie Systeme entstehen und/oder die Statik, die der eigentlichen Ortbetondecke verbessern. Denkbar sind hier alle bekannten, insbesondere einachsige, statischen Möglichkeiten wie z.B. Vorspannsysteme oder Stahlträger usw.In principle, webs can also be formed on these supports and a corresponding configuration of the spacing which also fill with concrete during concreting of the Ortbetondecke. With appropriate training, these webs can also be performed statically effective. Such statically effective webs can be designed to be supportive, so that, for example, (assembly) support-free systems are created and / or the statics that improve the actual Ortbetondecke. Conceivable here are all known, in particular uniaxial, static possibilities such. Preload systems or steel beams etc.
In einer weitern bevorzugten Ausführungsvariante wird zur Beabstandung der filigranen Unterdecke alternativ zu Dämmstoffen ein System aus „Füßen / Stützen“ vorgeschlagen welches z.B. mit einer Platte abgedeckt auf der Baustelle auf Joche gelagert wird. Diese Platte kann in einer weiteren Ausführungsvariante ebenso werkseits, z.B. durch überbetonieren der ersten vorgefertigten Unterdecke oder in einer Produktionsvariante, durch deren Einwenden in ein zweites (Frisch-)Betonbrett welches dann entsprechend bewährt die Funktion der heute üblichen statisch wirksamen filigranen Unterdecke übernimmt, hergestellt werden.In a further preferred embodiment variant, a system of "feet / supports" is proposed for spacing the filigree sub-ceiling as an alternative to insulating materials which, e.g. with a plate covered at the construction site is stored on yokes. In a further embodiment, this plate may also be factory-made, e.g. by overcasting the first prefabricated sub-ceiling or in a production variant, by their objection in a second (fresh) concrete board which then takes over the function of the now customary statically effective filigree ceiling made according to proven.
In einer weiteren Ausgestaltung der filigranen Unterdecke wird vorgeschlagen in den Betonspiegel der Unterdecke ein Rohrsystem einzulassen welches reaktionsschnell und dem Wärmestrahlungsprinzip folgend gleichwohl zum Heizen und Kühlen verwendet werden kann. Dabei wird gefunden, dass es vorteilhaft ist den Betonspiegel möglichst schlank auszubilden um die Reaktionszeit und die Dynamik des Elementes zu steigern.In a further embodiment of the filigree sub-ceiling is proposed in the concrete mirror of the lower ceiling to engage a pipe system which can be used responsively and following the heat radiation principle nevertheless for heating and cooling. It is found that it is advantageous to form the concrete mirror as slim as possible in order to increase the reaction time and the dynamics of the element.
Als besonders Vorteilhaft wurde gefunden, dass die für die Decken benötigten Aussparungen, z.B. für Beleuchtung oder Absorberkörper als Öffnungen für die Bedienung des dahinter liegenden Installationsraumes dienen.It has been found to be particularly advantageous that the recesses required for the ceilings, e.g. for lighting or absorber body serve as openings for the operation of the underlying installation space.
Im Sinne des Brandschutzes wurde erfinderisch gefunden, dass diese Aussparungen mit einer dem Brandschutz nach geforderten Dicke mit z.B. Beton hinterlegten Schicht, überzogen sein können. Bevorzugt aber mit dem Werkstoff aus dem die werkseits, vorproduzierte Unterdecke beschaffen ist.For the purposes of fire protection, it has been inventively found that these recesses have a thickness required for fire protection according to the requirements of e.g. Concrete deposited layer, can be coated. Preferably, however, with the material from which the factory, prefabricated ceiling is provided.
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