DE2011525A1

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Info

Publication number: DE2011525A1
Application number: DE19702011525
Authority: DE
Priority date: 1969-03-17
Filing date: 1970-03-11
Publication date: 1970-10-01
Also published as: US3561175A; NL7003092A; FR2034985B1; FR2034985A1; BE747398A

Description

10. März 1970

H /J W (165) 13,874

The Dow Cheeical Company, Midland, Michigan, USA

FROSTSICHERE FUNDAMENTE ODER PFEILER

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Gebäude und Gebäti&efurad&mente und insbesondere neue Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung von Gebäuden und Gebäudefundamenten mit flachen Fundamenten oder Banketten (shallow footings) oder Pfeilern (piers), welche sich oberhalb der normalen Frostgrenze befinden und dennoch einen wirksamen Frostschutz bilden. Die Erfindung läßt sich auf Bereiche aus frostdurchläesigem Boden mit einer zur Atmosphäre hin offenen Oberfläche anwenden, welche Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes ausgesetzt ist,

Bekannte Herstellungsverfahren erfordern allgemein die Ausschachtung des frostdurchlässigen Bodens für ein zu bauendes Fundament, Bankett, Pfeiler etc.j ferner eine gute Abfiu6anlage, sowie eine Tiefe des Fundaments bis unterhalb der Frostgrenze. Alle diese Faktoren verhindern eine Frostschwellung durch Beseitigen der Wasserquelle oder der Möglichkeit einer Bildung von Gefriertemperaturen,

Die vorliegende Erfindung schafft eine flache oder niedrige Fundament- oder Pfeilerkonstruktion für ein Gebäude, bei dem das Fundament oder der Pfeiler oberhalb der normalen Frostgrenze des speziellen Bodens und oberhalb eines allgemein frostdurchlässigen Materials liegt, dessen eine. Oberfläche zur Atmosphäre

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hin offen ist, wobei diese Konstruktion einen praktisch wasser-tUMfturchlässigen, wärmeisolierenden Kunststoff scheu» besitzt, so dass die Frostgrenze von dem Fundament oder Pfeiler ferngehalten wird durch Bildung einer frostfreien Zqm in de« allgemein frostdurchlässigen Boden unterhalb des Fundaments oder Pfeilers.

Vorteilhafterveise tritt erfindungsgemäß keine Gefrierteaperatur is FundaeenthÖh· auf, da die Bodenwärme gehalten wird, wodurch eine frostfreie Zone unterhalb des Fundaaents »der de· Pfeilers gebildet wird, so dass das Fundament la wesentlichen auf das Bodenniveau angehoben werden kann, vorausgesetzt, dass eine ausreichend hohe Tragfähigkeit vorhanden ist.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Fundament- oder Pfeilerkoastruktion für ein Gebäudefundament, das sich oberhalb der normalen Frostgrenze für ein bestimmtes Klima bei der bekannten Baupraxis befindet. Sie verleiht dea Gebäude bessere Isoliereigenschaften und erlaubt gleichzeitig grosse Einsparungen an Beton und Stahlträgern für Tragwände oder Steigrohre aus den Fundamenten, Einsparungen an Schalungen, welche für die kleinere Betonmenge erforderlich sind, sowie Einsparungen an Arbeitskräften durch flaches Eingraben der Fundamente anstelle einer tiefen und relativ engen Ausschachtung.

Weitere Merkeale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfühnmgsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen.

Es zeigen!

Figur 1* Eine Querschnittsansicht im Aufriß einer typischen Gebludekonstruktion, welche teilweise den Plattenboden, die Tragwandung, sowie das Betonfundament veranschaulicht, die sich in die Frosttiefengrenze hineinerstrecken.

Figur 2: Eine Querschnittsansicht im Aufriß, welche die

gleiche Gebäudekonstruktion veranschaulicht, jedoch mit einem flachen, frostgeschützten Fundament, welches erfindungsgemäß in einem geheizten Gebäude verwendet wird.

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Figur 3 χ El«« Querschnitt«ansicht la Aufriß der gleichen Gebäudekonstruktion, der in Verbindung mit einem flachen, frostsicheren Fundament gemäß der vorliegenden Erflatent, das in einem nicht geheizten Gebäude verwendet wird.

Figur 4: Eine Querschnittsansicht im Aufriß einer weiteren

Gebäudekonstruktion unter Verwendung der vorliegenden Erfindung*

Figur 5ι Ein Diagrams, das die Wärmeleistung eines Betonfunda-■enta veranschaulicht, welches erfindungsgemäß isoliert wurde.

Figur 1 der Zeichnungen veranschaulicht die bekannte Kon- a struktion in der Platte (shab) 1, die an einer Tragwand 3 ™ befestigt ist, welche abwärts zu einem Fundament 4 verläuft. Dieses befindet sich an der unteren Grenze der Frosttiefe des jeweiligen Klimas, wobei die Frosttiefe durch die mit Pfeilern versehene Linie gekennzeichnet ist, welche bei Bodenhöhe 2 beginnt. Wie ersichtlich, ist der Unterbau so ausgebildet, daß sich das Fundament oder Bankett unterhalb der bekannten Frosttiefe für denjenigen geographischen Bereich befindet, In dem das Fundament liegt. Diese Tiefe ist bekannt und durch die örtlichen Behörden vorgeschrieben. Zweck derselben ist, eine Schwellung des Bodens unter dem Fundament zu verhindern, was andernfalls dem Bauwerk schaden würde.

