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Die Erfindung betrifft eine Spannbeton-Holz-Verbundplatte, insbesondere zum Einsatz als Gebäude-Decken- oder Wandplatte, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 4.
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Solche Spannbeton-Platten und deren Herstellungsverfahren sind grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der
DE 103 51 989 Al. Sie weisen eine Längsarmierung in Form von vorgespannten Spannlitzen auf, die von einer Beton-Plattenlage umgeben sind. Aufgrund der Vorspannung der Spannlitzen kann die Platte in Spannrichtung Zugkräfte aufnehmen, obwohl das eigentliche Betonmaterial grundsätzlich eher druckbeaufschlagbar ist. Dabei sind eine untere, Zugkraft in Längs- und Querrichtung aufnehmende Holzlage aus einem Holzwerkstoff, insbesondere Konstruktionsvollholz, und eine darauf aus Beton gegossene, Druck- und Zugkraft aufnehmende Spannbetonlage vorgesehen. Letztere ist mit der Holzlage über Ausnehmungen in der Oberseite schubfest gekoppelt.
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Übliche Spannbeton-Deckenplatten werden mit Hilfe einer Fertigungsanlage produziert, bei der über eine große Länge die Spannlitzen vorgespannt über einen Fertigungsboden positioniert sind. Dann fährt ein Formlaufwagen mit seitlichen Formwänden und einem oben angeordneten Abzieher auf dem Formboden über die Spannlitzen hinweg und beschickt den so gebildeten Formhohlraum mit Beton, um quasi endlos eine Spannbeton-Plattenfertigung zu realisieren.
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Problematisch bei dieser üblichen Herstellungsweise ist die Tatsache, dass aufgrund des auf dem Formboden fahrenden Formlaufwagens keine Querarmierung unterhalb der Spannlitzen vorgesehen werden kann. Insofern ist die Tragkraft solcher Spannbeton-Platten in Querrichtung und damit die Plattenbreite begrenzt.
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Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine übliche Spannbeton-Platte so zu verbessern, dass eine Querarmierung realisiert werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebene Spannbeton-Holz-Verbundplatte gegeben, wonach die Ausnehmungen in der Holzlage zu deren schubfesten Kopplung mit der Spannbetonlage als einzelne, in Draufsicht im Wesentlichen runde, halbrunde, anderweitig abgerundete, langlochförmige oder polygonförmige, sich nicht über die komplette Breite der Holzlage erstreckende Vertiefungen mit seitlichen Hinterschneidungen ausgebildet sind. Da diese Ausnehmungen sich nicht über die komplette Breite der Holzlage erstrecken, ist auch keine durchgehende Schwächung des Querschnittes der Holzlage in Quer- und Längsrichtung zu verzeichnen. Insoweit ist die erfindungsgemäße Verbundplatte statisch verbessert. Die innige Kopplung zwischen Holz- und Spannbetonlage wird dabei durch die seitlichen Hinterschneidungen der Vertiefungen gewährleistet, da sich das in die Hinterschneidungen eingreifende Betonmaterial so in sehr stabiler Weise mit der Holzlage „verkrallen“ kann.
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Eine weitere Verbesserung der Spannbeton-Holz-Verbundplatte in statischer Hinsicht wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung erzielt, wonach in der Oberseite der Holzlage in Längsrichtung der Holz-Beton-Verbundplatte verlaufende Vertiefungskanäle in die Holzlage eingebracht werden. Darin verlaufen die Spannlitzen, die dann nach dem Gießen der Verbundplatte von in diese Vertiefungskanäle eingreifenden Betonrippen der Betonlage umschlossen werden. Dadurch kann neben der Holzlage selbst auch die Betonlage durch die tiefer angeordnete Zugbewehrung mit Hilfe der Spannlitzen für eine spannweitenvergrößernde Zugbelastungserhöhung beitragen. Die Vertiefungskanäle gehen vorzugsweise in Längsrichtung komplett durch die Holzlage durch und können sich dabei mit den Schwalbenschwanz-Vertiefungen schneiden. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Holzlage im Bereich dieser Vertiefungen ohnehin bereits im Querschnitt verringert ist, so dass dort die zusätzlichen Vertiefungskanäle keine weitere Querschnittsverringerung der Holzlage mit sich bringen.
