DE102022118719A1

DE102022118719A1 - Intermodulares verbindungssystem zur verbindung von raummodulen in einem mehrgeschossigen raummodulgebäude in holzbauweise

Info

Publication number: DE102022118719A1
Application number: DE102022118719.5A
Authority: DE
Inventors: N. C. Parthasarathy Nagaraj; Prianka Nagaraj
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-07-26
Filing date: 2022-07-26
Publication date: 2024-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein intermodulares Verbindungssystem zur Verbindung von Raummodulen im Bereich des mehrgeschossigen Bauens mit Raummodulen in Holzbauweise, wobei das Raummodulgebäude mehrere entlang einer Horizontalachse nebeneinander und mehrere entlang einer Vertikalachse übereinander angeordnete Raummodule umfasst und jedes der Raummodule jeweils ein Bodenelement, ein Deckenelement und eine Wandung aufweist, die zusammen einen Modulinnenraum umgeben, der sich entlang einer Raumachse erstreckt. Die Raummodule weisen auf ihrer Oberseite und Unterseite Formschlusselemente auf, wobei die Formschlusselemente auf der Oberseite komplementär zu den Formschlusselementen auf der Unterseite ausgebildet sind und miteinander in Eingriff stehend eine Formschlussverbindung zwischen übereinanderliegenden Raummodulen bilden, wobei der Formschluss längs und/oder quer zur Horizontalachse wirkt. Zusätzlich ist zwischen den Wandungen nebeneinanderliegender Raummodule mindestens ein Knotenelement angeordnet, das mit Befestigungsmitteln an den Wandungen befestigt und gegen diese vorgespannt einen form- und kraftschlüssigen Verbindungsknoten zwischen den nebeneinanderliegenden Raummodulen bildet, wobei der Form- und Kraftschluss längs zur Vertikalachse wirkt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein intermodulares Verbindungssystem zur Verbindung von Raummodulen im Bereich des mehrgeschossigen Bauens mit Raummodulen in Holzbauweise. Weiterhin betrifft die Erfindung unter anderem ein mehrgeschossiges Raummodulgebäude in Holzbauweise mit mehreren nebeneinander und übereinander angeordneten Raummodulen, die durch das intermodulare Verbindungssystem miteinander verbunden sind, sowie ein Raummodul, das zur intermodularen Verbindung mithilfe des intermodularen Verbindungssystems eingerichtet ist.
Hintergrund der Erfindung
Das mehrgeschossige Bauen mit Raummodulen in Holzbauweise gewinnt in der Entwicklung des modernen Bauens aus ökologischen und ökonomischen Gründen zunehmend an Bedeutung.
Raummodule, auch als Raumzellen bezeichnet, in Holzbauweise bieten im Vergleich zu Modulkonstruktionen aus anderen Materialien unter anderem eine vorteilhafte Flexibilität und Variabilität, wirtschaftliche Fertigung und kurze Bauzeiten durch einen hohen Vorfertigungsgrad, leichte Rückbaubarkeit durch lösbare Verbindungen und hohe Recyclingfähigkeit.
Die Raummodulbauweise in Holz hat sich daher mittlerweile zu einem eigenen Lösungsansatz für verschiedene Arten von Wohn- und Nutzgebäuden entwickelt. Mehrgeschossige Raummodulgebäude in Holzbauweise mit mehreren 100 Raummodulen, die sich in der Höhe über fünf Geschosse oder mehr erstrecken, sind möglich. So, wie der Begriff hier verwendet wird, schließt „Holzbauweise“ auch Mischkonstruktionen ein, bei denen Raummodule, die überwiegend aus Holz gefertigt sind, mit weiteren Baumaterialien wie z. B. Stahlbeton in Sockeln, Rückwänden oder Treppenhäusern kombiniert werden.
Bei der Modulmontage werden die Raummodule mithilfe eines Krans an ihren Bestimmungsort gehoben und anschließend statisch notwendige Fixierungsmaßnahmen durchgeführt, wobei die Raummodule in der Regel miteinander, d. h. intermodular, verbunden werden. Die intermodulare Verbindung von Raummodulen muss statisch in der Lage sein, die auf das Raummodulgebäude einwirkenden inneren und äußeren Kräfte, auch als „Lasten“ bezeichnet, in alle drei Raumrichtungen von einem Raummodul auf die benachbarten Raummodule übertragen zu können, um das Raummodulgebäude in einem ausgeglichenen Zustand zu halten. Neben statischen und dynamischen Lasten im Gebrauchszustand wie z. B. Horizontallasten durch Windangriff, Wärmeausdehnung, Bodenbewegung und Vertikallasten durch unterschiedliche Arten von Gewichtsbelastungen und dergleichen müssen auch Lasten im außergewöhnlichen Zustand wie z. B. im Brand- oder Explosionsfall durch Verlust der Tragwirkung eines Raummoduls in einer unteren Ebene auftretende Vertikallasten durch die Verbindung zuverlässig aus den darüber liegenden Raummodulen auf die unbeschädigten benachbarten Raummodule übertragen bzw. abgeleitet werden.
Es sind verschiedene Lösungen für die intermodulare Verbindung bekannt.
Eine Möglichkeit besteht darin, die Raummodule mithilfe von Stahlblechen bzw. Stahlzugbändern und Schrauben oder Nägeln miteinander zu verbinden. Hierfür ist es erforderlich, sowohl horizontale Modulteile wie z. B. Boden und/oder Decke als auch vertikale Modulteile wie Längs- oder Querwände mit mehreren solcher Verbindungen miteinander zu verbinden, um in Zusammenwirkung einen ausreichenden Form- und/oder Kraftschluss für die Übertragung von Lasten in allen drei Raumrichtungen zu gewährleisten. In der Regel sind mindestens vier Stahlbleche je Verbindungsknoten zu verwenden. Dies führt zu einem erhöhten Material- und Zeitaufwand bei der Modulmontage. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Fassadenflächen der Raummodule für die Anbringung der Verbindung zugänglich sein müssen, sodass keine vollständige Vorfertigung der Module möglich ist.
Aus EP 2687651 A2 ist ein Bausatz für ein dreidimensionales Verbindungssystem zur Verbindung von Holzbauteilen bekannt, das ein Verbindungselement und mehrere Verankerungselemente zur Befestigung des Verbindungselements an den Holzbauteilen umfasst. Nachteilig ist, dass das Verbindungssystem eine spezielle Anpassung der Holzbauteile erfordert, wodurch ein höherer Fertigungsaufwand entsteht. Hinzu kommt, dass die Verbindungspunkte zwischen den Bauteilen für die Modulmontage zugänglich sein müssen, was die Anwendbarkeit des Systems bei vollständig vorgefertigten Raummodulen stark einschränken oder sogar ausschließen kann.
Zhang et al. („Connections for Stackable Heavy Timber Modules in Midrise to Tall Wood Buildings“, UBC TEAM REPORT: TEAM 2018-08, 2019, Vancouver, Canada) offenbart ein Stahleinbauteil in Form eines zweiteiligen Schubprofils zur Herstellung einer vertikalen und horizontalen Verbindung zwischen Raummodulen. Ein Nachteil dieser Verbindung ist, dass in den Modulwänden werksseitig Aussparungen eingeschnitten werden müssen, um den Einbau und die Fixierung der Stahleinbauteile zu ermöglichen. Nach der Modulmontage müssen die Aussparungen brand- und schallschutztechnisch verschlossen werden, wodurch auch diese Lösung mit einem erhöhten Arbeits- und Kostenaufwand verbunden ist.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verbindungsystem zur intermodularen Verbindung von Raummodulen in einem mehrgeschossigen Raummodulgebäude in Holzbauweise bereitzustellen, welches den Nachteilen der bekannten Verbindungsysteme zumindest teilweise abhilft.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
Beschreibung der Erfindung
Gegenstand der Erfindung ist ein intermodulares Verbindungsystem zur Verbindung von Raummodulen in einem mehrgeschossigen Raummodulgebäude in Holzbauweise. Als „mehrgeschossig“ werden hier Raummodulgebäude bezeichnet, die mehrere entlang einer Horizontalachse nebeneinander und entlang einer Vertikalachse übereinander angeordnete Raumodule umfassen. Raummodule, die direkt übereinander oder direkt nebeneinander angeordnet sind, werden im Folgenden auch als „benachbart“ bezeichnet.
