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Die Erfindung betrifft ein Schalungselement zur Bildung einer verlorenen Schalung zum Betonieren eines Fundaments eines Gebäudes sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Betonfundaments eines Gebäudes nach den Oberbegriffen der nebengeordneten Ansprüche.
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Es ist bekannt, zur Herstellung eines Betonfundaments eines Gebäudes, beispielsweise zur Herstellung einer Beton-Bodenplatte eines Gebäudes, eine verlorene Schalung einzusetzen. Diese kann beispielsweise mineralische oder metallische Schalungselemente umfassen, die durch Aneinanderfügen zu einfachen Konstruktionen in Form des Grundrisses des herzustellenden Fundaments verbaut werden. Die Höhe der verlorenen Schalung ist dabei auf die Höhe des Fundaments, beispielsweise der Bodenplatte, abgestimmt. Nach dem Abgießen des Fundaments aus Beton verbleiben die Schalungselemente der verlorenen Schalung in dem Fundament zurück.
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Die
DE 10 2004 058 795 B4 offenbart ein einstückiges Schalungselement, welches den Raum, in den der Beton für das Fundament gegossen wird, umgibt. Das Schalungselement weist einen ersten horizontalen Schalungsabschnitt auf, der auf den vorbereiteten Grund der Baustelle aufgelegt wird. An den ersten horizontalen Schalungsabschnitt ist ein zweiter „rinnenförmiger“ Schalungsabschnitt angeformt, der im Wesentlichen die Form eines liegenden U aufweist und dessen in Gebrauchslage vertikale Weite der Höhe des herzustellenden Fundaments entspricht. Das Schalungselement der
DE 10 2004 058 795 B4 ist aus Polyethylen hergestellt und relativ komplex aufgebaut mit zusätzlichen stabförmigen Aussteifungselementen, da es sonst nicht ausreichend steif wäre.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schalungselement bereitzustellen, welches möglichst einfach aufgebaut ist, preiswert hergestellt werden kann und möglichst stabil ist. Auch eine entsprechend einfaches Verfahren zur Herstellung eines Betonfundaments soll zur Verfügung gestellt werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Schalungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Betonfundaments mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben.
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Durch die Erfindung wird ein von der Seite gesehen im Wesentlichen L-förmiges Schalungselement bereitgestellt, welches insoweit auch als „Schalungswinkel“ bezeichnet werden kann. Dadurch, dass die beiden Schalungsabschnitte insgesamt im Wesentlichen flächig, also insgesamt im Wesentlichen eben bzw. plattenartig ausgebildet sind, weisen sie die für die kostengünstige Herstellung aus Beton erforderliche einfache Geometrie auf. Indem sie aus Beton hergestellt sind, wird ein Schalungselement geschaffen, welches aus einem mineralischen Material hergestellt ist und welches sich somit sehr gut mit dem Beton des Fundaments verbindet, also selbst im Grunde Teil des Fundaments wird und somit Fundamentfunktion übernimmt.
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Der Werkstoff „Beton“ ist darüber hinaus so ausreichend stabil, dass er ohne Abstützung von außen dem Betonierdruck während der Betonnage standhalten kann, und somit während der Verarbeitung nicht auseinanderbricht. Auch ist das erfindungsgemäße Schalungselement so ausreichend stabil, dass es problemlos auf die Baustelle transportiert werden kann. Durch die flächige und insgesamt im Wesentlichen dünnwandige plattenartige Gestaltung der Schalungsabschnitte wird außerdem das Gewicht des Bauteils gering gehalten, sodass es händisch auf der Baustelle verarbeitet werden kann.
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Erreicht wird dies konkret durch ein Schalungselement zur Herstellung einer verlorenen Schalung zum Betonieren eines Fundaments eines Gebäudes, umfassend einen ersten insgesamt flächigen Schalungsabschnitt und einen zweiten insgesamt flächigen Schalungsabschnitt. Die beiden Schalungsabschnitte haben insoweit also die Form einer im Wesentlichen und insgesamt ebenen Platte. Sie sind einstückig miteinander verbunden, also beispielsweise in einem Arbeitsgang aus einem zunächst „flüssigen“ Beton hergestellt, der dann aushärtet. Der Verbindungsbereich zwischen den beiden Schalungsabschnitten kann außen eine relativ prägnante Kante aufweisen, wohingegen er innen eher abgerundet oder stufenförmig sein kann.
