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Fertigbalken zum Überdecken von Öffnungen im Mauerwerk Die Erfindung
betrifft einen Fertigbalken zum Überdecken von Öffnungen im Mauerwerk, der einen
steinartigen tragenden Kern mit Bewehrung und eine wärmedämmende Schale, insbesondere
aus dem Baustoff des angrenzenden Mauerwerks, aufweist.
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Im Zuge einer weitgehenden Industrialisierung der Baustellen werden
an Stelle von an Ort in Schalung und mit Einrüstung hergestellten Bauteilen werksgefertigte
Bauteile immer häufiger verwendet. Dies gilt auch für das Abfangen von Mauerwerk
und das Überdecken von Öffnungen im Mauerwerk, besonders zur Bildung von Stürzen
über Türen, Toren und Fenstern, wozu in zunehmendem Umfang Fertigbalken benutzt
werden. Diese Fertigbalken können bei geringer Beanspruchung alleintragend sein.
Bei größerer Beanspruchung dagegen bestehen die Stürze im allgemeinen aus zwei übereinanderliegenden
Teilen. Die Fertigbalken, die hierbei unten zu liegen kommen, bilden nur die Zugzone,
während der obere Teil, die Druckzone, als nachträglich ergänzter Querschnitt durch
Mauerwerk oder Beton an Ort und Stelle aufgebracht wird. Damit das Transportgewicht
nicht zu hoch wird und Anschläge leichter anzulegen sind, bestehen die Stürze meistens
aus mehreren nebeneinanderliegenden Fertigbalken. Die Breiten der Fertigbalken sind
dabei den Breiten der gleichzeitig verwendeten Mauersteine angepaßt, so daß die
im Mauerwerk angelegte Anschlagbreite somit auch im Bereich des Sturzes weitergeführt
werden kann. Die Fertigbauteile für die Stürze werden aus verschiedenen Baustoffen
gefertigt, z. B. aus Schwerbeton, Leichtbeton, Ziegeln od. dgl.
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Diese bekannten Fertigbalken haben aber folgende Nachteile: Für die
verschiedenen Mauersteinformate, Mauerwerksverbände und Anschlagarten müssen fast
ebenso viele dazu passende Fertigbalken hergestellt, auf Lager gehalten und auf
der Baustelle eingebaut werden. Das ist unpraktisch und unwirtschaftlich. Selbst
wenn nur zwei verschiedene Profile erforderlich sind, zeigt die Erfahrung, daß ein
Profil immer schneller vergriffen ist als das andere, wodurch die Arbeiten auf der
Baustelle erhebliche Verzögerungen erleiden. Hinzu kommt, daß auf der Baustelle
zum Ausgleich der Schichten unter und auch eventuell über den Fertigbalken besondere
Steinformate vorrätig gehalten oder solche Steine passend gehauen werden müssen,
was mühsam und zeitraubend ist und außerdem auch das Schichtmaß in der Höhe empfindlich
stören kann.
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Bei größeren lichten Weiten etwa über 1,80 m ist man dazu übergegangen,
Balken zu verwenden, die offenbar wegen ihres Transportgewichtes so hergestellt
sind, daß mit Trogsteinen von der jeweiligen gesamten Breite der Mauerdicke die
Öffnung überdeckt und eine Betonfüllung mit Bewehrung in die Trogöffnung der hintereinanderliegenden
Steine eingebracht wurde (Zeitschrift »Betonwaren und Betonwerkstein«, 1942, S.
277). Für diese Balken müssen wiederum der jeweiligen Mauerdicke entsprechende sowie
mit und ohne Anschlagflächen ausgerüstete Trogsteine gefertigt und auf Lager gehalten
werden, und man muß außerdem auf die geschilderten Vorteile der Vorfertigung verzichten.
Die genannten Balken aus Trogsteinen mit bewehrter Betonfüllung haben jedoch den
Vorteil, daß sie die gleiche Putzfläche haben wie das sie umgebende Mauerwerk. Im
Bereich der Balken ist die gleiche oder annähernd die gleiche Wärmedämmung vorhanden
wie im übrigen Teil des Wandmauerwerkes. Außerdem wird durch die entsprechende Wahl
der Trogsteine das Einpassen des Balkens in das umgebende Mauerwerk ohne Störung
möglich. Da die Lagerfuge in der Auflagerschicht und in der Schicht über dem Balken
nicht unterbrochen ist, sondern bei entsprechender Wahl der Trogsteine jeweils über
die gesamte Mauerbreite hinweg in der gleichen Ebene durchgeht, ist der sonst bei
Fertigbalken notwendige Ausgleich nicht erforderlich.