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Der Erfindungsgegenstand kombiniert zusammenfassend die üblichen Vorteile einer Spannbeton-Platte mit einer normalen Holz-Beton-Verbundplatte, bei der die Unterseite optisch und raumklimatisch günstig aus einem Holzwerkstoff gefertigt ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Holzlage die Tragfähigkeit der Verbundplatte in Längsrichtung unterstützt, so dass bei gleicher Spanndrahtbewehrung eine erhöhte Tragkraft erzielt werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass durch die Brandverzögerung aufgrund der Holzlage die Spannlitzen in der Betonlage weiter nach unten an deren Unterseite rücken können, wodurch sich die Tragfähigkeit der Betonlage selbst bei gleicher Vorspannung der Spannlitzen weiter erhöht.
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Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Spannbeton-Holz-Verbundplatte sind in den abhängigen Ansprüchen 2 und 3 angegeben.
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Als statisch besonders vorteilhafte Formgebung der Vertiefungen hat sich ein trapezförmiger Querschnitt mit einer gegenüber ihrer Öffnung größeren Bodenseite gezeigt. Die ineinander greifenden Bereiche der Holz- und Betonlage bilden im Querschnitt im Bereich der Ausnehmungen also eine Art Schwalbenschwanz-Profil. Ein solcher Querschnitt ist dabei durch übliche Fräswerkzeuge in herstellungstechnischer Hinsicht einfacher Weise rationell zu fertigen. Die Vertiefungen selbst sind dabei vorzugsweise in einer Mehrzahl regelmäßig über Länge und Breite der Holz-Beton-Verbundplatte verteilt angeordnet. Die statisch vorteilhafte Verteilung lässt sich anhand der jeweiligen bautechnischen Maße, wie Spannweite und Breite der jeweiligen Holz-Beton-Verbundplatte unter Anwendung üblicher bautechnischer Berechnungen ermitteln.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von Spannbeton-Holz-Verbundplatten, insbesondere zum Einsatz als Gebäude-Decken- oder Wandplatte, nach Anspruch 4 mit einer unteren, Zugkraft in Längs- und Querrichtung aufnehmenden Holzlage aus einem Holzwerkstoff, insbesondere Konstruktionsvollholz, und einer darauf aus Beton gegossenen, Druckkraft-aufnehmenden Spannbetonlage, die mit der Holzlage über Ausnehmungen in der Oberseite schubfest gekoppelt ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch folgende Verfahrensmerkmale charakterisiert:
- - Bereitstellen eines Fertigungsbodens,
- - Auflegen einer Holzlage auf dem Fertigungsboden,
- - Aufspannen von unter Zugspannung stehenden Spannlitzen in Längsrichtung der herzustellenden Spannbeton-Holz-Verbundplatte horizontal über der Holzlage mithilfe einer Spanneinrichtung, wobei die Spannlitzen (13) in Vertiefungskanälen (10, 10') angeordnet werden, die in der Oberseite (5) der Holzlage (2) in Längsrichtung (LR) der Spannbeton- Holz-Verbundplatte verlaufen, komplett durchgehen und sich mit den Vertiefungen (6) schneiden,
- - Aufgießen von Betonmaterial auf die Holzlage unter Einschluss der Spannlitzen in den Vertiefungskanälen und Bilden der mit der Holzlage schubfest gekoppelten Spannbetonlage mithilfe einer Formeinrichtung, wobei das Betonmaterial in die mit seitlichen Hinterschneidungen ausgebildeten Vertiefungen eingreift,
- - Aushärten lassen der Spannbetonlage, und
- - Abtrennen der Spannlitzen von der Spanneinrichtung.
