DE19818525B4

DE19818525B4 - Holz-Beton-Verbundelement

Info

Publication number: DE19818525B4
Application number: DE1998118525
Authority: DE
Inventors: Werner Bauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2018-04-25
Also published as: EP0952271A2; DE19818525A1; EP0952271A3

Abstract

Holz-Beton-Verbundelement (1) bestehend aus
– einem Holzbauteil (2), welches aus einer Vielzahl von in Brettstapelbauweise zusammengefügten Brettern (4) oder Kanthölzern zusammengesetzt ist;
– einem Betonbauteil (3), welches entlang einer Verbundfläche (7) an das Holzbauteil angrenzt;
– mehreren Verbundbrettern (5), die zwischen den Brettern (4) bzw. Kanthölzern in das Holzbauteil (2) eingefügt sind, sich im wesentlichen entlang der gesamten Länge der Bretter (4) über die Verbundfläche (7) hinaus in das Betonbauteil (3) erstrecken und oberhalb der Verbundfläche (7) Aussparungen in Form von Nuten (11) besitzen; und
– einer Vielzahl von als Querkraftanker wirkenden metallischen Flachprofilen (10a), die quer zur Längsrichtung der Verbundbretter (5) in den Nuten (11) verlaufen und vom Betonbauteil (3) umfaßt sind, wobei die Nuten und die Flachprofile in einem spitzen Winkel zur Verbundfläche (7) verlaufen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Holz-Beton-Verbundelement aus einem Holzbauteil, welches aus einer Vielzahl von in Brettstapelbauweise zusammengefügten Brettern oder Kanthölzern besteht, und einem Betonbauteil, wobei das Holzbauteil und das Betonbauteil entlang einer Verbundfläche aneinandergrenzen.

Aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 195 13 729 A1 ist ein Brettstapelelement bekannt, bei welchem eine Vielzahl von Brettern aneinandergereiht ist, wobei die Bretter kontinuierlich, vorzugsweise durch mehrschnittige Nagelung verbunden werden.

Holzbauteile die in Brettstapelbauweise hergestellt sind, werden beispielsweise als Wand- oder Deckenelemente eingesetzt. Solche Brettstapelelemente besitzten den Vorteil, daß ausgedehnte flächige Holzbauteile aus einer Vielzahl von Brettern zusammengesetzt werden können, wobei einerseits eine hohe Festigkeit des Holzbauteils erzielt wird und andererseits relativ geringe Herstellungskosten realisierbar sind. Bei der Brettstapelbauweise werden eine beliebige Zahl von Brettern beziehungsweise Kanthölzern direkt aneinandergereiht und miteinander vernagelt, verschraubt, verklebt, verdübelt oder anderweitig geeignet miteinander verbunden. Das dadurch hergestellte Holzbauteil besitzt eine Dicke, die der Breite der einzelnen Bretter entspricht, eine Längsausdehnung die der Länge der Bretter entspricht, und eine Querausdehnung, die sich aus der Anzahl der aneinandergereihten Bretter und deren Einzeldicke ergibt.

Ein Nachteil solcher in Brettstapelbauweise gefertigter Holzbauteile besteht darin, daß mit diesen Bauteilen bestimmte bautechnische Anforderungen nicht erfüllt werden können. Beispielsweise lassen sich in Mehrfamilienhäusern geforderte Schallschutzwerte mit aus Holzbauteilen gefertigten Deckenelementen nicht oder nur mit unverhältnismäßig großem Aufwand erzielen. Ebenso können Brandschutzanforderungen in Mehrfamilienhäusern zumeist nicht mit den herkömmlichen Brettstapelelementen erfüllt werden. Bei bestimmten Bauwerken müssen auch einbruchshemmende Materailfestigkeiten nachgewiesen werden, die mit solchen Holzbauteilen nur schwer erzielbar sind.

Die WO 94/11589 zeigt eine Holz-Beton-Verbunddecke, bei welcher die Verbindung zwischen den Holzbalken und dem Beton durch Metallplatten hergestellt wird, welche im oberen Bereich der Holzbalken befestigt sind. Ein Brettstapelelement wird bei dieser Verbunddecke nicht eingesetzt.

