DE202005007703U1

DE202005007703U1 - Bausystem aus Standardelementen in Rastermaßen

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Publication number: DE202005007703U1
Application number: DE200520007703
Authority: DE
Original assignee: GROSMANN GUENTER GbR VERTRETUN; Grossmann Guenter GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Herr Guenter Grossmann 63768 Hosbach)
Current assignee: GROSMANN GUENTER GbR VERTRETUN; Grossmann Guenter GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Herr Guenter Grossmann 63768 Hosbach)
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2015-05-18

Abstract

Bausystem zur kostengünstigen Fertigung und Errichtung von Gebäuden, vornehmlich Wohnhäuser, dadurch gekennzeichnet, dass alle Bauelemente einem möglichst kleinen Rastermaß folgen, vorzugsweise 125 mm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bausystem zur Errichtung von Gebäuden, vornehmlich Wohngebäuden, welches folgende Eigenschaften besitzt:

1. Kostensparend durch Fertigung von genormten Teilen in Großserie, in möglichst wenigen Arbeitsgängen
2. Kostensparend durch leichte und schnelle Montageeigenschaften, auch von ungelernten Arbeitskräften beherrschbar und deswegen auch zum Selbstbau geeignet, mit max. 2 Personen zu handhaben
3. Kostensparend durch Integration von Hohlräumen für Installationen
4. Kostensparend durch weitgehend endfertige Sichtflächen
5. Höchstmögliche Flexibilität durch enges Rastermaß (vorzugsweise Baurastermaß 125 mm)
6. Höchstmögliche Maßgenauigkeit für die Verwendung von genormten Einbauteilen (Fenster/Türen, Einbauküche, Einbauschränke etc.)
7. Energiesparend durch hohe Isolationswerte, möglichst Passivhaus-Standard
8. Sofort bezugsfertig durch trockene Bauweise
9. Bauprinzip nicht nur für Wände, sondern auch für Decken und Dach geeignet

Die heute überwiegend vorkommenden Bauweisen lassen sich zunächst grundsätzlich in 2 Haupt-Kategorien einteilen: die Massivbauweise auf Basis von mineralischen Baustoffen und die Holzbauweise auf Basis des nachwachsenden Rohstoffes Holz. Mit beiden Bauweisen lassen sich die oben beschriebenen vorteilhaften und deswegen wünschenswerten Eigenschaften nur schwer darstellen:
Die Massivbaustoffe genügen höchstens den Anforderungen aus Punkt 1 und 5. Alle anderen Punkte werden gar nicht oder nur zum Teil erfüllt. Nur der eigentliche Baustein wird durch eine kostengünstige Serienfertigung hergestellt, alle weiteren Arbeiten erfolgen handwerklich in vielen einzelnen Arbeitschritten. Für die Errichtung werden div. verschiedene Facharbeiter benötigt, die Arbeiten sind aufwändig und die Koordination der versch. Arbeitsschritte durch unterschiedliche Firmen sind zeitraubend und ineffizient. Die für die Installationen notwendigen Öffnungen müssen teilweise nachträglich erstellt werden, fertige Oberflächen entstehen erst durch Ausgleichen der fertigungsbedingten Unebenheiten durch mühsames Verputzen. Einbauteile müssen auf Grund der vorhandenen Maßtoleranzen häufig projektbezogen vermessen und gefertigt werden. Eine gute Isolationswirkung kann nur durch eine separate Dämmung erzielt werden, da fast sämtliche Massivbaustoffe eine sehr schlechte Dämmwirkung aufweisen. Ein weiterer Nachteil der massiven Bauweise ist die in den Bauteilen fertigungsbedingt vorhandene Feuchtigkeit, welche eine Bewohnung erst nach einer gewissen Trocknungszeit erlaubt. Selbst die fortschrittlichsten unter den Massivbaustoffen (z.B. Porenbeton, Blähton etc.) können nur leichte Verbesserungen in punkto Funktionalität und Effizienz erbringen.