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Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Schalungselement im Wesentlichen im 3D-Druck hergestellt ist. In Frage kommt hier beispielsweise ein sogenannter RSP-Prozess (Robotic Shotcrete Printing), bei dem ein Spritzbeton eingesetzt wird. Hierbei wird mittels eines durch einen Roboter bewegten Spritzkopfes der Spritzbeton Schicht für Schicht in der gewünschten Weise aufgetragen und hierdurch das Bauteil schichtweise aufgebaut. Die äußere Gestalt kann hierbei durch einen sehr simplen Rahmen, in den der Spritzbeton eingespritzt wird, vorgegeben werden. Ein solches Schalungselement kann in großen Stückzahlen sehr schnell und sehr preiswert hergestellt werden, ohne dass eine komplexe Spritzgussform erforderlich ist.
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Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste flächige Schalungsabschnitt und der zweite flächige Schalungsabschnitt in Gebrauchslage zu dem Fundament hin einen Winkel im Bereich von ungefähr 60-120°, vorzugsweise einen Winkel von ungefähr 90° einschließen. Somit lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Schalungselement sowohl eine klassische vertikale Randfläche einer Bodenplatte realisieren, als auch beispielsweise eine nach innen oder nach außen geneigte Randfläche, was in einzelnen Anwendungsfällen gewünscht sein kann.
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Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste flächige Schalungsabschnitt in Gebrauchslage im Wesentlichen horizontal und in der Draufsicht eine Kontur eines Trapezes, vorzugsweise eines gleichschenkligen Trapezes aufweist, vorzugsweise mit einem Trapezwinkel von ungefähr 45°. Mit derartigen Schalungselementen kann auf sehr einfache Art, und Weise und ohne dass eine Nachbearbeitung auf der Baustelle notwendig ist, eine Ecke des Fundaments bzw. der Bodenplatte geschaltet werden. Gleichwohl wird durch den ersten flächigen Schalungsabschnitt eine ausreichende Standfläche und somit eine zuverlässige Positionierung des Schalungselements gewährleistet.
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Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste flächige Schalungsabschnitt und/oder der zweite flächige Schalungsabschnitt eine variable Wandstärke aufweist. Dies gestattet eine Reduktion der für die Herstellung eines Schalungselements notwendigen Menge an Beton, wodurch das Gewicht des Schalungselements reduziert und somit dessen Handhabung auf der Baustelle und beim Transport vereinfacht werden kann. Auch werden die Kosten für die Herstellung des Schalungselements gesenkt, da zur Herstellung eines Schalungselements weniger Material eingesetzt werden muss.
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Bei einer Weiterbildung hierzu ist vorgesehen, dass mindestens ein Schalungsabschnitt mindestens einen sich insgesamt im Wesentlichen parallel zu einer abragenden Erstreckungsrichtung des Schalungsabschnitts erstreckenden Verstärkungsabschnitt mit einer insgesamt größeren Wandstärke als ein benachbarter Abschnitt aufweist, vorzugsweise wobei die Wandstärke und/oder eine Breite des Verstärkungsabschnitts zum abragenden Rand des Schalungsabschnitts hin abnimmt. Oder, mit anderen Worten: die Wandstärke variiert im Wesentlichen in einer Richtung quer zur abragenden Erstreckungsrichtung eines Schalungsabschnitts. Hierdurch wird trotz der örtlichen Reduktion der Wandstärke eine ausreichende Steifigkeit eines Schalungsabschnitts um eine quer zur abragenden Erstreckungsrichtung verlaufende Achse sichergestellt. Ferner ist es möglich, den statisch notwendigen Querschnitt des Schalungselements so zu optimieren, dass nicht zu viel Beton verwendet wird.