Die Raummodule weisen jeweils ein Bodenelement, ein Deckenelement und eine Wandung auf, die zusammen einen Modulinnenraum umgeben, der sich entlang einer Raumachse erstreckt. Die Raumachse ist hier im engeren Sinne die auf der Horizontalachse und auf der Vertikalachse senkrecht stehende Achse. Die Wandung kann, zumindest teilweise, zwischen dem Bodenelement und dem Deckenelement angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass das Bodenelement und das Deckenelement, zumindest teilweise, zwischen der Wandung angeordnet bzw. von der Wandung umgeben sind. Insbesondere kann sich die Wandung zumindest abschnittsweise in axialer Richtung über das Bodenelement hinaus nach unten und/oder über das Deckenelement hinaus nach oben erstrecken.
In der Regel sind Raummodule quaderförmig. Sie haben also einen im Wesentlichen rechteckigen Grundriss und sechs Begrenzungsflächen, von denen jeweils zwei sich gegenüberliegende Begrenzungsflächen die gleiche Größe aufweisen. Insbesondere kann die Wandung zwei längere Seitenwandelemente, auch als Längswandelemente bezeichnet, und zwei kürzere Querwandelemente, auch als Front- und Rückwandelemente bezeichnet, umfassen. Diese Elemente können jeweils wiederum aus mehreren Einzelelementen zusammengesetzt sein. Selbstverständlich sind aber auch andere Raummodulformen und -grundrisse möglich. Im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei Bodenelement, Deckenelement und Wandung um Holzbauelemente, die größtenteils oder vollständig aus einem Holzmaterial gefertigt sind.
Das erfindungsgemäße Verbindungssystem zeichnet sich dadurch aus, dass die Raummodule auf einer Oberseite und einer Unterseite, insbesondere einer vom Modulinnenraum abgewandten Oberseite der Deckenelemente und einer vom Modulinnenraum abgewandten Unterseite der Bodenelemente, Formschlusselemente aufweisen, wobei die Formschlusselemente auf der Oberseite komplementär zu den Formschlusselementen auf der Unterseite ausgebildet sind und miteinander in Eingriff stehend eine Formschlussverbindung zwischen übereinanderliegenden Raummodulen bilden. Der Formschluss wirkt hierbei in Horizontalebene längs und/oder quer zur Horizontalachse, d. h. der Formschluss kann Bewegungen in Richtung der Horizontalachse und/oder in Richtung der Raumachse sperren. So, wie die Begriffe hier verwendet werden, bezeichnet „Oberseite“ diejenige Seite eines Raummoduls, welche im Raummodulgebäude in Bezug auf die Vertikalachse nach oben weist, während die „Unterseite“ diejenige Seite eines Raummoduls bezeichnet, die im Raummodulgebäude nach unten, d. h. Richtung Boden, weist.
Zusätzlich ist zwischen den Wandungen nebeneinanderliegender Raummodule, d. h. insbesondere zwischen den Seitenwandelementen benachbarter Raummodule, mindestens ein Knotenelement angeordnet, das mit Befestigungsmitteln an den Wandungen befestigt und gegen diese vorgespannt ist. So, wie der Begriff hier verwendet wird, beinhaltet „vorgespannt“ eine Beaufschlagung einer Kontaktzone zwischen Knotenelement und mindestens einer Wandung mit einer Andruckkraft, d. h. einer in Richtung der Wandung wirkenden Normalkraft. Dadurch liegt zwischen den nebeneinanderliegenden Raummodulen ein kraft- und formschlüssiger Verbindungsknoten vor, der so eingerichtet ist, dass der Kraft- und/oder Formschluss längs zur Vertikalachse wirkt.
Die Erfinder haben erkannt, dass das erfindungsgemäße intermodulare Verbindungsystem eine schnelle, einfache und robuste Montage von Raummodulen in Holzbauweise gewährleistet. Schubkräfte infolge von Horizontallasten werden über die Formschlussverbindungen auf der Ober- bzw. Unterseite der Raummodule übertragen; Vertikallasten, die z. B. durch Ausfall eines Raummoduls in einer unteren Ebene auftreten können, werden über den speziell konzipierten Verbindungsknoten zuverlässig auf die benachbarten Raummodule übertragen und umgeleitet. In Zusammenwirkung der Verbindungselemente ist das erfindungsgemäße Verbindungssystem dadurch auf einfache Weise in der Lage, entstehende Lasten in allen drei Raumrichtungen sowohl im Bau- und Gebrauchszustand als auch im außergewöhnlichen Zustand wie z. B. Brandfall oder Explosion zuverlässig und sicher aufnehmen zu können und dadurch die Standsicherheit für den Lastfall zu gewährleisten.
Gleichzeitig ist das Verbindungssystem während der Modulmontage leicht zugänglich, sodass es anders als herkömmliche Systeme vor Ort herstellbar und auch bei vollständig vormontierten Raummodulen, insbesondere Raummodulen mit vormontierten Fassadenelementen, aber auch für die offene Modulbauweise anwendbar ist. Auch eine Sanierung bzw. ein Austausch eines beschädigten Raummoduls oder ein zerstörungsfreier Rückbau ist dadurch ohne Weiteres möglich. Zusätzliche Abbundarbeiten an den Wandelementen, wie sie bei herkömmlichen Lösungen in der Regel erforderlich sind, können entfallen, wodurch der Zeit- und Kostenaufwand in der Holzmodulbauweise weiter gesenkt werden kann.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verbindungsystems besteht darin, dass die Formschlusselemente und/oder das Knotenelement größtenteils, vorzugsweise vollständig, aus einem Holzmaterial bestehen können. So, wie der Begriff hier verwendet wird, umfasst „Holzmaterial“ sowohl Vollholz als auch Holzwerkstoffe wie z. B. Werkstoffe auf Vollholzbasis, Furnierwerkstoffe, Spanwerkstoffe, Faserwerkstoffe und Verbundwerkstoffe. Dadurch reduziert das erfindungsgemäße Verbindungssystem den CO₂-Abdruck gegenüber herkömmlichen Lösungen, die üblicherweise aus Stahl bestehen, ist ressourcenschonender und nachhaltiger. Vorzugsweise umfasst das intermodulare Verbindungssystem mit Ausnahme der Befestigungsmittel keine metallischen Teile.