Die Holzbauweisen sind grundsätzlich schon besser geeignet, die angestrebten Eigenschaften zu erzielen. Zunächst muss man hier wieder in 2 unterschiedliche Konstruktions- u. Fertigungsansätze unterscheiden: die handwerkliche Rahmenbauweise, welche üblicherweise von Zimmereien angeboten wird und die Fertigbauweise, wie Sie von vielen Fertighausherstellern in unterschiedlichen Konstruktionsprinzipien hergestellt wird. Beiden gemeinsam ist der meist recht komplex aufgebaute Wandquerschnitt, der etliche Fertigungsschritte benötigt. Die tragende Konstruktion wird in der am häufigsten vorkommenden Fertigungsweise zunächst erstellt und einseitig beplankt, dann mit Isolationsstoffen ausgekleidet, mit einer weiteren Beplankung geschlossen, mit einer Installationsebene versehen und nach Fertigstellung der Installation raumseitig beplankt und verspachtelt. Die Außenseite wird dann meistens zusätzlich isoliert, mit einem Putzträger versehen und verputzt oder eventuell auch mit Konterlattung und Holzverschalung versehen. Diverse Dampfsperren bzw. Luftdichtheitsschichten müssen ebenfalls installiert werden. Die sich von Fall zu Fall unterscheidenden Konstruktionsprinzipien haben meistens eines gemeinsam: relativ viel Arbeitsaufwand zur Erstellung der komplexen Querschnitte. Wenn das Gebäude von einem Handwerksbetrieb errichtet wird, hat der Hauseigentümer üblicherweise die Möglichkeit, den Innenausbau zumindest teilweise selbst vorzunehmen und hierdurch Geld zu sparen. Allerdings sind diese Arbeiten sehr zeitaufwändig und erfordern handwerkliches Geschick. Die Fertighäuser haben den Vorteil einer weitgehenden Vorfertigung im Herstellerwerk und demzufolge einer kurzen Bauphase vor Ort. Allerdings erfolgt die Vorfertigung ebenfalls „konventionell" mit einem entsprechenden Aufwand an Arbeitskraft, Material und Produktionsfläche. Außerdem erfolgt die Fertigung meistens projektbezogen auf das jeweils gerade verkaufte Haus, welches sich erheblich vom einem zum andern unterscheiden kann. Eine Verwendung von Gleichteilen ist nur eingeschränkt möglich, so dass von einer typischen Serienfertigung eigentlich nicht die Rede sein kann.
Um alle eingangs geforderten Eigenschaften an ein modernes Bausystem erfüllen zu können, müssen neue Wege gegangen, der Material- u. Arbeitsaufwand auf das Nötigste beschränkt werden und intelligente Teillösungen integriert werden. Die erforderlichen Eigenschaften eines Wand- Decken und Dachaufbaues müssen mit den hierzu notwendigen Materialien möglichst in einem Arbeitschritt erzeugt werden können. Ein solches Verbundelement ist z.B. aus der Patentschrift DE 41 22 964 A1 bekannt. Dieses besteht grundsätzlich aus zwei parallel und im Abstand zueinander angeordneten Hartfaserplatten, deren Zwischenraum mit Polyurethanhartschaum ausgeschäumt ist. Dieses Bauelement genügt zwar für einfache Konstruktionen, komplexere Anforderungen hinsichtlich Statik, Bauphysik und rationelle Bauweise im Hinblick auf Installationen sind hiermit nicht erfüllbar. Ein weiteres bekanntes Bauelement ist im Gebrauchsmuster DE 295 13 784 U1 beschrieben. Dieses besteht ebenfalls aus 2 Plattenelementen, welche zunächst mit einem seitlichen bzw. umlaufenden Rahmen unter gleichzeitigem Einlegen eines Dämmmaterials verbunden werden und anschließend ausgeschäumt werden. Das