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Diesen genannten Vorteilen der bekannten Trogsteinbalken steht jedoch
der erhebliche Nachteil der Lagerhaltung und Herstellung der verschiedenen Trogsteinformate
gegenüber sowie auch die Notwendigkeit, die einzelnen Balken jeweils an der Baustelle
fertigen zu müssen, wozu wiederum eine entsprechende Einschalung und Abstützung
notwendig ist, welche bei der Verwendung von Fertigbalken vermieden werden.
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Es sind aber auch Fertigbalken der eingangs näher angegebenen Art
bekannt. So ist aus der schweizerischen Patentschrift 325 753 ein Sturzbalken bekannt,
der in der Werkstatt vorgefertigt werden kann und
der mehrere z.
B. aus Ziegelprofilsteinen mit durchgehenden Hohlräumen bestehende Profilkörper
mit U-förmigem Profil aufweist, die einen balkenförmigen aus bewehrtem Beton bestehenden
Träger umfassen. Die dabei verwendeten beiden Bewehrungsstäbe liegen nahe den Ecken
des Hohlraumes der U-förmigen Profilkörper. Dieser Fertigbalken muß in den den unterschiedlichen
Mauerwerksbreiten entsprechenden Größen auf Lager gehalten werden und läßt sich
nur in einer vorbestimmten Lage einbauen. Dadurch werden Herstellung und Lagerhaltung
teuer, und es treten Schwierigkeiten bei der 17berdeckung von Maueröffnungen auf,
bei denen ein Mauerwerksanschlag erforderlich ist.
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Aus der österreichischen Patentschrift 208 562 ist ein ähnlicher Balken
bekannt, bei dem der mit Bewehrungsstäben versehene Betonkern von einer Schale aus
zwei verschiedenen Ziegelformkörpern umgeben ist. Zwar ist bei einem Ausführungsbeispiel
ein zylindrischer, mittig angeordneter Betonkern mit symmetrisch über dessen Querschnitt
verteilten Bewehrungsstäben vorgesehen, so daß der Balken in beliebiger Lage tragfähig
ist. Jedoch ergeben sich auch bei diesem Balken erhebliche Aufwendungen bei Herstellung
und Lagerhaltung. Einmal erfordert jeder Balken zwei unterschiedliche Ziegelschalsteine,
und zum anderen müssen für jede Mauerbreite unterschiedlich bemessene Balken auf
Vorrat gehalten werden.
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Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen Fertigbalken der
einleitend genannten Art so weiterzubilden, daß zur rationellen Vorfertigung solcher
Balken mit einer möglichst geringen Anzahl von Balkentypen den wechselnden Bedürfnissen
der Praxis hinsichtlich Länge, den verschiedenen Anschlagarten, Mauerbreiten und
Mauerverbänden Rechnung getragen werden kann und Herstellung und Lagerhaltung der
Balken wesentlich vereinfacht und verbilligt werden, ohne die Erfordernisse der
Wärmedämmung und der guten Putzhaftung zu beeinträchtigen und ohne daß die Nachteile
bei der Einpassung der Balken und zur Erzielung des notwendigen Ausgleichs mit dem
übrigen Mauerwerk auftreten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Querschnitt
des Fertigbalkens mit dem Querschnitt der Mauersteine des angrenzenden Mauerwerks
übereinstimmt, wobei sein Kern so bemessen ist, daß er die bei der Montage auftretende
Last in jeder Richtung allein aufnimmt.
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Durch diese neue Ausbildung des Fertigbalkens kann man diesen in beliebiger
Lage hochkant oder flach verwenden und durch Anordnung eines oder mehrerer der Balken
wahlweise in Hoch- und/oder Querformat bei einer transportfähigen Ausführung dieser
Balken in einfachster Weise Stürze, Unterzüge und andere Überdeckungen von Mauerwerksöffnungen
für sämtliche vorkommende Mauerwerksabmessungen mit oder ohne Anschläge zeitsparend
und mit sehr geringem Aufwand herstellen. Da man damit allen praktischen Anforderungen
mit nur einem Balkenprofil gerecht werden kann, ergeben sich große Erleichterungen
bei der Herstellung und Lagerhaltung des Balkens.