In bevorzugten Ausführungsformen sind auf der Oberseite und der Unterseite jeweils mehrere Formschlusselemente angeordnet, die mindestens eine erste und eine zweite Formschlussverbindung zwischen den jeweils übereinanderliegenden Raummodulen bilden. Hierbei sind die Formschlusselemente der ersten Formschlussverbindung so eingerichtet, dass der Formschluss in Horizontalebene längs zur Horizontalachse, insbesondere parallel dazu, wirkt, d. h. es werden Bewegungen in Richtung der Horizontalachse gesperrt. Die Formschlusselemente der zweiten Formschlussverbindung sind so eingerichtet, dass der Formschluss in Horizontalebene quer zur Horizontalachse, insbesondere senkrecht dazu, bzw. längs zur Raumachse wirkt, d. h. es werden Bewegungen in Richtung der Raumachse gesperrt. Auf diese Weise erreichen die Erfinder eine vorteilhafte Zusammenwirkung der Formschlussverbindungen, die Horizontallasten in der Modulebene von einem Raummodul zuverlässig auf die darüber bzw. darunter liegenden Raummodule überträgt.
Darüber hinaus kann die Anzahl der Formschlussverbindungen zwischen den übereinanderliegenden Raummodulen im Prinzip beliebig gewählt werden. In bevorzugten Ausführungsformen sind auf der Ober- und Unterseite jedes Raummoduls jeweils mindestens drei Formschlussverbindungen vorgesehen, die so konfiguriert bzw. angeordnet sind, dass sich Ihre Wirkungslinien nicht in einem Punkt treffen. Vorzugsweise bilden die Formschlusselemente mindestens zwei der ersten Formschlussverbindungen, die entlang der Horizontalachse versetzt zueinander angeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ bilden die Formschlusselemente mindestens zwei der zweiten Formschlussverbindungen, die entlang der Raumachse versetzt zueinander angeordnet sind. Bevorzugte Ausführungsformen sehen z. B. zwei erste Formschlussverbindungen und eine zweite Formschlussverbindung oder eine erste Formschlussverbindung und zwei zweite Formschlussverbindungen vor. Auf diese Weise erreichen die Erfinder eine besonders effiziente und zuverlässige Übertragung von Horizontallasten zwischen den Raummodulen. Wie oben erwähnt können selbstverständlich aber auch weitere Formschlussverbindungen vorhanden sein.
Vorzugsweise sind die Formschlusselemente der ersten Formschlussverbindung jeweils in einem Randbereich der Oberseite und der Unterseite angeordnet, der an eine sich entlang der Horizontalachse erstreckende Außenkante angrenzt. Bei einem rechteckigen Grundriss entspricht dies insbesondere der Außenkante an einer kürzeren Querseite des Decken- bzw. Bodenelements oder der Außenkante eines Querwandelements. Die Formschlusselemente der zweiten Formschlussverbindung sind vorzugsweise jeweils in einem Randbereich der Oberseite und der Unterseite angeordnet, der an eine sich entlang der Raumachse erstreckende Außenkante angrenzt. Bei einem rechteckigen Grundriss entspricht dies insbesondere der Außenkante an einer längeren Längsseite des Decken- bzw. Bodenelements oder der Außenkante eines Längswandelements. Durch diese Anordnung lassen sich horizontalwirkende Schubkräfte über die gesamte Fläche besonders wirksam aufnehmen und auf die benachbarten Raummodule übertragen.
Die komplementär ausgebildeten Formschlusselemente, die jeweils eine Formschlussverbindung bilden, umfassen vorzugsweise eine Aufnahmeeinrichtung und ein Eingriffselement, wobei die Aufnahmeeinrichtung insbesondere eine nach außen offene Aussparung mit einer Innenkontur aufweisen kann, die zumindest teilweise formkorrespondierend zur Außenkontur des Eingriffselements ausgebildet ist. Auf diese Weise ermöglicht das erfindungsgemäße Verbindungssystem bei der Modulmontage ein einfaches und schnelles vertikales Stapeln der Raummodule ohne die Notwendigkeit, die übereinandergestapelten Raummodule zusätzlich direkt aneinander zu fixieren. Die Aufnahmeeinrichtung kann auch aus zwei oder mehr separaten Aufnahmeelementen gebildet sein, die so ausgeformt und/oder angeordnet sind, dass sie zwischen sich die Aussparung definieren.
In bevorzugten Ausführungsformen weist die Innenkontur der Aussparung zwei sich gegenüberliegende bzw. einander zugewandte Innenflächen auf, die schräg zu einem Aussparungsgrund hin aufeinander zu verlaufen. Insbesondere können sich die Innenflächen von einem Öffnungsrand der Aussparung bis zum Aussparungsgrund erstrecken. Vorzugsweise verlaufen die Innenflächen bezogen auf die Horizontalachse in einem Winkel, der betragsmäßig größer gleich 30° und kleiner gleich 90° ist. Auf diese Weise erreichen die Erfinder ein selbstjustierendes Ineinandergreifen von Aufnahmeeinrichtung und Eingriffselement, das sich vorteilhaft auf die Geschwindigkeit und Präzision in der vertikalen Anordnung von Raummodulen bei der Modulmontage auswirkt. Bevorzugt verlaufen die Innenflächen bezogen auf die Horizontalachse in einem Winkel, der betragsmäßig größer gleich 35° und kleiner gleich 85° ist. Besonders bevorzugt liegt der Winkel betragsmäßig im Bereich von 45° bis 85°.
In bevorzugten Ausführungsformen weist die Innenkontur der Aussparung eine vertikale Symmetrieachse auf, d. h. die Innenkontur ist bezogen auf die Symmetrieachse spiegelsymmetrisch ausgebildet. Gleiches gilt dementsprechend für die Außenkontur des Eingriffselements. Besonders bevorzugt sind die Innenkontur der Aussparung bzw. die Außenkontur des Eingriffselements im Wesentlichen trapez- oder dreiecksförmig ausgebildet. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise eine vorteilhafte Selbstjustierung der Verbindung bei gleichzeitig sicherem Formschluss erreicht wird.
Die Formschlusselemente können auf der Oberseite der Deckenelemente bzw. der Unterseite der Bodenelemente angeordnet sein. Die Formschlusselemente können sich insbesondere vorsprungsartig, d. h. entlang der Vertikalachse, von den Deckenelementen nach oben bzw. von den Bodenelementen nach unten erstrecken. Es ist auch möglich, dass die Formschlusselemente auf der Oberseite und der Unterseite der Wandung angeordnet bzw. als Teil der Wandung ausgebildet sind. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Aufnahmeeinrichtungen auf der Oberseite der Deckenelemente angeordnet sind bzw. sich vorsprungsartig von den Deckenelementen nach oben erstrecken, während die Eingriffselemente auf der Unterseite der Bodenelemente angeordnet sind bzw. sich vorsprungsartig von den Bodenelementen nach unten erstrecken. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Eingriffselemente auf der Oberseite der Deckenelemente angeordnet sind bzw. sich vorsprungsartig von den Deckenelementen nach oben erstrecken, während die Aufnahmeeinrichtungen auf der Unterseite der Bodenelemente angeordnet sind bzw. sich vorsprungsartig von den Bodenelementen nach unten erstrecken. In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Aufnahmeeinrichtungen als Aussparung und die Eingriffselemente als vertikaler Vorsprung auf der Oberseite bzw. der Unterseite der Wandung, insbesondere der Seitenwandelemente und/oder der Querwandelemente, ausgebildet sind. Die Aufnahmeeinrichtungen sind vorzugsweise als Aussparung auf der Unterseite der Seiten- und/oder Querwandelemente ausgebildet. Die Eingriffselemente sind vorzugsweise als vertikaler Vorsprung auf der Oberseite der Seiten- und/oder Querwandelemente ausgebildet. Diesbezüglich wird auch auf die nachfolgenden Ausführungsbeispiele verwiesen. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch Kombinationen der vorgenannten Ausführungsformen möglich.
