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Die
Erfindung betrifft ein Halbfertigteil aus Beton zur Herstellung
von Wänden
von Bauwerke gemäß dem Oberbegriff
des Schutzanspruchs 1.
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Beim
Errichten von Gebäuden
für den
Hoch- und Industriebau ist es üblich
Wandbauteile durch einseitiges Stellen einer Schalung, Bewehren
des herzustellenden Bauteils, Schließen der Schalung und anschließendes Betonieren
herzustellen. Angesichts des ständig
wachsenden Kostendrucks im Baugewerbe und dem damit einhergehenden
Trend hin zur Automatisierung und Rationalisierung, ist der mit
dieser konventionellen Vorgehensweise verbundene Zeit- und Kostenaufwand,
nur unter bestimmten Bedingungen tragbar. Zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit
ist man daher auch schon dazu übergegangen
für die
Herstellung von Wänden
Fertigteile zu verwenden. Diese haben den Vorteil, dass sie unabhängig vom
Bauort und Baufortschritt in einem Fertigteilwerk bei weitestgehender
Automatisierung hergestellt werden können. Bei Bedarf stehen die
Fertigteile dann innerhalb kürzester
Zeit zur Verfügung
und müssen
im Wesentlichen nur noch aufgestellt und in ihrer Lage fixiert werden.
Der Nachteil von Fertigteilen liegt vor allem in ihrem hohen Gewicht,
was einerseits zu hohen Kosten für
den Transport und andererseits regelmäßig zu Problemen beim Verlegen
der Fertigteile führt.
Diese sind darauf zurückzuführen, dass
der auf der Baustelle zur Verfügung
stehende Kran oftmals von seiner Tragkraft her begrenzt ist, so dass
zusätzliches
Hebegerät
erforderlich wird.
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Es
hat daher nicht an Bestrebungen gefehlt beide Lösungen bei Vermeidung deren
Nachteile zu kombinieren. Eine dieser Lösungen sieht vor Halbfertigteile
bestehend aus zwei planparallelen Betonscheiben, die von Gitterträgern oder
Ankern im Abstand gehalten sind, an vorbestimmter Stelle innerhalb
eines Bauwerks aufzustellen und zur Bildung einer Wand mit gleichen
Halbfertigteilen aneinanderzureihen. In einem nachfolgenden Arbeitsschritt
wird der Zwischenraum zwischen den beiden Betonschalen mit einem
Ortbetonverguss ergänzt,
wodurch ein monolithisches Gebilde mit großer Tragkraft entsteht. Der
sich aus dieser Konstruktionsweise ergebende Vorteil liegt zunächst in
der Möglichkeit
auf eine Schalung verzichten zu können. Darüber hinaus besitzen solche
Halbfertigteile gegenüber
massiven Fertigteilen ein geringeres Gewicht, was sowohl die Transport-
als auch Einbaukosten reduziert.
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Ein
Nachteil bei der Verwendung von Halbfertigteilen mit Gitterträger oder
Stahlanker liegt darin, dass die Gitterträger oder Stahlanker Kältebrücken in
der Wandkonstruktion darstellen, was angesichts stetig strenger
werdenden Energiesparmaßnahmen,
deren Verwendung einschränkt;
So sind solche Halbfertigteile nur bedingt für Außenwände geeignet. Hinzukommt, dass
das Einbringen einer zusätzlichen
Wärmedämmschicht
zur Erhöhung
des Wärmedämmwerts
bei Halbfertigteilen mit Gitterträger aus Platzgründen nicht
möglich
ist.
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Daneben
sind in Verbindung mit Halbfertigteilen auch schon spezielle Ankerelemente
aus glasfaserverstärktem
Kunststoff bekannt, die die beiden Betonschalen planparallel auf
Abstand halten. Diese glasfaserverstärkten Ankerelemente besitzen
einen in Längsrichtung
variierenden Querschnitt, um die auftretenden Lasten sicher vom
Anker auf die Betonschalen übertragen
zu können.