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Wie vorstehend dargelegt, sind Fertigbalken, deren Querschnitt mit
dem Rechteckquerschnitt der Mauersteine übereinstimmt, zwar an sich bekannt. Soweit
diese aus Kern und Schale bestehen, sind sie jedoch mit mehreren durch den Schalenwerkstoff
getrennten Kernen ausgerüstet. Sie sind somit nur durch Anordnung im Querformat
verwendbar, so daß sich bei ihrer Benutzung praktisch die gleichen Nachteile einstellen,
wie sie auch bei Massivbalken bekannter Ausführungen in Kauf genommen werden müssen.
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Die Anordnung des Kernes in der Schale erfolgt bei dem erfindungsgemäß
ausgebildeten Balken zweckmäßig so, daß der Schnittpunkt der Diagonalen der gesamten
Balkenquerschnittsfläche in der Querschnittsfläche des Kernes, vorzugsweise in deren
Mitte, liegt, da hierdurch der Kernquerschnitt im Vergleich zum gesamten Balkenquerschnitt
klein gehalten werden kann.
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Weiterhin ist es aus vorstehendem Grunde und zur Erzielung vorteilhafter
Belastungsverhältnisse in allen Benutzungslagen des Balkens günstig, wenn in Weiterbildung
der Erfindung, im Querschnitt des Balkens gesehen, der Schwerpunkt der Bewehrung
des Kernes in der Kernmitte liegt.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Schale des Balkens den Kern wenigstens
überwiegend umhüllt, so daß der Einbau des Balkens nicht in Abhängigkeit von der
den Kern umhüllenden Schale erfolgen muß.
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Vorzugsweise erhält der Fertigbalken nach der Erfindung eine rechteckige
Querschnittsform bei einem Seitenverhältnis der Querschnittsfläche von etwa 1: 1,5.
Der Kern kann eine runde, quadratische oder rechteckige Form besitzen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Balkens besteht der Kern
in seiner Gesamtheit aus Beton und ist vorzugsweise vorgespannt. Er kann jedoch
ohne weiteres auch aus einem Verbund mehrerer Baustoffe, wie Ziegel mit Beton, bestehen
und ebenfalls vorgespannt sein. Dabei empfiehlt sich der Verbund mehrerer Baustoffe,
wenn der Kern wegen des gesamten Balkenquerschnittes verhältnismäßig groß gewählt
werden soll.
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Die Schale des Balkens kann vorteilhafterweise im Querschnitt aus
einem Stück bestehen; jedoch ist insbesondere bei Balken großer Querschnittsflächen
auch eine Zusammensetzung der Schale im Querschnitt aus mehreren Teilen möglich
und vielfach zweckmäßig.
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Eine weitere Abwandlung ist noch dadurch gegeben, daß der äußere Teil
des Kernes voll ausgebildet oder mit einer Lochung versehen sein kann, wobei die
Anordnung der Lochung insbesondere bei Kernen großer Querschnittsfläche in Frage
kommt.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an
mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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F i g. 1 bis 6 zeigen Querschnitte von Fertigbalken mit gleicher äußerer
Form, die ein Rechteck mit einem Seitenverhältnis von 1:1,5 aufweisen; F i g. 7
und 8 stellen zwei waagerechte Schnitte durch die Fertigbalken in Höhe der Bewehrung
im Bereich der Fugen zwischen zwei Schalen dar; F i g. 9 bis 11 zeigen die Herstellung
einer Schale für den Fertigbalken, z. B. in einer Ziegelstrangpresse, wobei die
F i g. 11 eine isometrische Darstellung betrifft; F i g. 12 und 13 zeigen in schematischen
Querschnitten die Lage der aus den Formsteinen gebildeten Fertigbalken nach der
Erfindung im Mauerwerk; F i g. 14 und 15 lassen die Auflagerung der Fertigbalken
und
deren Einordnung in das umgebende Mauerwerk erkennen.
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Der Fertigbalken 1 besteht aus dem inneren, tragenden Teil, dem Kern
2, und dem äußeren, nicht tragenden Teil, der Schale 3. Der Kern 2 kann, wie die
Figuren zeigen, rechteckigen, quadratischen oder kreisrunden Querschnitt haben.
Er besteht aus einem Baustoff, z. B. Stahlbeton oder Spannbeton (F i g. 1 bis 3),
oder aus einem Verbund von zwei verschiedenen Baustoffen, wie Ziegel und Stahlbeton
oder Spannbeton (F i g. 4 bis 6). Seine Bewehrung 4 liegt - im Querschnitt des Balkens
gesehen - mit ihrem Schwerpunkt in der Mitte des Kernes 2. Die Schale 3 hat
eine rechteckige äußere Begrenzung und umhüllt den Kern 2 ganz oder überwiegend.