hierdurch entstandene Verbundelement weist eine hohe Belastbarkeit und durch variieren der Materialien von Dämmung und Plattenelement können div. Anforderungen erfüllt werden. Nachteil dieser Erfindung ist zunächst, dass insgesamt 5 Arbeitsschritte zur Fertigung notwendig sind: Rahmen herstellen, 1. Platte befestigen, Isolierung einlegen, 2. Platte befestigen und anschließend ausschäumen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der durchgehende massive Rahmen eine nicht unerhebliche Kältebrücke darstellt. Dies ist insbesondere beim Passivhausbau problematisch. Der wichtigste Nachteil besteht jedoch darin, dass das große Rastermaß eine erhebliche Einschränkung der Flexibilität bedeutet. Obwohl in der Gebrauchsmusterschrift nicht explizit erwähnt, werden diese Teile in einem Rastermaß von 1,2 m bzw. 1,25 m hergestellt. Gleichzeitig bedeutet dies, dass ein Element nach Herstellerangabe ca. 90 kg wiegt und deswegen mind. 4 Personen (oder ein Kran) für die Montage notwendig sind. Installationen können zwar im Element ab Werk integriert werden (was allerdings auch eine separate Planung erfordert und die serienmäßige, rationelle Fertigung erschwert), eine nachträgliche Einbringung von Leitungen ist jedoch nur schlecht bis gar nicht möglich, da eine entsprechende Installationsebene fehlt. Eine Anpassung der Bauelemente auf der Baustelle z.B. durch Kürzen der Breite oder Länge sind nicht möglich, da hierdurch der tragende Rahmen zerstört würde. Zu guter Letzt ist dieses Bauelement nur dazu geeignet, Wände herzustellen. Decken und Dächer können hiermit nicht dargestellt werden.
Die Erfüllung aller eingangs genannten Ziele wird durch ein erfindungsgemäßes Bausystem folgendermaßen erreicht:

1) Für das System gelten zunächst folgende Grundprinzipien: a. Genormte Bauelemente („LEGO"-Prinzip) in engem und dadurch flexiblen Rastermaß b. Fertigung der Bauteile in Formen durch Umschäumen der tragenden Elemente mit Hartschaum c. Fertigung der Standardteile in Großserie unabhängig vom jeweiligen Bauprojekt d. Integrierte Installationsebene (Leerrohre) in jedem Bauteil e. Möglichst endfertige Sichtflächen Innen und Außen
2) Das Rastermaß für die erfindungsgemäßen Bauteile beträgt vorzugsweise 125 mm, was dem Standard-Baurastermaß entspricht und jeweilige vielfache hiervon. Dieses Rastermaß gilt für sämtliche horizontalen Maße. Für die Wandelemente bedeutet dies Maße in der Breite von vorzugsweise 125, 250 und 500 mm, die Höhe entspricht im Normalfall det Raumhöhe (z.B. 2540 mm). Dies bedeutet ein Höchstmaß an Flexibilität bei gleichzeitig geringem Gewicht der Bauteile. So wiegt z.B. ein erfindungsgemäßes Wandbauteil der Maße 500 × 2540 mm lediglich ca. 35 kg, was die Montage erheblich erleichtert. Zusammen mit div. Sonderelementen (Außen- u. Innenecken, Fenster/Türöffnungen, Dachschrägen etc,) können so fast alle denkbaren Wandflächen errichtet werden. Die Bauteile können daher in Serie, in großen Stückzahlen und unabhängig vom einzelnen Bauvorhaben preisgünstig hergestellt werden. Deckenelemente haben vorzugsweise eine Breite von 250 mm. Trotz des größeren Querschnitts des eingeschäumten Tragbalkens wiegen die erfindungsgemäßen Deckenelemente bei den erforderlichen Spannweiten in Wohnungsbau unter 50 kg und sind damit ebenfalls mit 2 Personen verlegbar.