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In vorteilhafter Weise wird bei diesem Herstellungsverfahren an sich die übliche Produktionstechnik für Spannbeton-Platten verwendet, wobei jedoch die Holzlage als Teil der Formeinrichtung dient und als sogenannte „verlorene Schalung“ im fertigen Produkt das untere, eine Querarmierung der Spannbetonplatte gewährleistende Konstruktionselement bildet. Hier ergibt sich also zwischen Verfahren und Produkteigenschaften ein Synergieeffekt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens können für die gleichzeitige Herstellung mehrerer Spannbeton-Holz-Verbundplatten mehrere plattenförmige Holzlagen in Längsrichtung aneinandergereiht auf dem Fertigungsboden aufgelegt und durch durchgehende Spannlitzen überspannt werden. Vorzugsweise sind dabei mehrere Holzlagen durch eine durchgehende Holzbahn gebildet, die zusammen mit der durchgehend aufgebrachten Spannbetonlage nach deren Aushärten auf die Solllänge einer jeweiligen Platte abgelängt wird.
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Durch diese Produktionsvariante kann quasi eine Endlosfertigung von Spannbeton-Holz-Verbundplatten realisiert werden.
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Dabei kann dann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens das Betonmaterial für die Spannbetonlage mittels eines üblichen, für die Endlosfertigung von Spannbeton-Platten verwendeten Formlaufwagens aufgebracht und zur Bildung der Spannbetonlage in Form gebracht werden. Dementsprechend können also erfindungsgemäße Spannbeton-Holz-Verbundplatten auch auf üblichen, bereits verfügbaren Spannbeton-Platten-Fertigungsanlagen hergestellt werden.
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Falls das Zersägen der auf solchen üblichen Anlagen endlos hergestellten Verbundplattensträngen zum Ablängen auf gewünschte Solllängen der einzelnen Platten vermieden werden soll oder eine übliche Endlos-Strangfertigungsanlage für Spannbeton-Platten gar nicht verfügbar ist, kann gemäß einer alternativen Ausführungsform auf jeder der einzelnen Holzlagen jeweils ein Formkasten mit Hilfe von auf die Holzlage gesetzten Längs- und Querseitenwänden gebildet werden, wobei dann die Spannlitzen gemeinsam durch alle Formkästen über Durchgänge in den Quer-Seitenwänden geführt sind. Hier wird also in jedem Formkasten eine Spannbeton-Holz-Verbundplatte für sich endgefertigt, wobei das jeweilige Endmaß bereits durch den Formkasten selbst vorgegeben wird. Für die Vereinzelung der Verbundplatten genügt es, die durchgezogenen Spannlitzen zu durchtrennen. Der Boden des Formkastens ist wieder durch eine Holzlage als verlorene Schalung gebildet.
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Für die Durchführung der Spannlitzen durch die erwähnten Formkästen können als Durchgänge nach unten offene Schlitze verwendet werden, so dass in der Fertigungsanlage zuerst die Spannlitzen gezogen und anschließend die Formkästen durch Aufsetzen der Quer-Seitenwände von oben zusammengebaut werden können. Die offenen Zonen dieser Schlitze können nach dem Aufsetzen der Quer-Seitenwände auf die jeweilige Holzlage und Spannlitzen dann durch Füllstücke gegen ein Austreten von Betonmaterial geschlossen werden. Damit sind eine saubere Produktion der Verbundplatten und eine ebene Ausgestaltung der Seitenränder deren Betonlage gewährleistet.
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In verfahrenstechnisch vorteilhafter Weise werden die Spannlitzen über Umlenksättel in ihrer Höhe eingestellt und an die wegen der Holzlage notwendige höhere Position angepasst.
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Um die zulassungstechnisch notwendige Überdeckung für die Spannlitzen zu gewährleisten, können die nicht von der Spannbetonlage eingebetteten Enden der Spannlitzen einer jeden Spannbeton-Holz-Verbundplatte nachträglich in Beton eingebettet werden. Dabei können die über den Rand der Spannbetonlage seitlich vorstehende Holzlage und ein davorgesetztes Schalbrett auf einfache Weise einen Formhohlraum für das Umgießen der Spannlitzen-Enden bilden.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
- 1 einen schematischen Vertikal-Querschnitt durch eine Spannbeton-Holz-Verbundplatte in einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine Draufsicht auf die Holzlage einer Spannbeton-Holz-Verbundplatte,
- 3 einen vergrößerten Detailquerschnitt entlang der Schnittlinie III-III nach 2,
- 4 eine schematische Teil-Seitenansicht einer Endlos-Fertigungsanlage mit Formlaufwagen,
- 5 eine schematische Teil-Seitenansicht einer Herstellungsanlage in einer zweiten Ausführungsform ohne Formlaufwagen,
- 6 eine Seitenansicht einer in der Anlage gemäß 5 verwendeten Quer-Seitenwand des Formkastens, und
- 7 einen schematischen Teil-Seitenschnitt eines Formkastens mit einem Formhohlraum für den Verguss von Spannlitzen-Enden.