Grundsätzlich können die Formschlusselemente jeweils form-, kraft- und/oder stoffschlüssig auf der Oberseite und der Unterseite befestigt sein, beispielsweise mithilfe einer Schrauben-, Nagel- oder Klebeverbindung. Vorzugsweise umfasst die Befestigung der Formschlusselemente eine kraftschlüssige Klebeverbindung. Solche Verbindungen lassen sich mit Vorteil im Rahmen einer Vorfertigung der Raummodule werksseitig anbringen und tragen dadurch zu einer weiteren Steigerung der Zeit- und Kosteneffizienz in der Raummodulbauweise bei. Es ist auch möglich, die Formschlusselemente an die Wandung anzuformen bzw. als Teil einer Wandscheibe der Seiten- und oder Querwandelemente auszubilden, z. B. als Vorsprung und formkorrespondierende Aussparung.
In bevorzugten Ausführungsformen weist das Knotenelement zwei gegenüberliegende Andruckflächen auf, die im Wesentlichen parallel zu den Wandungen, d. h. insbesondere den Seitenwandelementen, der beiden nebeneinanderliegenden Raummodule verlaufen und flächig an den Wandungen bzw. den Seitenwandelementen anliegen. Es ist aber auch grundsätzlich möglich, dass das Knotenelement an die Wandung bzw. das Seitenwandelement eines Raummoduls angeformt bzw. als Teil deren Wandscheibe ausgebildet ist und lediglich eine freie Andruckfläche aufweist, die parallel zu der Wandung oder dem Seitenwandelement eines benachbarten Raummoduls verläuft und flächig daran anliegt. Auf diese Weise wird eine besonders hohe Schubfestigkeit des Verbindungssystems gegenüber Vertikallasten erreicht. Vorzugsweise weisen die Andruckflächen jeweils eine Größe von mindestens etwa 0,1 Quadratmetern, mindestens etwa 0,15 Quadratmetern, mindestens etwa 0,2 Quadratmetern oder mindestens etwa 0,25 Quadratmetern auf.
Das Knotenelement kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. In bevorzugten Ausführungsformen ist das Knotenelement mehrteilig ausgebildet. Beispielsweise kann das Knotenelement zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Wandanlageelemente umfassen, von denen jedes an einer anderen der beiden Wandungen der nebeneinanderliegender Raummodule anliegt. Zusätzlich kann zwischen den beiden Wandanlageelementen ein Schalldämmlagerelement angeordnet sein. Es hat sich gezeigt, dass die mehrteilige Ausbildung des Knotenelements, insbesondere in symmetrischen Ausführungsformen, statisch vorteilhaft sein und gleichzeitig die Übertragung von Körperschallwellen eines Raummoduls auf ein anderes reduzieren oder verhindern kann. Geeignete Schalldämmlagerelemente können z. B. aus einem Elastomer wie Zellkautschuk, Polyurethan oder dergleichen gefertigt sein. Als geeignet haben sich z. B geschlossenzellige Polyurethan- oder Polyetherurethanschäume erwiesen. Weitere geeignete Schalldämmlagerelemente sind dem Fachmann bekannt.
Vorzugsweise weist das Knotenelement eine Oberkante auf, die zumindest teilweise bündig mit der Oberseite der Raummodule und/oder mit der Oberseite der Deckenelemente abschließt. Die Erfinder haben erkannt, dass sich auf diese Weise durch die erfindungsgemäße Zusammenwirkung von Verbindungsknoten und Formschlussverbindungen eine vorteilhafte Scheibenwirkung erzielen lässt, die in Horizontalebene angreifende Kräfte zuverlässig aufnimmt und sicher ableitet, ohne dass die Raummodule Gefahr laufen, durch die resultierenden, inneren Schubspannungen übermäßig verformt oder zerstört zu werden.
In bevorzugten Ausführungsformen erstrecken sich die Befestigungsmittel von dem Deckenelement jeweils eines der beiden nebeneinanderliegenden Raummodule durch das Knotenelement bis in die Wandung des jeweils anderen Raummoduls. Auf diese Weise ist die Knotenverbindung in der Lage, sowohl Zugkräfte als auch Druckkräfte durch Form- und Kraftschluss in allen drei Raumrichtungen zuverlässig zu übertragen. Gleichzeitig entfaltet der Verbindungsknoten mit den axial beanspruchten Schrauben ein vorteilhaftes duktiles Tragwerksverhalten. Vorzugsweise erstrecken sich bei benachbarten Raummodulen von den Deckenelementen beider Raummodule, d. h. von beiden Seiten des Knotenelements, jeweils mehrere, bevorzugt mindestens oder genau drei, Befestigungsmittel durch das Knotenelement bis in die Wandung des jeweils anderen Raummoduls.
Eine besonders vorteilhafte Kombination aus Form- und Kraftschluss bei gleichzeitig duktilem Tragwerksverhalten wird erfindungsgemäß erreicht, wenn die Befestigungsmittel in einem Winkel zur Horizontalachse verlaufen, der betragsmäßig in einem Bereich von 30° bis 60° liegt. Vorzugsweise liegt der Winkel betragsmäßig in einem Bereich von 40° bis 50°, besonders bevorzugt bei etwa 45°.
Bevorzugte Befestigungsmittel sind z. B. Schrauben oder Nägel, aber auch andere Befestigungsmittel wie Stifte, Bolzen, Holzdübel oder dergleichen kommen grundsätzlich in Betracht. Ein besonders bevorzugtes Befestigungsmittel sind Schrauben. In bevorzugten Ausführungsformen umfassen die Befestigungsmittel mehrere Schraubenpaare, wobei eine der beiden Schrauben eines Schraubenpaars bezogen auf eine Mittelsenkrechte des Knotenelements von einer Seite und die andere der beiden Schrauben des Schraubenpaars von einer gegenüberliegenden Seite der Mittelsenkrechten durch das Knotenelement geschraubt sind.
Vorzugsweise sind die beiden Schrauben eines Schraubenpaars in etwa achsensymmetrisch angeordnet, wobei die Mittelsenkrechte des Knotenelements die Spiegelachse bildet. Besonders bevorzugt stehen die beiden Schrauben eines Schraubenpaars in einem Winkel zueinander, der betragsmäßig in einem Bereich von etwa 120° bis 60°, bevorzugt von etwa 100° bis etwa 80°, besonders bevorzugt bei etwa 90° liegt.
In bevorzugten Ausführungsformen ist das Knotenelement im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und liegt mit seinen beiden Hauptoberflächen flächig an den Wandungen bzw. den Seitenwandelementen an. Als „Hauptoberflächen“ werden die beiden sich gegenüberliegenden Oberflächen einer Platte bezeichnet, die den größten Flächeninhalt aufweisen. Vorzugsweise weist das Knotenelement einen im wesentlichen rechteckigen Grundkörper auf, wobei die Längsseiten des Grundkörpers bevorzugt in etwa parallel zu den Längsseiten der Seitenwandelemente der benachbarten Raummodule angeordnet sind. In diesen Ausführungsformen wird eine vorteilhafte Scheibenwirkung der Verbindung in Horizontalebene bei gleichzeitig hoher Schubfestigkeit in Vertikalebene erreicht.