3) Die für die Statik notwendigen tragenden Teile, vorzugsweise Holzständer und Balken aus preisgünstigem Nadelholz (1), werden ins Innere des Bauteils verlegt und komplett mit Hartschaum umschäumt (2). Dies hat verschiedene Vorteile: a. die Ständer/Balken müssen nur eine exakte Länge aufweisen, leichte Maßschwankungen in der Dicke und ein eventueller leichter Verzug sind unkritisch b. die Umschäumung verstärkt die Stabilität des Ständers, in dem sie ein Ausknicken verhindert c. die Umschäumung schützt den Holzwerkstoff vor schädlichen Einflüssen, insbesondere vor Feuchtigkeit
4) Der Abstand der tragenden Ständer bzw. Balken beträgt vorzugsweise 250 mm. Durch den geringen Abstand (im Vergleich zu den üblichen 62,5 cm) kann der Querschnitt der Ständer bzw. Balken erheblich reduziert werden. Außerdem entsteht hierdurch eine relativ gleichmäßige Lastverteilung in der Wand, die Reihenfolge der eingesetzten, verschiedenbreiten Elemente spielt für die Statik keine Rolle. In der in 1 dargestellten Ausführung der Erfindung (Wandelement) sind jeweils 2 Ständer (1) vom Maß 40 × 60 mm eingelegt worden, dies reicht für die meisten Anwendungen im 1–2 geschossigen Wohnungsbau aus. Diese Querschnittsmaße sind sehr preisgünstig zu bekommen und erlauben eine weitgehende Ausnutzung des Rohstoffes Holz. Eine höhere Belastbarkeit der Elemente kann bei Bedarf durch Querschnittsvergrößerung problemlos erreicht werden, ohne dass am Produktionsprozess etwas geändert werden muss. Für die Decken- und Dachelemente werden vorzugsweise normale Holzbalken verwendet. Die Dimensionierung hängt analog zu den Wänden von den jeweiligen statischen Erfordernissen ab, Querschnitte von 220 × 60 mm für die Deckenelemente bzw. 160 x 60 mm für die Dachelemente sind in den meisten Anwendungsfällen ausreichend. Denkbar ist auch die Verwendung von Stegträgern, welche bei gleicher Belastbarkeit ein deutlich geringeres Gewicht besitzen. Allerdings ist hier ein deutlich höherer Preis einzukalkulieren.
5) Alle weiteren für die Funktion notwendigen Bestandteile werden in die Schöumform mit eingelegt und möglichst in einem Produktionsschritt zu einem fertigen Bauteil verschäumt. Dies sind z.B: a. Innenwandplatten (3), vorzugsweise Gipsfaserplatten, welche einen tapezierfähigen Untergrund darstellen, bei Innenwänden beidseitig angebracht b. Bodenplatten, vorzugsweise aus OSB mit Nut- u. Feder c. Rahmen zur Befestigung von Fenstern und Türen d. Aussteifungselemente zur Aufnahme der horizontalen Lasten e. Verstärkungselemente, z.B. zur Montage von Hängeschränken, Waschbecken etc.
6) Um einerseits eine gewisse Dichtigkeit zwischen den einzelnen Elementen zu erzielen und andererseits die Festigkeit der gesamten Wand zu erhöhen ist erfindungsgemäß eine Verrippung (4) zwischen den Elementen vorgesehen. Diese wird vorzugsweise durch entsprechende Ausgestaltung der Form beim Schäumen mit ausgebildet. Auch eine nachträgliche Bearbeitung des Bauteiles (Fräsen) ist denkbar.
7) Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass in jedem Wandelement ein Hohlraum (5) eingeschäumt ist, welcher zusammen mit dem angrenzenden Element eine Art Leerrohr für Installationsleitungen bildet. Der in jedem Element standardmäßig enthaltene Hohlraum hat einen vorzugsweise einen Durchmesser, der für Kabel und flexible Wasserrohre ausreichend ist. Für Rohre mit größerem Querschnitt (Lüftungsrohre, Abwasserrohre) kann durch Einleger in der Schäumform der entsprechende Durchmesser geschaffen werden oder aber vor Ort auf der Baustelle der Querschnitt durch Ausfräsen vergrößert werden. Die Leitungen werden vorzugsweise bei der Montage der Elemente gleich in die vorgesehenen Hohlräume eingelegt. Es ist jedoch jederzeit möglich, bei Bedarf auch nachträglich Leitungen einzuziehen und z.B. Steckdosen und Schalter einzubauen, man muss sich lediglich an das Rastermaß halten.
8) Ein weiterer Vorteil der Herstellung der Bauteile mittels Schaumformen besteht darin, dass durch entsprechend ausgeformte Wandungen der Schäumform sehr leicht konturierte Bauteile hergestellt werden können. So können z.B. Stuckleisten, Fenster- u. Türeinfassungen, Simse, Ornamente und vieles andere mehr in einem Produktionsprozess ohne großen Mehraufwand hergestellt werden. Damit lassen sich sehr leicht interessante architektonische Effekte erzielen, der Phantasie sind (fast) keine Grenzen gesetzt.
9) Um eine statisch stabile und maßlich genaue Wand mit den in den vorstehenden Punkten beschriebenen Elementen errichten zu können ist erfindungsgemäß vorgesehen, zunächst eine Schwelle zu verlegen und mit entsprechenden Hilfsmitteln maßgenau auszurichten. Zur maßlichen Ausrichtung der Wandelemente sind sowohl die Ständer in den Elementen als auch die Schwelle mit exakten Ausklinkungen im Rastermaß versehen. Diese Ausklinkungen gewährleisten zum einen eine exakte Ausrichtung der Ständer und zum anderen eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Schwelle und Ständer in horizontaler Richtung. Nachdem die Wand komplett aufgestellt ist, wird das ebenfalls mit Ausklinkungen versehene Rähm aufgelegt.
10) Schwelle und Rähm bestehen vorzugsweise aus einem durchgehenden, statisch entsprechend belastbaren Holzelement, so dass aus Ständern und Schwelle/Rähm ein Fachwerk entsteht. Darüber hinaus sorgt ein speziell ausgestaltetes Versteifungselement für die statisch notwendige Scheibenbildung.
11) Auf das Rähm werden dann die Deckenelemente aufgelegt und befestigt. Eine umlaufende Ringbohle, welche mit Rähm, Deckenelement und Schwelle (des nächsten Geschosses) verschraubt wird, sorgt für die nötige Stabilität. Das Deckenelement besteht vorzugsweise aus einem innen liegenden Tragbalken (6) und einer oberseitigen Beplankung (7), vorzugsweise einer OSB-Platte. Das Element wird (analog den Wandelementen) zumindest teilweise mit Hartschaum (8) ausgeschäumt. Der Hartschaum verbindet den Tragbalken mit der Beplankung und dient gleichzeitig zur Aussteifung und Dämmung. Alternativ ist auch ein Verzicht des Tragbalkens durch entsprechenden Einsatz von beidseitiger Beplankung (Sandwichprinzip) denkbar.
12) Bei den Dachelementen setzt sich das Konzept von Wand- und Deckenelementen fort. Auch hier besteht die Innenseite aus einer endfertigen Oberfläche (9) (vorzugsweise Gipsfaserplatte), die Dachsparren (10) sind eingeschäumt und die die Oberseite besteht aus einem Profil (11), auf welches die Dachziegel direkt aufgelegt werden können. Alternativ kann auf die Dachziegel auch gänzlich verzichtet werden, indem eine (aus optischen Gründen dachziegelförmig gestaltete) wetterfeste Oberfläche (z.B. aus Polyestersandwich) in die Form eingelegt und mit verschäumt wird. Auch hier ist ein Verzicht des Dachsparrens durch entsprechenden Einsatz von beidseitiger Beplankung (Sandwichprinzip) denkbar.