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Als abragende Erstreckungsrichtung wird dabei jene Richtung verstanden, in der sich ein Schalungsabschnitt von dem Verbindungsbereich mit dem anderen Schalungsabschnitt aus erstreckt. Die Variation der Wandstärke folgt vorzugsweise einem bestimmten sich wiederholenden Muster, beispielsweise einer Wellenform bzw. länglichen Verdickungen. Insbesondere im Zusammenhang mit der oben erwähnten Herstellung des Schalungselements im 3D-Druck kann die Variation der Wandstärke durch eine entsprechende unebene Ausgestaltung der „konkaven“ Innenseite des Schalungselements geschaffen werden, wohingegen die „konvexe“ Außenseite des Schalungselements eben bzw. glatt und durch den oben erwähnten Rahmen vorgegeben sein kann.
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Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass mindestens der erste flächige Schalungsabschnitt mindestens eine Durchgangsöffnung zum Einführen eines Befestigungselements aufweist. Dies gestattet eine einfache Befestigung des Schalungselements auf der Baustelle beispielsweise mittels mindestens eines Erdankers.
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Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Schalungselement eine Armierung aufweist. Hierdurch wird die Steifigkeit des Schalungselements nochmals erhöht. Die Armierung kann metallisch sein, beispielsweise klassische Elemente aus Baustahl umfassen, kann jedoch auch nichtmetallisch sein, also beispielsweise Kunststofffasern oder Armierungselemente, insbesondere stabförmige Armierungselemente, mit Kunststofffasern umfassen. Auch weitere nicht-metallische Materialien, beispielsweise Basalt, Carbon, Glasfaser, textile Bewehrungen, etc., können verwendet werden.
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Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Außenseite eine geringere Rauigkeit als eine Innenseite aufweist. Die erhöhte Rauigkeit auf der „konkaven“ Innenseite des Schalungselements sorgt für eine innige Verbindung mit dem zur Herstellung des Fundaments einzufüllenden Beton. Durch die raue Oberfläche an der Innenseite wird eine ausgezeichnete Verbundwirkung zwischen Schalungselement als „verlorener Schalung“ und dem Ortbeton gewährleistet, so dass das Schalungselement als „tragendes“ Bauteil im Verbund mit dem Ortbeton angesetzt werden kann. Die geringere Rauigkeit auf der „konvexen“ Außenseite des Schalungselements erleichtert die händische Handhabung.
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Das erfindungsgemäß vorgesehene Verfahren zur Herstellung eines Betonfundaments eines Gebäudes umfasst die folgenden Schritte: a. Herstellen einer ebenen Bodenfläche, b. Platzieren von Schalungselementen nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche auf der Bodenfläche entsprechend einer gewünschten Außenkontur des Betonfundaments, und c.
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Einfüllen von Beton in den von den Schalungselementen begrenzten Raum. Die Bodenfläche kann dabei unmittelbar der eine auf einen Untergrund ausgebrachte Schotterschicht sein oder durch eine lastabtragende Dämmung bereitgestellt werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Schalungselements in Gebrauchslage, mit einem ersten flächigen horizontalen Schalungsabschnitt und einem zweiten flächigen vertikalen Schalungsabschnitt;
- 2 eine Ansicht von vorne auf das Schalungselement von 1;
- 3 eine Ansicht von oben auf das Schalungselement von 1;
- 4 eine Ansicht von der Seite auf das Schalungselement von 1;
- 5 eine perspektivische Darstellung eines Bereichs einer verlorenen Schalung zum Betonieren eines Fundaments unter Verwendung des Schalungselements der 1-4;
- 6 eine Ansicht von oben auf die verlorene Schalung von 5;
- 7 eine perspektivische Darstellung von schräg unten und vorne einer schmaleren Ausführungsform eines Schalungselements in Gebrauchslage;
- 8 eine perspektivische Darstellung von schräg oben und vorne des Schalungselements von 7; und
- 9 eine perspektivische Darstellung von schräg oben und hinten des Schalungselements von 7.
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Nachfolgend tragen funktionsäquivalente Elemente und Bereiche in unterschiedlichen Figuren und unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen. Außerdem sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle möglichen Bezugszeichen in allen Figuren eingezeichnet.