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Wie aus 1 hervorgeht, weist die gezeigte Spannbeton-Holz-Verbundplatte 1 eine untere, Zugkraft-aufnehmende Holzlage 2 aus einem Konstruktionsvollholz sowie eine darauf aus Betonmaterial gegossene, Druckkraft-aufnehmende Betonlage 3 auf. Wie aus den 2 und 3 deutlich wird, sind die Holzlage 2 und Betonlage 3 durch Ausnehmungen 4 in der Oberseite 5 der Holzlage 2 schubfest gekoppelt, welche Ausnehmungen im gezeigten Fall jeweils durch eine in Draufsicht langlochförmige Vertiefung 6 mit trapezförmigem Querschnitt gebildet sind. Dementsprechend ist die Bodenseite 7 der Vertiefung 6 größer als die Öffnung 8 oben und es sind seitliche Hinterschneidungen 9 in den Öffnungen 8 gebildet. Letztere sind, wie aus 2 deutlich wird, regelmäßig über Länge und Breite der Holzlage 2 verteilt angeordnet, wobei jedoch diese Öffnungen 8 nicht über die komplette Breite B der Holzlage 2 verlaufen.
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Wie aus den 1 bis 3 ferner deutlich wird, sind in der Oberseite 5 der Holzlage 2 in Längsrichtung LR verlaufende, komplett durchgehende Vertiefungskanäle 10 vorgesehen, die gegenüber der Tiefe der Ausnehmungen 4 jedoch etwas geringer ausfallen. Einige der Vertiefungskanäle 10 schneiden die Vertiefungen 6, andere Vertiefungskanäle 10' verlaufen zwischen diesen und weisen eine größere, z.B. mit der Tiefe der Ausnehmungen 4 etwa übereinstimmende Tiefe auf (siehe 3). In den Vertiefungskanälen 10, 10' sind Spannlitzen angeordnet (siehe 1 für die Vertiefungskanäle 10), die durch die auf die Holzlage 2 aufgegossene Betonlage 3 umschlossen werden und damit in den in den Vertiefungskanälen 10 ausgebildeten Betonrippen 11 der Betonlage 3 zu deren Zugkrafterhöhung eingebettet sind.
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In 1 sind weiterhin in Längsrichtung LR durchgehende weitere Spannlitzen 13 im oberen Querschnittsbereich der Betonlage 3 dargestellt.
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Anhand der 4 ist nun eine erste Produktionsvariante für die Herstellung einer Spannbeton-Holz-Verbundplatte zu erläutern. So wird auf einem bereitgestellten Fertigungsboden 14 die Holzlage 2 aufgelegt, bei der es sich um einzelne, aneinandergereihte Holzplatten oder beispielsweise über Keilverzahnungen aneinandergeklebter Plattenabschnitte zur Bildung einer durchgehenden Holzlage 2 handelt. Vor den querseitigen Rändern 15 sind auf dem Fertigungsboden 14 Umlenksättel 16 gesetzt, über die die Spannlitzen 13 in zwei unterschiedlichen Höhen horizontal oberhalb der Holzlage 2 hinweg geführt werden. Die beiderseitigen Enden 17 der Spannlitzen 13 sind dann in einer Spanneinrichtung SP mit Spannböcken 18 fixiert, wo über entsprechende Zugvorrichtungen 19 die Spannlitzen 13 unter die gewünschte Zugspannung gesetzt werden können.