Claims

Bausystem zur kostengünstigen Fertigung und Errichtung von Gebäuden, vornehmlich Wohnhäuser, dadurch gekennzeichnet, dass alle Bauelemente einem möglichst kleinen Rastermaß folgen, vorzugsweise 125 mm.
Bausystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die tragenden Teile (1, 6, 10) vorzugsweise im Inneren des Bauteils befinden und von Hartschaum (2, 8, 12) umschlossen sind.
Bausystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sichtbaren Oberflächen (3, 9), insbesondere im Innenbereich durch Einlegen von Plattenmaterial, vorzugsweise Gipsfaserplatten, in die Schäumform gebildet werden und somit weitgehend endfertig, d.h. tapezierfertig oder streichfertig, sind.
Bausystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch vorhandene Hohlräume (5) in den entsprechenden Bauteilen Installationen jeder Art erheblich erleichtert werden und auch nach Fertigstellung des Gebäudes jederzeit nachträglich eingebracht werden können.
Bausystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine entsprechend ausgestaltete Verrippung (4) zwischen den Elementen eine weitgehend dichte und kraftschlüssige Verbindung entsteht.
Bausystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Verklebung eine innige Verbindung zwischen den einzelnen Elementen erfolgt.
Bausystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechend gestaltete Schäumformen eine Konturierung der Bauelemente zur Erzielung eines architektonischen Effektes, beispielsweise in Form von Stuckleisten, Simsen, Ornamenten, Fenster-u. Türumrahmungen usw., erfolgt.
Bausystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit verschiedenen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bauelemente sowohl Wände als auch Decken und Dächer hergestellt werden können.
Wandelemente eines Bausystems nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Wandelemente auf einer mit Aussparungen im Rastermaß versehenen Schwelle montiert, mit dieser kraftschlüssig verbunden (z.B. Schrauben, Nageln oder Kleben) werden und anschließend durch Aufsetzen eines Rähms zu einer Wandeinheit verbunden werden.
Spezielles Wandelement einer Wand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einlegen eines entsprechend dimensionierten Versteifungselementes, vorzugsweise OSB- Platte, in Verbindung mit Schwelle und Rähm die horizontalen Kräfte der Wand aufgenommen werden können.
Spezielles Wandelement einer Wand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einlegen von diversen Verstärkungselementen, vorzugsweise Holzbohlen, ein maßgenauer Rahmen für die leichte und sichere Montage von Fenstern, Türen etc. entsteht.
Deckenelement eines Bausystems nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch zumindest teilweise Ausschäumung (8) eine Verbindung zwischen Tragbalken (6) und Deckplatte (7) entsteht, die Verrippung (4) mit dem nächsten Element eine zusätzliche Stabilität ergibt und darüber hinaus eine gewisse Schalldämmung erzielt wird.
Deckenelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im verbleibenden Hohlraum über einer abgehängten Decke Platz für das Verlegen von Installationsleitungen und Lüftungsrohren verbleibt.
Dachelemente eines Bausystems nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite so profiliert ist, dass Dachziegel direkt aufgelegt werden können und somit keine Lattung erforderlich ist.
Dachelemente eines Bausystems nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite eine wetterfeste Deckschicht, vorzugsweise aus wetterfestem Kunststoff, besitzt, welche aus optischen Gründen das Profil einer konventionellen Ziegeldeckung aufweist und beim Schäumen des Dachelementes in die Form mit eingelegt wird.
Wand- Decken- oder Dachelemente eines Bausystems nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tragende Funktion nicht von einem eingelegten Holzbalken oder Sparren übernommen wird, sondern durch entsprechend ausgestaltete beidseitige Beplankung in Verbindung mit dem geschäumten Hartschaum eine tragfähige Konstruktion (Sandwichbauweise) entsteht.