Darüber hinaus kann das Knotenelement als Abstandshalter zur Einhaltung von Maßtoleranzen der Module dienen. Die Stärke des Knotenelements in Richtung der Horizontalachse, hier als Dicke bezeichnet, kann an den gewünschten oder vordefinierten Abstand der benachbarten Raummodule angepasst sein. Das Knotenelement weist vorzugsweise eine Gesamtplattendicke von mindestens etwa 20 Millimetern, mindestens etwa 30 Millimetern oder mindestens etwa 40 Millimetern auf. Eine Gesamtplattendicke im Bereich von etwa 50 Millimetern bis etwa 70 Millimetern, insbesondere etwa 60 Millimetern, ist bevorzugt. In mehrteiligen Ausführungsformen des Knotenelements können die beiden Wandanlageelemente jeweils eine Plattendicke von mindestens etwa 10 Millimetern, mindestens etwa 15 Millimetern, mindestens etwa 20 Millimetern oder mindestens etwa 25 Millimetern aufweisen. Das Schalldämmlagerelement kann eine Plattendicke von mindestens etwa 5 Millimetern, mindestens etwa 8 Millimetern oder mindestens etwa 10 Millimetern aufweisen. Die Andruckflächen des Knotenelements, d. h. insbesondere die beiden Hauptoberflächen des plattenförmigen Knotenelements bzw. der Wandanlageelemente, weisen vorzugsweise jeweils einen Flächeninhalt von mindestens etwa 0,05 Quadratmetern, mindestens etwa 0,075 Quadratmetern oder mindestens etwa 0,1 Quadratmetern auf. Ein Flächeninhalt von mindestens etwa 0,2 Quadratmetern, insbesondere etwa 0,25 Quadratmetern, ist bevorzugt.
In bevorzugten Ausführungsformen sind zwischen den Wandungen bzw. den Seitenwandelementen nebeneinanderliegende Raummodule mindestens zwei oder genau zwei entlang der Raumachse voneinander beanstandete Knotenelemente angeordnet. Vorzugsweise sind die Knotenelemente baugleich ausgebildet und insbesondere achsensymmetrisch angeordnet, wobei z. B. eine Mittelsenkrechte der Seitenwandelemente die Symmetrieachse bilden kann. Es hat sich gezeigt, dass sich auf diese Weise durch den gezielten und effizienten Einsatz weniger Bauteile eine besonders günstige Scheibenwirkung und hohe Schubfestigkeit des erfindungsgemäßen Verbindungsystems erreichen lässt, die zu einer sicheren und zuverlässigen Lastabtragung des Tragwerks im Raummodulgebäude führt.
Das Knotenelement kann z. B. stoffschlüssig mithilfe einer Klebeverbindung und/oder kraft- bzw. formschlüssig mithilfe von Schrauben, Holzdübeln, Krallen, Stahldübeln oder dergleichen an der Wandung eines Raummoduls befestigt sein. Vorzugsweise ist das Knotenelement jeweils einseitig außen an einem der beiden Seitenwandelemente eines Raummoduls befestigt. Wie bereits oben beschrieben ist es auch möglich, dass das Knotenelement außen an die Wandung bzw. das Seitenwandelement des Raummoduls angeformt bzw. einstückig damit ausgebildet ist. Mit Vorteil können dadurch die Raummodule bereits ab Werk mit den Knotenelementen und den Formschlusselemente für die erfindungsgemäße intermodulare Verbindung eingerichtet werden, wodurch die Modulmontage erheblich vereinfacht und beschleunigt wird.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung von Raummodulen in einem mehrgeschossigen Raummodulgebäude in Holzbauweise, wobei die Verbindung der Raummodule mithilfe des intermodularen Verbindungsystems gemäß obiger Beschreibung durchgeführt wird.
Weiterhin betrifft ein Gegenstand der Erfindung ein mehrgeschossiges Raummodulgebäude in Holzbauweise mit mehreren entlang einer Horizontalachse nebeneinander und mehreren entlang einer Vertikalachse übereinander angeordneten Raummodulen, wobei zumindest ein Teil der Raummodule durch ein intermodulares Verbindungssystem gemäß obiger Beschreibung verbunden ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Raummodul oder ein Teil davon für ein mehrgeschossiges Raummodulgebäude in Holzbauweise, wobei das Raummodul oder der Teil davon zur intermodularen Verbindung mithilfe eines intermodularen Verbindungssystems gemäß obiger Beschreibung eingerichtet ist.
Schließlich betrifft ein Gegenstand der Erfindung eine Verwendung von Bauteilen zur Einrichtung eines Raummoduls in Holzbauweise oder eines Teils davon zur intermodularen Verbindung mithilfe eines intermodularen Verbindungssystems gemäß obiger Beschreibung.
Es versteht sich, dass sich die verschiedenen Ausführungsformen und Vorteile des intermodularen Verbindungsystems, soweit anwendbar, auch auf die weiteren Erfindungsgegenstände beziehen können. Merkmale, die vorstehend und im Folgenden im Zusammenhang mit dem intermodularen Verbindungsystem offenbart sind, können sich daher auch auf das Verfahren zur Verbindung von Raummodulen, dass mehrgeschossige Raummodulgebäude, das Raummodul und die Verwendung von Bauteilen zur Einrichtung eines Raummoduls zur intermodularen Verbindung beziehen und umgekehrt.
So, wie der Begriff hier verwendet wird, steht „bzw.“ im Zweifel für eine „und/oder“-Verbindung.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Diese stellen lediglich schematische und nicht notwendigerweise maßstabs- bzw. verhältnisgetreue Prinzipdarstellung dar und sind nur beispielhaft zu verstehen. Keinesfalls soll die Erfindung auf die gezeigten Figuren beschränkt sein. Gleiche oder analoge Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit wiederkehrende Merkmale mitunter nicht mehrfach mit einem Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:

1 einen schematischen Ausschnitt eines Raummodulgebäudes in Schnittdarstellung mit je zwei übereinander und zwei nebeneinander angeordneten Raummodulen, die mithilfe eines erfindungsgemäßen intermodularen Verbindungsystems miteinander verbunden sind;
2 eine schematische Darstellung eines Zwischenzustands während der Modulmontage in einem mehrgeschossigen Raummodulgebäude mithilfe des intermodularen Verbindungssystems aus 1.
3 einen schematischen Ausschnitt eines Raummodulgebäudes in einer Seitenansicht von zwei übereinander angeordneten Raummodulen, die mithilfe eines weiteren erfindungsgemäßen intermodularen Verbindungsystems miteinander verbunden sind;
4 einen schematischen Ausschnitt des Raummodulgebäudes aus 3 in einer Schnittdarstellung.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 zeigt einen schematisierten Ausschnitt eines Raummodulgebäudes RG in Holzbauweise in Schnittdarstellung. Der Ausschnitt zeigt eine 2x2-Anordnung von Raummodulen RM mit je zwei entlang einer Horizontalachse X nebeneinander und zwei entlang einer Vertikalachse Z übereinander angeordneten Raummodulen RM. Jedes der Raummodule umfasst ein Bodenelement BE, ein Deckenelement DE sowie eine zwischen dem Bodenelement BE und dem Deckenelement DE angeordnete Wandung WD, die zusammen einen Modulinnenraum MI umgeben, der sich entlang einer senkrecht zur Abbildungsebene stehenden Raumachse Y erstreckt.
Auf der vom Modulinnenraum MI abgewandten Oberseite OS der Deckenelemente DE und der vom Modulinnenraum MI abgewandten Unterseite US der Bodenelemente BE sind aus einem Holzmaterial gefertigte, zueinander komplementäre Formschlusselemente FE angeordnet und mithilfe einer Klebeverbindung befestigt. Die Formschlusselemente FE auf der Oberseite OS sind hierbei als Aufnahmeeinrichtung AE und die Formschlusselemente auf der Unterseite US als Eingriffselemente EE ausgebildet, die formkorrespondierend ineinandergreifen. Auf diese Weise wird eine schubknaggenartige Formschlussverbindung FV aus Holz gebildet, deren Formschluss in Richtung der Horizontalachse X wirkt und über seitliche Pressung auftretende Horizontallasten nach oben und nach unten auf die benachbarten Raummodule RM bzw. ins Fundament abtragen kann.