Aus der CH 678 440 A5 ist eine Verbunddeckenkonstruktion bekannt, die tragende Balken verwendet. An den Balken sind Verbindungselemente befestigt, die sich teilweise in ein Betonschicht erstrecken.

Holz-Beton-Verbundelemente sind aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt. Holz-Beton-Verbundelemente werden insbesondere im Bauwesen dort eingesetzt, wo die Vorteile des Bauwerkstoffes Holz mit den Vorteilen des Bauwerkstoffes Beton kombiniert werden sollen. Verschiedentlich werden daher Holz-Beton-Verbundelemente eingesetzt, bei denen die einzelnen Bauelemente neben dem Holzbauteil ein Betonbauteil aufweisen.

Ein solches Holz-Beton-Verbundelement ist beispielsweise unter dem Systemnamen „Hilti HBV" bekannt und in G.E. Marchand, J. Natterer „Holz-Beton-Verbunddecke im Einsatz", Schweizer Ing. und Architekt, Nr. 36, 8/96, S. 754/755 beschrieben. Um die Vorteile eines Holz-Beton-Verbundelements auszunutzen, muß sichergestellt sein, daß zwischen dem Holzbauteil und dem Betonbauteil eine dauerhafte, spielfreie Verbindung besteht, so daß sowohl Längs- als auch Querkräfte von dem Verbundelement aufgenommen werden können und dieses Verbundelement unter allen Belastungssituationen als statische Einheit anzusehen ist. Bei dem bekannten Holz-Beton-Verbundelement wird die Verbindung zwischen Holzbauteil und Betonbauteil durch in das Holzbauteil eingearbeitete Vertiefungen und zusätzliche Verankerungselemente hergestellt, die senkrecht zur Verbundfläche verlaufen und mit denen das Holzbauteil und das Betonbauteil gegeneinander verspannt werden. Ein Nachteil dieses bekannten Holz-Beton-Verbundelements besteht in der aufwendigen Fertigungstechnologie. Um einen belastbaren Verbund zwischen den Bauteilen herzustellen, wird bei dem Aufbau einer Deckenkonstruktion das Holzbauteil am gewünschten Ort montiert. Nachdem die Verbindungselemente im Holzbauteil befestigt wurden, wird Flüssigbeton auf das Holzbauteil aufgebracht, um das Betonbauteil auszubilden. Nunmehr muß die vollständige Aushärtung des Betons abgewartet werden (mindestens 4 Wochen), da es während des Trocknungsprozesses zu einem Materialschwund kommt. Nach dem vollständigen Aushärten des Betons müssen die Verbindungselemente einzeln nachgespannt werden, um dadurch eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen dem Holzbauteil und dem Betonbauteil herzustellen. Trotzdem ist es nicht ausgeschlossen, daß es später zu einem weiteren Materialschwund (beispielsweise auch beim Holzbauteil) kommen kann, wodurch sich die statischen Eigenschaften des Verbundelements verschlechtern, so daß die vorgesehenen Verbindungselemente auftretende Querkräfte nur schlecht aufnehmen können.

Aus der WO 96/25566 ist ebenfalls ein Holz-Beton-Verbundelement bekannt. Hier werden zwischen einzelnen Brettern metallische Verbundelemente eingelassen, die sich in das Betonbauteil erstrecken.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Holz-Beton-Verbundelement zur Verfügung zu stellen, bei welchem eine dauerhafte Verbindung zwischen Holzbauteil und Betonbauteil besteht, die auch Querkräfte ohne weiteres aufnehmen kann. Außerdem soll das Fertigungsverfahren für ein Holz-Beton-Verbundelement durch geeignete konstruktive Gestaltung vereinfacht werden.