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Ein Schalungselement zur Bildung einer verlorenen Schalung zum Betonieren eines Fundaments eines Gebäudes trägt in den Figuren insgesamt das Bezugszeichen 10. Das Schalungselement 10 ist vorliegend als rechtwinkliger Schalungswinkel ausgebildet mit einem ersten Schalungsabschnitt 12 und einem zweiten Schalungsabschnitt 14. In der dargestellten Gebrauchslage des Schalungselements 10 ist der erste Schalungsabschnitt horizontal und ist der zweite Schalungsabschnitt vertikal. Zu dem zu betonierenden Fundament (nicht gezeichnet) hin schließen bei der vorliegend gezeigten Ausführungsform die beiden Schalungsabschnitte 12 und 14 somit einen Winkel 16 (4) im Bereich von ungefähr 90° ein. Bei anderen nicht gezeigten Ausführungsformen kann der Winkel 16 im Bereich von ungefähr 60-120° liegen.
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Wie aus den Figuren ersichtlich ist, werden beide Schalungsabschnitte 12 und 14 durch im Wesentlichen flächige und relativ dünne Platten gebildet. Ferner sind die beiden Schalungsabschnitte 12 und 14 aus Beton hergestellt, und zwar mittels eines 3D-Druckverfahrens. In Frage kommt hier beispielsweise ein sogenannter RSP-Prozess (Robotic Shotcrete Printing), bei dem ein Spritzbeton eingesetzt wird. Hierbei wird mittels eines durch einen Roboter bewegten Spritzkopfes der Spritzbeton Schicht für Schicht von unten nach oben in der gewünschten Weise aufgetragen und hierdurch das Bauteil schichtweise aufgebaut (der schichtweise Aufbau ist in den Figuren durch Linien 17 angedeutet). Die äußere Gestalt kann hierbei durch einen sehr simplen Rahmen, in den der Spritzbeton eingespritzt wird, vorgegeben werden.
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Wie beispielsweise aus den 2-4 und 7-9 ersichtlich ist, kann mittels eines solchen 3D-Druckverfahrens und eines Rahmens, in den der Spritzbeton eingespritzt wird, realisiert werden, dass die Schalungsabschnitte 12 und 14 eine variable Wandstärke aufweisen, wie weiter unten noch stärker im Detail dargestellt werden wird, und dass eine Außenseite 18 des Schalungselements 10 eine geringere Rauigkeit als eine Innenseite 20 aufweist.
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Der vertikale zweite Schalungsabschnitt 14 hat in der Ansicht von vorne bzw. Draufsicht (vergleiche 2) eine im Wesentlichen rechteckige Form. Dagegen hat der in Gebrauchslage horizontale Schalungsabschnitt 12 in Gebrauchslage in der Draufsicht (vergleiche 3) die Kontur eines Trapezes, vorliegend beispielhaft eines gleichschenkligen Trapezes und vorliegend beispielhaft mit einem Trapezwinkel 22 von ungefähr 45°. Der erste Schalungsabschnitt 12 und der zweite Schalungsabschnitt 14 sind in einem Verbindungsbereich 24 des Schalungselements 10 einstückig miteinander verbunden. Man erkennt beispielsweise aus 3, dass eine maximale Breite 26 des ersten Schalungsabschnitts 12 im Verbindungsbereich 24 kleiner ist als eine maximale Breite 28 des zweiten Schalungsabschnitts 14 in dem Verbindungsbereich 24.
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Wie bereits oben erwähnt wurde, weisen beide Schalungsabschnitte 12 und 14 eine variable Wandstärke auf. Um dies besser erläutern zu können, wird zunächst eine sog. „abragende Erstreckungsrichtung“ definiert. Diese ist beispielhaft in den 1 und 4 für den ersten Schalungsabschnitt 12 durch einen Pfeil 30 und für den zweiten Schalungsabschnitt 14 durch einen Pfeil 32 symbolisiert. Beide Schalungsabschnitte 12 und 14 weisen vorliegend beispielhaft jeweils drei sich insgesamt im Wesentlichen parallel zur jeweiligen Erstreckungsrichtung 30 bzw. 32 erstreckende Verstärkungsabschnitte 34 auf.