Die Aufnahmeeinrichtung AE besteht im gezeigten Beispiel aus zwei getrennten Aufnahmeelementen, die spiegelbildlich zueinander angeordnet sind und zwischen sich eine trapezförmige Aussparung definieren, in die das formkorrespondierend ausgebildete Eingriffselement EE eingreift. Die Aufnahmeelemente AE weisen eine Breite entlang der Horizontalachse X von etwa 0,5 Metern, eine Länge entlang der Raumachse Y von etwa 0,5 Metern bis etwa 1 Meter und eine Höhe entlang der Vertikalachse Z von etwa 50 Millimetern auf. Durch die gegenüberliegenden, in einem Winkel von etwa 10° bis 15° zur Vertikalachse Z bzw. etwa 75° bis 80° zur Horizontalachse X schräg zum Aussparungsgrund AG hin aufeinander zu verlaufenden Innenflächen IF der Aussparung wird eine vorteilhafte Selbstjustierung der Raummodule RM beim Stapeln erreicht und die Modulmontage vereinfacht und beschleunigt. Die Eingriffselemente EE weisen eine Breite entlang der Horizontalachse X von etwa 0,5 Metern bis etwa 0,75 Metern, eine Länge entlang der Raumachse Y von etwa 0,5 Metern bis etwa 1 Meter und eine Höhe entlang der Vertikalachse Z von etwa 50 Millimetern auf.
Zwischen den Wandungen WD der nebeneinanderliegenden Raummodule RM und parallel dazu sind aus Holzmaterial, z. B. Furnierschichtholz (Laminated Veneer Lumber, LVL), gefertigte, plattenförmige Knotenelemente KE angeordnet, die mit ihren Andruckflächen AF flächig an den Wandungen WD der beiden Raummodule RM anliegen und deren Oberkanten OK bündig mit der Oberseite OS der Deckenelemente DE abschließen Die Knotenelemente KE weisen eine Stärke entlang der Horizontalachse X von etwa 25 Millimetern, eine Länge entlang der Raumachse Y von etwa 0,3 bis etwa 0,5 Metern und eine Höhe entlang der Vertikalachse Z von etwa 0,5 Metern auf. In der gezeigten Ausführungsform sind je zwei entlang der Raumachse Y etwa 4 Meter bis etwa 5 Meter voneinander beanstandete und im Wesentlichen achsensymmetrisch angeordnete Knotenelemente KE zwischen nebeneinanderliegenden Raummodulen RM angeordnet (vgl. 2). Durch diese Anordnung bewirken die Knotenelemente KE in Zusammenwirkung mit den schubknaggenartigen Formschlussverbindungen FV eine besonders günstige Scheibenausbildung zwischen den Deckenelementen DE, die eine effektive Übertragung von Horizontallasten im Tragwerk gewährleistet.
Die Knotenelemente KE sind mithilfe von Schrauben, z. B. Vollgewindeschrauben mit einem Durchmesser von mindestens 8 Millimetern und einer Länge von 400 Millimetern, als Befestigungsmittel BM an den Wandungen WD befestigt und gegen diese vorgespannt. Je Knotenelement KE sind drei entlang der Raumachse Y um etwa 50 Millimeter voneinander beabstandete Schraubenpaare verwendet worden, wobei die beiden Schrauben BM eines Paares im Wesentlichen spiegelbildlich zueinander jeweils vom Deckenelement DE eines der Raummodule RM durch das Knotenelement KE in die Wandung WD des jeweils anderen Raummoduls RM geschraubt wurden. Die Schrauben BM wurden in einem Winkel mit einem Betrag von etwa 45° bezogen auf die Vertikalachse Z eingeschraubt, sodass die beiden Schrauben BM eines Schraubenpaares in etwa senkrecht aufeinander stehen. Auf diese Weise resultiert ein form- und kraftschlüssiger Verbindungsknoten VK, bei dem aufgrund der axial beanspruchten Schraubverbindung unter einem Winkel von 45° eine maximale Ausnutzung der vertikalen Tragkraft erreicht wird.
Die Formschlussverbindung FV zwischen den übereinanderliegenden Raummodulen RM und der Verbindungsknoten VK zwischen den nebeneinanderliegenden Raummodulen RM bilden zusammen das erfindungsgemäße intermodulare Verbindungssystem IV. In der gezeigten Ausführungsform werden für das intermodulare Verbindungssystem IV mit Ausnahme der Befestigungsmittel BM in Form der drei Schraubenpaare keine metallischen Teile benötigt, sodass das erfindungsgemäße Verbindungsystem IV eine besonders ressourcenschonende und nachhaltige Modulmontage begünstigt.
2 zeigt schematisch einen Zwischenzustand bei der Errichtung eines mehrgeschossigen Raummodulgebäudes RG, wobei die Modulmontage mithilfe des intermodularen Verbindungsystems IV aus 1 erfolgt.
In dieser perspektivischen Darstellung ist anhand der Anzahl und Anordnung der Formschlusselemente FE auf der Oberseite OS der Raummodule RM erkennbar, dass in der gezeigten Ausführungsform je drei der schubknaggenartigen Formschlussverbindungen FV zwischen den übereinanderliegenden Raummodulen RM vorgesehen sind, je zwei erste Formschlussverbindungen FV mit einem längs zur Horizontalachse X wirkenden Formschluss und eine weitere Formschlussverbindung FV mit einem quer zur Horizontalachse X bzw. längs zur Raumachse Y wirkenden Formschluss. Die Formschlusselemente FE beiden ersten Formschlussverbindungen FV sind in einander diagonal gegenüberliegenden Eckenbereichen der beiden entlang der Horizontalachse verlaufenden Außenkanten AK der Oberseite OS und Unterseite US angeordnet, während die Formschlusselemente FE der zweiten Formschlussverbindung FV in einem Randbereich der Oberseite OS und der Unterseite US angeordnet sind, der an eine sich entlang der Raumachse Y erstreckende Außenkante AK angrenzt.
Weiterhin ist in 2 erkennbar, dass die Wandung WD der Raummodule RM zwei längere Seitenwandelemente SE und zwei kürzere Querwandelemente QE umfasst, wobei das frontseitige Querwandelement QE im gezeigten Beispiel wiederum zwei Einzelelementen umfasst, die eine Fensteraussparung einfassen.
2 zeigt außerdem, dass auf der Wandung WD der Raummodule RM bereits vor der Modulmontage jeweils einseitig, d. h. an einem der beiden Seitenwandelemente SE eines Raummoduls RM, zwei Knotenelemente KE mithilfe einer Klebeverbindung kraftschlüssig angeordnet sind. Die Knotenelemente KE sind in Bezug auf eine Mittelsenkrechte der Seitenwandelemente SE achsensymmetrisch in einem Abstand voneinander angeordnet und schließen bündig mit der Oberseite OS der Deckenelemente DE ab, wodurch eine besonders gleichmäßige Übertragung intermodularer Kräfte in horizontaler Richtung erreicht wird.
Bei der Positionierung eines Raummoduls RM an seinem Bestimmungsort werden die Formschlusselemente FE der ersten und zweiten Formschlussverbindungen FV miteinander in Eingriff gebracht. Die senkrecht aufeinander stehenden Wirkrichtungen des Formschlusses der ersten und zweiten Formschlussverbindungen FV komplementieren sich hierbei erfindungsgemäß zu einer Selbstjustage, die eine schnelle und präzise Positionierung der Raummodule RM in der Horizontalebene ermöglicht.