Diese Aufgabe wird durch die im beigefügten Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Breite der Verbundbretter größer als die Breite der anderen Bretter ist, und daß metallische Flachprofile als Querkraftanker angeordnet sind, die quer zur Längsrichtung der Verbundbretter oberhalb der Verbundfläche in Aussparungen der Verbundbretter in Form von Nuten verlaufen und vom Betonbauteil umfaßt sind. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß innerhalb des Holzbauteils keine Fremdmaterialien eingebunden werden müssen, womit die herkömmlichen Fertigungstechniken der Brettstapelbauweise weiterhin angewendet werden können. Es bereitet keine Schwierigkeiten, beispielsweise jedes vierte Brett des Holzbauteils mit einer größeren Breite zu versehen, um das gewünschte Übermaß gegenüber den sonstigen Brettern zu erlangen.

Die Nuten sind in einem spitzen Winkel zur Verbundfläche in die über die Verbundfläche überstehenden Abschnitte der Verbundbretter eingebracht. Die Nuten lassen sich beispielsweise durch einen einfachen Sägevorgang in die Verbundbretter einbringen. Das Flachprofil wird in diesen Sägeschlitz unter Ausbildung einer Preßpassung eingeschlagen. Diese sehr einfache Form des Querkraftankers kann die zwischen dem Holzbauteil und dem Betonbauteil bei Biegebeanspruchung auftretende Querkräfte bereits gut aufnehmen, da aufgrund der Schräglage des Querkraftankers nicht die Gefahr besteht, daß dieser aus den Nuten der Verbundbretter herausgerissen wird. Der genaue Winkel, in welchem die Nuten anzubringen sind, ist abhängig von den verwendeten Materialien für die Verbundstege und die Querkraftanker und von den aufzunehmenden Belastungen.

Die Dimensionierung des Querkraftankers ist abgängig von den aufzunehmenden Kräften.

Für hohe statische Anforderungen, insbesondere im Deckenbereich ist es zweckmäßig, wenn das Holz-Beton-Verbundelement derart ausgebildet ist, daß das Betonbauteil eine Stahlarmierung bzw. -bewehrung besitzt. Es ist auch möglich, daß die Querkraftanker Bestandteil dieser Stahlarmierung sind.

Bei abgewandelten Ausführungsformen besteht das Betonbauteil im wesentlichen aus einem diffusionsoffenen Material, welches eine gute Wasserdampfdiffusion ermöglicht. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn das Betonbauteil weitgehend aus Leichtbeton, Porenbeton oder anderen geeigneten Materialien, die die gewünschten Eigenschaften zur Verfügung stellen, besteht.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Holz-Beton-Verbundelements zur Verwendung als Deckenelement mit Querkraftankern;
2 das Holz-Beton-Verbundelement aus 1 in einer Seitenansicht.
In 1 ist in einer perspektivischen Ansicht ein Holz-Beton-Verbundelement 1 dargestellt. Das Holz-Beton-Verbundelement besteht aus zwei Hauptbestandteilen, nämlich einem Holzbauteil 2 und einem Betonbauteil 3. Das Holzbauteil 2 umfaßt eine Vielzahl von Brettern 4, die in Brettstapelbauweise zusammengesetzt sind. Je nach Bauweise und gewünschter Festigkeit werden bei der Brettstapelbauweise zwei, drei oder mehrere Brettschichten durch Vernageln, Verschrauben, Verkleben, Verdübeln oder anderweitig miteinander verbunden, wodurch Holzbauteile nahezu beliebiger Ausdehnung aufbaubar sind. Das Holzbauteil 2 umfaßt weiterhin mehrere Verbundbretter 5, die in ihrem unteren Bereich wie die sonstigen Bretter 4 in das Holzbauteil 2 integriert sind, jedoch breiter als diese sonstigen Bretter 4 sind. An einer unteren Außenseite 6 weist das Holz-Beton-Verbundelement durch diesen Aufbau eine ebene Fläche auf. An der oberen Innenseite des Holzbauteils 2 ragen die Verbundbretter 5 über die sonstigen Bretter 4 hinaus.
Zwischen der oberen Innenseite der Bretter 4 und der unteren Innenseite des Betonbauteils 3 wird eine Verbundfläche 7 definiert, entlang derer bei einer senkrecht zum Holz-Beton-Verbundelement wirkenden Kraft Scherkräfte zwischen dem Holzbauteil 2 und dem Betonbauteil 3 auftreten. Nach seiner Fertigstellung weist das Holz-Beton-Verbundelement 1 eine ebene obere Außenseite 8 auf, die durch das Betonbauteil 3 gebildet wird.
Das Betonbauteil 3 besteht im wesentlichen aus einem an die jeweiligen Einsatzbedingungen angepaßten Material, beispielsweise herkömmlichem Beton, Asphaltbeton, Leichtbeton, Porenbeton oder einem diffusionsoffenen Material.
Im dargestellten Beispiel sind an dem Holz-Beton-Verbundelement 1 weiterhin Querkraftanker 10 angeordnet. Im praktischen Einsatzfall wird es zweckmäßig sein, für das Holz-Beton-Verbundelement gleichartige Querkraftanker zu verwenden, wobei je nach Belastungssituation mehrere Querkraftanker entlang des Holz-Beton-Verbundelements angeordnet werden können, vorzugsweise an den Punkten der höchsten Querkraftbelastung. Als Querkraftanker kommt ein Flachstahl 10 zum Einsatz, welcher in Nuten 11 eingeschlagen ist, die in den Abschnitten der Verbundbretter 5 ausgebildet sind, welche in das Betonbauteil hineinragen. Diese Nuten 11 können zum Beispiel durch einen schrägen Sägeschnitt (beispielsweise in einem Winkel von 80° zur Verbundfläche 7) hergestellt werden. Der Winkel dieser Nuten ist so zu wählen, daß bei einer Krafteinwirkung auf das Holz-Beton-Verbundelement die am Flachstahl 10 resultierenden Kräfte in einem derartigen Winkel zur Nut stehen, daß der Flachstahl 10 gegen die Wandung der Nuten 11 gepreßt wird und nicht aus dieser herausrutschen kann.
Die in 2 dargestellte Seitenansicht des Holz-Beton-Verbundelements 1 läßt sowohl den Querschnitt des Querkraftankers 10 als auch den Querschnitt der Aussparungen in den Verbundbrettern 5 gut erkennen.
Durch das erfindungsgemäße Holz-Beton-Verbundelement lassen sich Fertigbauteile erzeugen, die als Wand- und/oder Deckenbauteile sowohl im Innen- als auch im Außenbereich einsetzbar sind.