Sie besteht aus einem Baustoff mit gut wärmedämmenden Eigenschaften, der außerdem
eine gute Putzhaftung gewährleistet.
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Das Widerstandsmoment des Kernes 2 kann in beiden Achsen x-x und y-y
gleich groß sein (F i g. 2 bis 4). Es kann aber auch in einer Richtung, z. B. in
x-Richtung, entsprechend dem Seitenverhältnis des Fertigbalkens 1, fünfmal so groß
ausgebildet werden wie in der y-Richtung.
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Der Balken nach F i g. 1 zeigt einen Kern rechteckigen Querschnitts.
Er besteht aus nur einem Baustoff. Der Schnitt der Querschnittsdiagonalen des Fertigbalkens
liegt innerhalb der Querschnittsfläche des Kernes 2. Die Schale 3 ist im Querschnitt
aus zwei Stücken zusammengesetzt. Die Bewehrung 4 liegt in der Mitte des Kernes
auf der x-Achse symmetrisch zur y-Achse.
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F i g. 2 zeigt einen Balken mit einem Kern 2 quadratischer Querschnittsform.
Er besteht ebenfalls aus nur einem Baustoff. Der Schnittpunkt der Querschnittsdiagonalen
des Kernes 2 ist gleichzeitig auch Schnittpunkt der Querschnittsdiagonalen des Gesamtbalkens.
Die Schale 3 ist im Querschnitt aus einem Stück gebildet. Die Bewehrung liegt in
der Mitte des Kernes auf der y-Achse symmetrisch zur x-Achse.
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F i g. 3 gibt einen Balken mit einem Kern 2 kreisrunder Querschnittsform
wieder, der ebenfalls aus nur einem Werkstoff besteht. Im Querschnitt gesehen ist
der Mittelpunkt des Kernes 2 auch der Mittelpunkt des Fertigbalkens. Die Schale
3 ist wie im Falle der F i g. 2 im Querschnitt einstückig ausgebildet. Die Bewehrung
4 liegt im Zentrum des Kernes 2 und damit im Schnittpunkt der Querschnittsdiagonalen
des Gesamtbalkens.
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F i g. 4 gibt einen Balken mit einem Kern 2 ebenfalls kreisrunder
Querschnittsform wieder. Hier besteht aber der Kern aus zwei verschiedenen Baustoffen
für seinen inneren Teil 5 und den äußeren Teil 6. Die Bewehrung 4 ist im mittleren
Bereich des Kernes so angeordnet, daß ihr Schwerpunkt in der Kernmitte liegt.
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Die F i g. 5 und 6 geben in isometrischer Darstellung zwei verschiedene
Fertigbalken rechteckiger Querschnittsform wieder. Der Kern 2 ist in seinem Querschnitt
aus verschiedenen Baustoffen für den inneren Teil 5 und seinen äußeren Teil 6 zusammengesetzt.
Der äußere Teil 6, welcher aus dem gleichen Baustoff wie die Schale besteht und
daher mit dieser fest verbunden ist, weist zur besseren Haftung des Mörtels in der
Fuge zwischen den Schalen eine Kleinlochung 7 auf (F i g. 5). Die Anordnung der
Bewehrung 4 entspricht im Falle der F i g. 5 der Anordnung innerhalb F i g. 3, während
sie im Falle der F i g. 6 der F i g. 4 entsprechend gewählt wurde.
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Die Schale 3 der Balken nach den F i g. 5 und 6 ist in der Längsrichtung
aus mehreren Teilen zusammengesetzt. Sie ist an ihren beiden größeren Außenflächen
mit Längsrillen 8 ausgerüstet, die sich über die gesamte Länge der Schale in Nähe
der Ecken erstrecken. Zwischen den sich gegenüberliegenden Längsrillen sind im Inneren
der Schale Längslöcher 9 vorgesehen, so daß ein sauberes Abtrennen von durch die
Lage der Längsrillen 8 und -löcher 9 bestimmten schmalen Streifen ermöglicht wird,
um eine Querschnittsverminderung des Balkens vornehmen zu können.
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Die F i g. 7 zeigt die zum dargestellten Beispiel der F i g. 6 passende
Vermörtelung 10 der zwischen den Schalen verbleibenden Fugen.
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F i g. 8 zeigt eine Vermörtelung 10, welche durch Ausnehmungen 11
an einer Stirnseite der Schalen 3 besonders kräftig und wirkungsvoll ausgeführt
werden kann.