GeaiB Figur 2 der vorliegenden Erfindung wird die Platte 5 durch die Tragwand 7 und das Fundament 8 abgestützt. Die a Frosttiefe wird als eine von der Bodenhöhe 6 abwärts verlaufende Linie gekennzeichnet. Wie ersiehtlieh,ist das Fundament 8 lediglich unmittelbar unterhalb der Platte 5 angeordnet, doch der Boden unterhalb des Fundaments8 bleibt aufgrund des Einsatzes von sich horizontal von der Aussenseite des Gebäudes weg, sowie vertikal längs der Aussenselte der Tragwandung 7 unmittelbar oberhalb des Banketts erstreckenden Isolierschichten 9 ungefroren. Die in Figur dargestellte Konstruktion ist für ein geheiztes Gebäude befcimmt, wodurch der Wärmeverlust an den Boden durch die Platte 5 aufgehalten und ein Gefrieren sowie eine Schwellung vermieden werden. Folglich wird erfindungsgemäß eine Isolierung anstelle einer Ausmauerung verwendet, welche von der Bodenhöhe zum Bankett erforderlich wäre. Gemäß der graphischen Darstellung nach Figur 2 werden die Frosttiefe und die¹ Ge-

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friergreaze dadurch ve· Fundament weggehalten, dass der Boden unterhalb der Isolierung und unterhalb des geheizten Fundaments oberhalb des Gefrierpunktes gehalten wird.

Die in Figur 2 dargestellte Konstruktion ist solange wirksam, wie das Gebled« geheizt wird. Wird das Gebäude jedoch in der Wint«rp*rl«de verlassen, würde die Frostgrenze unter das Fundament ditrch das Innere des Gebäudes vordringen, wodurch ein Frostachaden verursacht werden würde.

Dies wird durch eine Gebäudekonstruktion gemäß Figur 3 verhindert. In diesem Falle wird die Isolierung 14 symmetrisch nach innen längs der Platte 10 und nach außen längs der Tragwand 12 angeordnet und verläuft horizontal nach außen, wodurch das Fundament Ij gegen Gefriertemperaturen aufgrund der günstigem Eigenschaften der Isolierung 14 geschützt wird, und zwar unabhängig davon, ob das Gebäude geheizt wird oder nicht. Die veranschaulichte, von Bodenhöhe 11 abwärts verlaufende Frosttiefe berührt das Fundament nicht, wie sich aus den Gefrierlinien ergibt.

Eine Abwandlung der oben veranschaulichten Konstruktion ist die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform, in der die Isolierung 19 horizontal unterhalb des Fundaments 18 angeordnet ist, so daß sie als Tragfläche für das Fundament dient, wobei sie eine kontinuierliche Isolierschicht unterhalb und neben dem Bankett zum Schütze des darunterliegenden Bodens gegen Frost bildet, ohne Rücksicht darauf, ob das Gebäude besetzt und geheizt 1st. Die Isolierung 19 verläuft symmetrisch unterhalb der Platte 15 und ausserhalb der Aussenseite. Wie oben erwähnt, muß die Isolierung 19 trag- und isolierfähig sein, um die Tragwand 17 und das Fundament 18 zu tragen. Die von der Bodenhöhe 16 entlang der Frostlinien abwärts verlaufende Frosttiefe zeigt wiederum, dass der Boden unterhalb des Fundaments nicht gefriert, und dass keine Schwellung der Konstruktion stattfindet.

Die Daten gemäß Figur 5 wurden durch Erprobung einer Testkonstruktion ähnlich derjenigen gemäß Figur 4 erhalten, indem die Isolierung horizontal unterhalb der Konstruktion angeordnet wurde, wodurch sie als Tragfläche diente und eine kontinuierliche Isolierschicht unterhalb des Fundaments zum Schütze des Bodens gegenüber Frost bildete. Die Isolierung wies eine 38 mm dicke Schicht aus expandiertem Polystyrol auf. Ein Thermoelement wurde unmittelbar oberhalb der Isolierschicht in die Konstruktion und ein weiteres unmittelbar unterhalb

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der Isolierschicht in den Boden eingebracht. Der aus diesen beiden Thermoelementen abgenommene Temperaturverlauf veranschaulicht die Fähigkeit des KunststoffSchaumes, Gefriertemperaturen in den frostempfindlichen Untergründen zu verhindern. Diese Daten «eigen die Temperatur oberhalb und unterhalb der Isolierung über die Winterperiode in einem Bereich an, in dem der LuftgefrierIndex 724° C Tagesgrade betrug. Da eine Gefrierwirkung in dem frostempfindlichen Untergrund nicht stattfand, trat kein Frost auf. Das Gefrieren des Bodens hängt zu einem gro6en Teil von der Dauer der niederen Lufttemperaturen ab. über1icherweise werden Zeit und Temperatur durch Tagesgrade gemessen. Ein Tagesgrad stellt einen Tag mit einer mittleren Lufttemperatur von 1° unterhalb des Gefrierpunktes dar. Tagesgradangaben sind additiv und können Über eine beliebige Zeitdauer vom Tage eines geeigneten Datums an ausgewertet werden. Der Unterschied zwischen dem höchsten und tiefsten Punkt in einer additiven Tagesgradkurve wird als Gefrierindex bezeichnet.