Claims

Holz-Beton-Verbundelement (1) bestehend aus – einem Holzbauteil (2), welches aus einer Vielzahl von in Brettstapelbauweise zusammengefügten Brettern (4) oder Kanthölzern zusammengesetzt ist; – einem Betonbauteil (3), welches entlang einer Verbundfläche (7) an das Holzbauteil angrenzt; – mehreren Verbundbrettern (5), die zwischen den Brettern (4) bzw. Kanthölzern in das Holzbauteil (2) eingefügt sind, sich im wesentlichen entlang der gesamten Länge der Bretter (4) über die Verbundfläche (7) hinaus in das Betonbauteil (3) erstrecken und oberhalb der Verbundfläche (7) Aussparungen in Form von Nuten (11) besitzen; und – einer Vielzahl von als Querkraftanker wirkenden metallischen Flachprofilen (10a), die quer zur Längsrichtung der Verbundbretter (5) in den Nuten (11) verlaufen und vom Betonbauteil (3) umfaßt sind, wobei die Nuten und die Flachprofile in einem spitzen Winkel zur Verbundfläche (7) verlaufen.
Holz-Beton-Verbundelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betonbauteil (3) eine Stahlarmierung bzw. -bewehrung besitzt.
Holz-Beton-Verbundelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querkraftanker Bestandteil der Stahlarmierung bzw. -bewehrung sind.
Holz-Beton-Verbundelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betonbauteil (3) aus diffusionsoffenem Material besteht.
Holz-Beton-Verbundelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Betonbauteil (3) aus Leichtbeton, Porenbeton oder Asphaltbeton besteht.
Holz-Beton-Verbundelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei Holzbauteile (2) und ein gemeinsames Betonbauteil (3) besitzt, welches zwischen diesen beiden Holzbauteilen angeordnet ist.
Holz-Beton-Verbundelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es als Deckenelement dient.
Holz-Beton-Verbundelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es als Wandelement dient.