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Diese werden durch sich zur Innenseite 20 des Schalungselements 10 hin erstreckende konvexe Verdickungen gebildet, die eine insgesamt größere Wandstärke 36 aufweisen als die Wandstärke 38 der benachbarten Abschnitte 40. Eine Breite 42 der Verstärkungsabschnitte 34 nimmt in der Erstreckungsrichtung 30 bzw. 32 gesehen zu einem jeweiligen abragenden Rand 44 bzw. 46 des Schalungsabschnitts 12 bzw. 14 hin ab. Die Verstärkungsabschnitte 34 können bei dem oben erwähnten 3D-Druckverfahren beispielsweise durch ein zyklisches Auf- und Abfahren des verwendeten Druckkopfes erreicht werden.
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Bei der vorliegend gezeigten beispielhaften Ausführungsform weisen die Schalungsabschnitte 12 und 14 eines Schalungselements 10 jeweils drei Verstärkungsabschnitte 34 auf. Es versteht sich, dass bei anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen auch mehr oder weniger Verstärkungsabschnitte vorhanden sein können. Auch können die Verstärkungsabschnitte eine konstante Breite aufweisen oder eine andere Außenkontur bzw. Außenform haben. Ferner sind in der beigefügten Zeichnung die Ränder der Schalungselemente 10 exakt gerade gezeichnet. Es versteht sich, dass in der Praxis die Ränder auch unregelmäßig und/oder gekrümmt sein können.
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Wie in 3 beispielhaft angedeutet ist, können beispielsweise im in Gebrauchslage horizontalen ersten Schalungsabschnitt 12 vorliegend beispielhaft zwei und nur gestrichelt angedeutete Durchgangsöffnungen 48 vorhanden sein. Diese können beispielsweise dazu dienen, das Schalungselement 10 mittels eines Erdankers am Boden zu befestigen. Grundsätzlich sind auch weniger oder mehr Durchgangsöffnungen möglich.
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Ferner kann das Schalungselement 10 eine Armierung aufweisen, beispielsweise aus Stahl und/oder aus Kunststoff, beispielsweise Carbon oder Glasfaser, und/oder aus Basalt und/oder einem textilen Material. Diese kann bei dem oben erwähnten 3D-Druckverfahren eingelegt werden.
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Wie aus den 5 und 6 ersichtlich ist, können die Schalungselemente 10 zur Bildung einer verlorenen Schalung 50 zum Betonieren eines Fundaments (beispielsweise einer Bodenplatte, nicht gezeichnet) eines Gebäudes eingesetzt werden. Hierzu wird üblicherweise wie folgt vorgegangen: in einem ersten Schritt wird eine ebene Bodenfläche hergestellt, beispielsweise in Form einer lastabtragenden Dämmung oder einer auf einen Untergrund ausgebrachten Schotterschicht. Dann werden die Schalungselemente 10 auf der Bodenfläche entsprechend einer gewünschten Außenkontur des Betonfundaments platziert.
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Wie aus den 5 und 6 ersichtlich ist, wird durch die Trapezform der ersten Schalungsabschnitte 12 sowie deren geringere maximale Breite 26 im Verbindungsbereich 24 die Herstellung eines 90°-Eckbereichs 52 der verlorenen Schalung 50 erheblich erleichtert. Es können somit sowohl für die Eckbereiche 52 der verlorenen Schalung 50 als auch für gerade verlaufende Bereiche 54 der verlorenen Schalung 50 die gleichen Schalungselemente 10 verwendet werden. Es versteht sich, dass die oben beschriebenen Schalungselemente 10 sowohl zur Herstellung eines Fundaments (Bodenplatte) mit lastabtragender Dämmung als auch ohne lastabtragende Dämmung verwendet werden können.
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Das Schalungselement 10 der 7-9 ist schmaler als jenes der vorhergehenden Figuren, unterscheidet sich im Übrigen aber nicht von jenem der 1-6.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004058795 B4 [0003]