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Auf die so aufgespannten Spannlitzen 13 wird dann mit Hilfe einer Formeinrichtung Betonmaterial auf die Holzlage 2 unter Einschluss der Spannlitzen 13 aufgegossen, das sich mit den Vertiefungen 6 in der Oberseite 5 der Holzlage 2 innig verbindet. Die Spannbetonlage 3 härtet dann aus und die Spannlitzen 13 können von der Spanneinrichtung SP abgetrennt werden.
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Wie in 4 gestrichelt angedeutet ist, findet hier eine Endlosfertigung mit Hilfe des Formlaufwagens 20 statt, der auf dem Fertigungsboden 14 mit zwei seitlichen, vertikalen Längsformflanken und einem die Oberseite 21 bildenden, in Querrichtung horizontal verlaufenden Abzieher 22 einen entsprechenden „Materialkuchen“ um die Spannlitzen 13 aufbringt. Dabei wird über eine Beschickungsvorrichtung 23 das Betonmaterial von oben kontinuierlich während des Laufgangs des Formlaufwagens 20 zugeführt.
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Bei dieser Endlosfertigung werden aus dem Verbundplattenstrang dann die jeweiligen Spannbeton-Holz-Verbundplatten durch Sägeschnitte in Querrichtung abgelängt.
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In 5 und 6 ist ein diskontinuierliches Fertigungsverfahren ohne Formlaufwagen zu erläutern. Hinsichtlich der Beschreibung des Fertigungsbodens 14 und der Positionierung der Spannlitzen 13 mit Hilfe der aus Spannböcken 18 und Zugvorrichtungen 19 bestehenden Spanneinrichtung SP und der Umlenksättel 16 kann auf die Beschreibung der 4 verwiesen werden.
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Im Unterschied dazu sind nun einzelne Holzlagen 2 auf den Fertigungsboden 14 aufgelegt. Auf der Oberseite 5 werden dann zur Bildung eines Formkastens 24 jeweils Längs- und Querseitenwände 25, 26 aufgesetzt und befestigt. Wie in diesem Zusammenhang aus 6 deutlich wird, können aufgrund der an den Positionen der Spannlitzen 13 in die Querseitenwände 26 eingearbeiteten Durchgänge 27 in Form von nach unten offenen Schlitzen die Querseitenwände 26 von oben über die fertigmontierten Spannlitzen 13 geschoben und auf die Holzlage 2 aufgesetzt werden. Die offenen Zonen zwischen den Spannlitzen und gegebenenfalls zur Holzlage 3 hin werden durch ein Füllstück 28 jeweils so geschlossen, dass ein Austreten von Betonmaterial aus dem Formkasten 24 beim Gießen der Spannbetonlage 3 unterbunden wird.
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Nach dem Füllen, Verdichten und Abziehen des Betonmaterials 29 im jeweiligen Formkasten 24 kann dieses aushärten. Dabei findet wieder die feste Kopplung zwischen Spannbetonlage 3 und Holzlage 2 über die anhand der 1 bis 3 erörterten Ausnehmungen 4 statt.
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Wie aus 5 hervorgeht, sind die Längs- und Querseitenwände 25, 26 gegenüber den Rändern der Holzlage 2 nach innen versetzt positioniert. Damit stehen die Holzlagen 2 über die Spannbetonlage 3 einer jeden Verbundplatte 1 hinaus.
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Nach dem Aushärten des Betonmaterials können die Seitenwände 25, 26 abgenommen und die Spannlitzen 13 jeweils so abgetrennt werden, dass ihre Enden 30 oberhalb der überstehenden Bereiche der Holzlage 2 angeordnet sind. Diese Enden 30 können dann nachträglich in Beton eingebettet werden, wie dies in 7 dargestellt ist. Dazu wird seitlich an die Holzlage 2 ein aufrechtstehendes Schalbrett 31 angeschraubt, wodurch ein Formhohlraum 32 gebildet wird, der mit Betonmaterial 33 unter Umhüllung der Spannlitzen-Enden 30 mit der vorgeschriebenen Überdeckung verfüllt werden kann. Nach dem Aushärten des Betons kann das Schalbrett 31 abgenommen werden. Die Holzlage 2 bildet auch hier mit ihrem Bereich unterhalb des Betonmaterials 33 eine verlorene Schalung.