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Die einfache Herstellung einer Schale 3 für den neuen Balken, z. B.
in der Ziegelstrangpresse, zeigt F i g. 9. Die Schale 3 tritt als Doppelschale aus,
wobei die beiden Längsschlitze 12, welche nach Auffüllung mit Kernwerkstoff den
inneren Teil des Kernes 5 gemäß F i g. 6 späterhin bilden, einander gegenüberliegen.
Die Trennung beider Hälften vor der Balkenfertigung wird durch Einkerbungen 13 erleichtert,
die durch entsprechende Mundstücksform eingebracht sind. Durch die Doppelherstellung
ist auch die Anordnung der Ausnehmungen 11 in der gewünschten Breite und Tiefe an
den Stirnseiten der einzelnen Schalen 3 auf einfache und genaue Art möglich. Der
zum Zerschneiden der einzelnen Schalen senkrecht zur Strangriehtung bewegte Draht
wird in einer in F i g. 10 wiedergegebenen Schablone 14 mit der gewünschten
Formgebung herumgeführt, so daß die einzelnen Schalen 3 die in F i g. 11 in isometrischer
Darstellung wiedergegebene Form erhalten.
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Die F i g. 12 bis 15 zeigen die Lage der Fertigbalken 1 im Mauerwerk
15. In F i g. 12 und 13 sind Querschnitte von fertigen Stürzen bei verschiedenen
Mauerdicken dargestellt. F i g. 12 zeigt einen Sturz ohne besonderen Anschlag, wie
sie hauptsächlich für Türstürze in Innenwänden üblich sind.
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F i g. 12 zeigt ein Mauerwerk 15 von etwa 17,5 cm Dicke. Der
Fertigbalken 1 ist in flacher Lage eingebaut, d. h. in der gleichen Lage, wie auch
die Herstellung der Fertigbalken geschehen ist. Die Schichthöhe entspricht genau
der Schichthöhe des Mauerwerks.
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F i g. 13 zeigt einen Querschnitt eines fertigen Sturzes mit Anschlag,
wie sie hauptsächlich für Fenster- und Türstürze in Außenwänden üblich sind.
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Die Figur zeigt ein Mauerwerk 15, das aus Steinen unterschiedlichen
Formats zusammengesetzt ist (11,5 -'- 17,5 + 1,0 = 30,0 cm). Hier ist der Fertigbalken
1, der an der Fenster- oder Türseite zu liegen kommt, in flacher Lage eingebaut,
dagegen ist der Anschlags-Fertigbalken 1 a hochkant gestellt. Es ist also in diesem
Fall nicht erforderlich, den Fertigbalken zu verkleinern. Die Differenz zwischen
flacher Lagerung und Hochkantlagerung ergibt die erforderliche Anschlagfläche.
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Besonders wichtig bei dieser Ausführung entsprechend der F i g. 13
ist, daß die Fuge oberhalb
der Fertigbalken 1 in der gleichen Höhe
durchgeht, daß ringsherum die gleiche Putzfläche vorhanden ist und daß an jeder
Stelle der Fertigbalken 1 ausreichend Hohlräume angeordnet sind, die ohne besondere
zusätzliche Maßnahmen mindestens die gleiche Wärmedämmung gewährleisten, wie im
aufgehenden oder umgebenden Mauerwerk 15 vorhanden ist.
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Die F i g. 14 und 15 schließlich zeigen die Auflagerung der Fertigbalken
1 und die Einordnung in das umgebende Mauerwerk 15. Man sieht, daß der Mauerverband
keine Störung erleidet, unabhängig davon, ob ein Anschlag vorhanden ist oder nicht.
Die Lagerfugen in der Auflagerschicht und in der Schicht über den Fertigbalken sind
nicht unterbrochen, sondern gehen über die gesamte Mauerbreite hinweg in der gleichen
Ebene durch. Es sind keinerlei besondere Steinformate oder extra zugehauene Steine
zum Ausgleich der Schichten nötig.
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F i g. 14 zeigt die Auflagerung eines hochkant gelagerten Fertigbalkens
1. Damit der Fertigbalken in das Schichtenmauerwerk hineinpaßt, werden auf Auflagerlänge
die unteren, äußeren, nicht tragenden Teile der Schalen vor dem Einbau abgetrennt.
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F i g. 15 zeigt vorn die Auflagerung eines flach gelagerten Fertigbalkens
1, dahinter den Anschlag des hochkant gelagerten Fertigbalkens 1 a.