In einem speziellen Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wurde ein Gebäude in einer Gegend errichtet, in der die Frostgrenze bei 107 cm unter der Bodenoberfläche lag und das Klima im Durchschnitt 417 - 555° C Tagesgrade betrug. Es wurde eine flache Rinne gegraben und das Zementfundament wurde derart eingesetzt, dass sein Oberteil sich unmittelbar unterhalb der Bodenoberfläche befand. Expandierte Polystyrolplatten einer Dicke von 38 on wurden sodann horizontal unmittelbar oberhalb des Zementfundaments in dem Boden angeordnet, so dass sie eine horizontale Grenze auf jeder Seite des Fundaments über «Ine Länge von 45 cm bildeten. Die Betonplatte des Gebäudes ruhte zum Teil auf der inneren 45 cm langen Grenze der Isolierplatte, während die Tragwand auf der der Aussenkälte ausgesetzten Seite mit der 38 mm dicken Isolierplatte von der Verbindungsstelle der Wand mit der äußeren horizontalen Isolierplatte bis zum Bodenniveau bedeckt war. Bei einer derartigen Konstruktion wurde die Gefriergrenze vom Fundament ferngehalten, so dass ein derartiges flaches Fundament gegen FrostSchwellungen in dem erwähnten Klima geschützt werden konnte.

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Aufgrund bekannter and dokumentierter Daten sind die Dicke des Sciisn—starlals, sowie dessen horizontale Tiefe in jeden beliebigen Bereich ohne weiteres errechenbar. Der Hauptvorteil derartiger Berechncntge* ist wirtschaftlicher Natur, das heißt, derartige Berechnungen können die minimale Dicke oder die j Fläche und den Bertich des erforderlichen Schaunnaterials j angebe*_t die aar Abhaltung der Frosttiefe und der Gefrier- j grenze vom Fnnii—ent erforderlich sind, damit der Boden i unterhalb der Isolierung und unterhalb der geheizten Konstruktion! Ober de* Gefrierpunkt gehalten wird. '

Als Isolierschicht können andere, expandierte oder schaumförmige Kunststoffaaterialien mit ähnlichen Eigenschaften der Isolierung, Wärmekapazität, Undurchlässigkeit gegenüber Daejfäbertragung, Koeprinierfähigkeit, Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit wie expandiertes Polystyrol für die erfindungsgesMIBen Konstruktionen verwendet werden. Ein derartiges Schichtmaterial kann beispielsweise expandiertes Polyurethan mit geschlossenen Zellen sein.

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Claims

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1. !'Flache- Fundament- oder Pfeilerkonstruktion für ein Ge-

^ bände, in de« das Fundament oder der Pfeiler oberhalb der normalen Frostgrenze des betreffenden Bodens und oberhalb eines allgemein frostdurchlässigen Materials mit einer zur Atmosphäre hin offenen Oberfläche liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktion einen im wesentlichen wasserundurchlässigen, wärmeisolierenden Kunststoffschaum (9, 14, 19) besitzt, wodurch die Frostgrenze von dem Fundament oder Pfeiler ferngehalten wird durch Bildung einer frostfreien Zone in dem allgemein frostdurchlässigen.Material unterhalb des Fundaments oder Pfeilers.

2. Flache Fundament"? oder Pfeilerkonstruktlon nach An- ^:m s pruc'h 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff schaum (,19) sich praktisch horizontal-unterhalb der und über die Peripherie des Fundaments oder Pfeilers hinaus erstreckt.

3«Flache Fundament- oder Pfeilerkonstruktion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffschaum (9) ausserhalb im wesentlichen horizontal von einer Verbindungsstelle oberhalb des Bodens des Fundaments oder Pfeilers auf der der Aussenkälte ausgesetzten Seite, sowie praktisch vertikal aufwärts von der Verbindungsstelle des horizontal angeordneten Materials mit der Aussenseite bis hin zur Bodenhöhe verläuft.

4. Flache Fundament- oder Pfeilerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffschaum (14) auswärts praktisch horizontal von Verbindungslinien oberhalb des Bodens des Fundaments oder Pfeilers auf beiden Seiten desselben sowie praktisch vertikal aufwärts von diesen Verbindungslinien verläuft,

5. Flache Fundament- oder Pfeilerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffschaum (9, 14, expandiertes Polystyrol ist.