Nach der Positionierung werden vor Ort die beiden Verbindungsknoten VK zwischen den benachbarten Raummodulen RM hergestellt, indem von beiden Raummodulen RM aus jeweils drei Schrauben BM in einem Winkel von 45° durch die Deckenelemente DE und die Knotenelemente KE bis in das Seitenwandelement SE des jeweils anderen Raummodul RM geschraubt werden, hier symbolisch dargestellt durch die Pfeile und gestrichelten Linien. Dadurch erfolgt gleichzeitig eine Vorspannung der Knotenelemente KE gegen die Seitenwandelemente SE der Raummodule, sodass die Verbindungsknoten VK in der Lage sind, durch Form- und Kraftschluss sowohl Zug- als auch Druckkräfte zwischen Raummodulen RM zu übertragen. Vorzugsweise erstrecken sich die Schrauben BM über einen Großteil des Querschnitts der Seitenwandelemente SE. Die Verbindungsknoten VK sind so eingerichtet, dass sie im Brandfall, wenn eines der unteren Raummodule RM ausfällt, das Gewicht der darüberliegenden Raummodule RM auf die nebenliegenden Raummodule RM umleiten und die Standsicherheit des Raummodulgebäudes RG weiterhin gewährleisten. Aufgrund der robusten und steifen Knotenverbindung KV ist die Verformung der Raummodule RM oberhalb des ausgefallenen Raummoduls RM im Belastungsfall kleiner als der nach DIN 1045-1 zulässige Grenzwert L/500.
3 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines Raummodulgebäudes RG in einer Seitenansicht von zwei darin übereinander angeordneten Raummodulen RM, die mithilfe eines erfindungsgemäßen intermodularen Verbindungsystems IV in einer weiteren Ausführungsform miteinander verbunden sind.
Der Grundaufbau der Raummodule RM und der intermodularen Verbindung IV entspricht demjenigen aus 1 und 2, sodass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 1 und 2 verwiesen werden kann.
Im Unterschied zur Ausführung der intermodularen Verbindung IV aus 1 und 2 sind die Formschlusselemente FE nicht auf der Oberseite OS der Deckenelemente DE bzw. Unterseite US der Bodenelemente BE angeordnet, sondern als Vorsprung bzw. Verlängerung der Wandscheibe der Seitenwandelemente SE ausgebildet. Hierbei bilden die Vorsprünge der Aufnahmeelemente AE, die an der Unterseite der Seitenwandelemente SE angeformt sind, gleichzeitig ein Auflager, mit dem das obere Raummodul RM auf dem darunterliegenden Raummodul RM aufliegt. Das Auflager ist so konfiguriert, dass zwischen den Raummodulen RM ein Luftspalt LS mit einer Höhe von etwa 60 Millimetern ausgebildet ist, der mit einem Dämmmaterial wie z. B. Mineralwolle bestückt sein kann. Auf der Oberseite der Seitenwandelemente SE sind die Eingriffselemente EE angeformt und stehen in Eingriff mit den Aufnahmeelementen AE. Hierdurch werden die Formschlussverbindungen FV ausgebildet. Die Innenflächen IF der Aufnahmeelemente AE verlaufen in einem Auflagewinkel AW von betragsmäßig etwa 10° bis 15° zur Vertikalachse, d. h. entsprechend etwa 75° bis etwa 80° zur Horizontalachse, wodurch die Formschlussverbindung FV einen vorteilhaften Selbstjustageeffekt entfaltet, ohne dass der Formschluss nachteilig beeinflusst wird.
4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Ausschnitts aus 3 entlang der Schnittlinie A-B. In der Schnittdarstellung ist zu erkennen, dass das Knotenelement KE mehrteilig ausgebildet ist und zwei plattenförmige Wandanlageelemente WE umfasst, die jeweils mit ihrer Auflagefläche AF flächig an einem der beiden Seitenwandelemente SE anliegen und mithilfe der Befestigungsmittel BM gegen diese vorgespannt sind. Die Wandanlageelemente WE können z. B. Furnierholzplatten (LVL-Platten) mit einer Höhe von etwa 300 bis 400 Millimetern, einer Länge von etwa 500 bis 600 Millimetern und einer Dicke von etwa 25 Millimetern sein. Weiterhin umfasst das Knotenelement KE ein Schalldämmlagerelement SD, das zwischen den Wandanlageelementen WE angeordnet ist. Das Schalldämmlagerelement SD kann z. B. eine Matte aus geschlossenzelligem Polyetherurethan mit einer Dicke von etwa 10 Millimetern sein. Auf diese Weise überbrückt das Knotenelement KE eine Raumfuge zwischen den benachbarten Raummodulen RM von etwa 60 Millimetern. Zwischen den als Auflager dienenden Aufnahmeelementen AE und den darunterliegenden Raummodulen RM ist jeweils ein Schallschutzlager SL angeordnet, das wiederum eine Matte aus geschlossenzelligem Polyetherurethan oder dergleichen sein kann. Auf diese Weise entkoppelt das in 3 und 4 gezeigte erfindungsgemäße Verbindungssystem IV die Schallübertragung im Raummodulgebäude RG sowohl horizontal über die Knotenelemente KE als auch vertikal über die Aufnahmeelemente AE in Kombination mit dem Schallschutzlager SL.
Im Gebrauchszustand des Raummodulgebäudes RG werden mit dem erfindungsgemäßen Verbindungssystem IV in den in 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen die intermodularen Kräfte durch eine Scheibenwirkung in der Ebene in horizontaler Richtung übertragen. Im außergewöhnlichen Zustand, insbesondere bei Ausfall eines Raummoduls RM in einer unteren Ebene, kann das Verbindungssystem IV zusätzlich für die Kraftübertragung in vertikaler und horizontaler Richtung aktiviert werden. Auf diese Weise wird durch die gezielte Kombination und Anordnung weniger, einfacher Verbindungsmittel in Zusammenwirkung eine ressourcenschonende Gebäudestatik mit hoher Robustheit und Standsicherheit erreicht.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination von Merkmalen selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

AE: Aufnahmeeinrichtung
AF: Andruckfläche
AG: Aussparungsgrund
AK: Außenkante
AS: Aussparung
AW: Anlagewinkel
BE: Bodenelement
BM: Befestigungsmittel
DE: Deckenelement
EE: Eingriffselement
FE: Formschlusselement
FV: Formschlussverbindung
IF: Innenfläche
IV: intermodulares Verbindungssystem
KE: Knotenelement
LS: Luftspalt
MI: Modulinnenraum
OK: Oberkante
OS: Oberseite
QE: Querwandelement
RG: Raummodulgebäude
RM: Raummodul
SE: Seitenwandelement
SD: Schalldämmlagerelement
SL: Schallschutzlager
US: Unterseite
VK: Verbindungsknoten
WD: Wandung
WE: Wandanlageelement
X: Horizontalachse
Y: Raumachse
Z: Vertikalachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2687651 A2 [0008]

Claims

Ein intermodulares Verbindungssystem (IV) zur Verbindung von Raummodulen (RM) in einem mehrgeschossigen Raummodulgebäude (RG) in Holzbauweise, wobei das Raummodulgebäude (RG) mehrere entlang einer Horizontalachse (X) nebeneinander und mehrere entlang einer Vertikalachse (Z) übereinander angeordnete Raummodule (RM) umfasst und jedes der Raummodule (RM) jeweils ein Bodenelement (BE), ein Deckenelement (DE) und eine Wandung (WD) aufweist, die zusammen einen Modulinnenraum (MI) umgeben, der sich entlang einer Raumachse (Y) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Raummodule auf einer Oberseite (OS) und einer Unterseite (US) Formschlusselemente (FE) aufweisen, wobei die Formschlusselemente (FE) auf der Oberseite (OS) komplementär zu den Formschlusselementen (FE) auf der Unterseite (US) ausgebildet sind und miteinander in Eingriff stehend eine Formschlussverbindung (FV) zwischen übereinanderliegenden Raummodulen (RM) bilden, wobei der Formschluss längs und/oder quer zur Horizontalachse (X) wirkt, und zwischen den Wandungen (WD) nebeneinanderliegender Raummodule (RM) mindestens ein Knotenelement (KE) angeordnet ist, das mit Befestigungsmitteln (BM) an den Wandungen (WD) befestigt und gegen diese vorgespannt einen form- und kraftschlüssigen Verbindungsknoten (VK) zwischen den nebeneinanderliegenden Raummodulen (RM) bildet, wobei der Form- und Kraftschluss längs zur Vertikalachse (Z) wirkt.
Das intermodulare Verbindungssystem (IV) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente (FE) und/oder das Knotenelement (KE) größtenteils oder vollständig aus einem Holzmaterial bestehen.
Das intermodulare Verbindungssystem (IV) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite (OS) und der Unterseite (US) jeweils mehrere Formschlusselemente (FE) angeordnet sind, die mindestens eine erste und eine zweite Formschlussverbindung (FE) zwischen den übereinanderliegenden Raummodulen (RM) bilden, wobei der Formschluss der ersten Formschlussverbindung (FV) längs zur Horizontalachse (X) und der Formschluss der zweiten Formschlussverbindung (FV) quer zur Horizontalachse (X) wirkt.
Das intermodulare Verbindungssystem (IV) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente (FE) mindestens zwei erste Formschlussverbindungen (FV) bilden, wobei die beiden ersten Formschlussverbindungen (FV) entlang der Horizontalachse (X) versetzt zueinander angeordnet sind, und/oder wobei die Formschlusselemente (FE) mindestens zwei zweite Formschlussverbindungen (FV) bilden, wobei die beiden zweiten Formschlussverbindungen (FV) entlang der Raumachse (Y) versetzt zueinander angeordnet sind.
Das intermodulare Verbindungssystem (IV) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente (FE) der ersten Formschlussverbindung (FV) jeweils in einem Randbereich der Oberseite (OS) und der Unterseite (US) angeordnet sind, der an eine sich entlang der Horizontalachse (X) erstreckende Außenkante (AK) des Raummoduls (RM) angrenzt, und/oder die Formschlusselemente (FE) der zweiten Formschlussverbindung (FV) jeweils in einem Randbereich der Oberseite (OS) und der Unterseite (US) angeordnet sind, der an eine sich entlang der Raumachse (Y) erstreckende Außenkante (AK) des Raummoduls (RM) angrenzt.
Das intermodulare Verbindungssystem (IV) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die komplementär ausgebildeten Formschlusselemente (FE) eine Aufnahmeeinrichtung (AE) und ein Eingriffselement (EE) umfassen, wobei die Aufnahmeeinrichtung (AE) eine nach außen offene Aussparung mit einer Innenkontur aufweist, die zumindest teilweise formkorrespondierend zur Außenkontur des Eingriffselements (EE) ausgebildet ist.
Das intermodulare Verbindungssystem (IV) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur der Aussparung zwei sich gegenüberliegende Innenflächen (IF) umfasst, die schräg zum Aussparungsgrund (AG) hin aufeinander zu verlaufen.
Das intermodulare Verbindungssystem (IV) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur der Aussparung und/oder die Außenkontur des Eingriffselements (EE) im Wesentlichen trapez- oder dreiecksförmig ausgebildet ist.
Das intermodulare Verbindungssystem (IV) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (AE) auf der Oberseite (OS) der Deckenelemente (DE) angeordnet ist und die Eingriffselemente (EE) auf der Unterseite (US) der Bodenelemente (BE) angeordnet sind.
Das intermodulare Verbindungssystem (IV) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Knotenelement (KE) zwei gegenüberliegende Andruckflächen (AF) aufweist, die im Wesentlichen parallel zu den Wandungen (WD) der nebeneinanderliegenden Raummodule (RM) verlaufen und flächig an den Wandungen (WD) anliegen.
Das intermodulare Verbindungssystem (IV) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontenelement (KE) eine Oberkante (OK) aufweist, die im Wesentlichen bündig mit der Oberseite (OS) der Raummodule (RM) abschließt.
Das intermodulare Verbindungssystem (IV) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Befestigungsmittel (BM) von dem Deckenelement (DE) jeweils eines der beiden nebeneinanderliegenden Raummodule (RM) durch das Knotenelement (KE) bis in die Wandung (WD) des jeweils anderen Raummoduls (RM) erstrecken.
Das intermodulare Verbindungssystem (IV) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (BM) in einem Winkel von 30° bis 60° zur Horizontalachse (X) verlaufen.
Das intermodulare Verbindungssystem (IV) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (BM) mehrere Schraubenpaare umfassen, wobei eine der beiden Schrauben eines Schraubenpaars bezogen auf eine Mittelsenkrechte des Knotenelements (KE) von einer Seite und die andere der beiden Schrauben des Schraubenpaars von einer gegenüberliegenden Seite der Mittelsenkrechten durch das Knotenelement (KE) geschraubt sind.
Das intermodulare Verbindungssystem (IV) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Knotenelement (KE) im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist und mit beiden Hauptoberflächen flächig an den Wandungen (WD) anliegt und/oder einen Wesentlichen rechteckigen Grundkörper aufweist.
Das intermodulare Verbindungssystem (IV) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Wandungen (WD) der nebeneinanderliegenden Raummodule (RM) mindestens zwei entlang der Raumachse (Y) voneinander beabstandete, baugleich ausgebildete und/oder im Wesentlichen achsensymmetrisch zueinander angeordnete Knotenelemente (KE) angeordnet sind.
Das intermodulare Verbindungssystem (IV) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Knotenelement (KD) zwei plattenförmige Wandanlageelemente (WE) umfasst, zwischen denen ein Schalldämmlagerelement (SE) angeordnet ist.
Ein Verfahren zur Verbindung von Raummodulen (RM) in einem mehrgeschossigen Raummodulgebäude (RG) in Holzbauweise, wobei die Verbindung der Raummodule (RM) mithilfe des intermodularen Verbindungsystems (IV) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 durchgeführt wird.
Ein mehrgeschossiges Raummodulgebäude (RG) in Holzbauweise mit mehreren entlang einer Horizontalachse (X) nebeneinander und mehreren entlang einer Vertikalachse (Y) übereinander angeordnete Raummodulen (RM), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Raummodule (RM) durch ein intermodulares Verbindungssystem (IV) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 verbunden ist.
Ein Raummodul (RM) oder ein Teil davon für ein mehrgeschossiges Raummodulgebäude (RG) in Holzbauweise, dadurch gekennzeichnet, dass das Raummodul (RM) oder der Teil davon zur intermodularen Verbindung mithilfe eines intermodularen Verbindungssystems (IV) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 eingerichtet ist.
Eine Verwendung eines intermodularen Verbindungssystems (IV) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder eines Teils davon zur Verbindung von Raummodulen (RM) in einem mehrgeschossigen Raummodulgebäude (RG) in Holzbauweise.
Eine Verwendung von Bauteilen zur Einrichtung eines Raummoduls (RM) in Holzbauweise oder eines Teils davon zur intermodularen Verbindung mithilfe eines intermodularen Verbindungssystems (IV) nach einem der Ansprüche 1 bis 17.