Da diese Anker nur punktuell innerhalb der Halbfertigteile angeordnet sind,
können
in Verbindung mit ihnen auch zusätzliche
Wärmedämmschichten
zur Anwendung kommen, die zwischen die Betonschalen gelegt werden. Allerdings
erweist sich die komplizierte Form der Anker aus wirtschaftlicher
Sicht als Hindernis. Die Ankerform bedingt, dass jeder Anker einzeln
hergestellt werden muss, was wiederum eine sehr kostenintensive
Herstellungsweise bedeutet.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die
eingangs beschriebenen Halbfertigteile dahingehend weiter zu entwickeln, dass
diese einfach und kostengünstig
hergestellt werden können,
ohne in statischer oder bauphysikalischer Hinsicht Einbußen hinnehmen
zu müssen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Halbfertigteil mit den Merkmalen des Schutzanspruchs
1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein
erster Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der Anordnung eines
Ankerelements aus glasfaserverstärktem
Kunststoff mit konstantem Tragquerschnitt zur Verbindung der beiden
Betonschalen. Dies gestattet es, die Ankerelemente für erfindungsgemäße Halbfertigteile
im Endlosverfahren als Stangenware herzustellen, die für ihre bestimmungsgemäße Verwendung
dann nur noch in den jeweils erforderlichen Abschnittslängen abgetrennt
werden. Diese Vorgehensweise ermöglicht
eine extrem kostengünstige
Herstellung der Ankerelemente, was sich nicht zuletzt auch auf die
Herstellungskosten der Halbfertigteile niederschlägt.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass ein Vorhalten verschiedener
Ankerlängen
für unterschiedliche
Wanddicken entfällt,
da diese für den
Bedarfsfall in den notwendigen Längen
geschnitten werden. Dank der Erfindung vereinfacht sich die Lagerhaltung
daher erheblich.
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Diese
Vorteile werden dabei erreicht, ohne Einbußen im Hinblick auf die Tragfähigkeit
der Ankerelemente in Kauf nehmen zu müssen. Die in einem erfindungsgemäßen Halbfertigteil
angeordneten Ankerelemente besitzen eine Oberflächenstruktur, die eine Kraftüberleitung
zwischen Ankerelement und Halbfertigteil gewährleistet. In Verbindung mit
glasfaserverstärktem
Kunststoff bei dem keine nennenswerte Wärmeleitung stattfindet, ist
somit auch den Anforderungen an einen erhöhten Wärmeschutz Rechnung getragen.
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Die
Oberflächenstruktur
zur Kraftübertragung
ergibt sich erfindungsgemäß durch
Profilierungen, die gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung von körnigen
Partikeln gebildet sein können.
Die körnigen
Partikel werden bei der Herstellung der Ankerelemente in das sich
noch im Erhärtungsprozess
befindende Bindemittel eingestreut, so dass die Partikel zwar in
das Bindemittel eingebettet sind, gleichzeitig aber aus der Oberfläche der
Ankerelemente hervorstehen. Auf diese Weise entsteht eine über die
gesamte Mantelfläche
des Ankerelements gleichmäßig raue
Oberfläche,
die ursächlich ist
für eine
Verzahnung zwischen dem Ankerelement und dem ihn umgebenden Beton.
Als äußerst einfach aber
wirksam hat sich dabei die Verwendung von Sand, vorzugsweise Quarzsand
als körnige
Partikel ergeben.
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Alternativ
oder kumulativ dazu können
am Umfang des Ankerelements Profilierungen bildende Rippen angeordnet
sein. Die Rippenflanken nehmen dabei die Kräfte auf und leiten diese im
Bereich des Rippenfußes
in das Ankerelement ein.
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Eine
Alternative hierzu sieht vor, die Profilierungen durch Einschnürungen zu
bewirken, die vom Beton ausgefüllt
werden und nach dessen Abbinden eine Kraftübertragung vom Anker auf den
Beton ermöglichen.
Die Einschnürungen
werden vorzugsweise zu einem Zeitpunkt auf das Ankerelement aufgebracht,
zu dem das Bindemittel des glasfaserverstärkten Kunststoffes noch nicht
abgebunden hat.
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Sowohl
Rippen als auch Einschnürungen können das
Ankerelement ringförmig
umgeben. Dem gegenüber
ist jedoch eine Ausführungsform
der Erfindung bevorzugt, bei dem die Rippen oder Einschnürungen wendelförmig den
Tragquerschnitt des Ankerelements umlaufen. Das erleichtert eine
kontinuierliche Herstellung der Profilierungen.
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Unabhängig davon
liegen im Rahmen der Erfindung auch Ausführungsformen, bei denen die
Profilierungen sich nur über
einen Teil des Umfangs des Ankerelements erstrecken. Diese Ausführungsformen
können
vorteilhafterweise kombiniert werden mit einem Winkelversatz zweier
in Längsrichtung
des Ankerelements aufeinander folgender Profilierungen. Auf diese
Weise findet eine gleichmäßig über den Umfang
verteilte Krafteinleitung vom Ankerelement auf den umgebenden Beton
statt.
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Weiter
ist bevorzugt, in die Oberfläche
des Ankerelements einen farbigen mit bloßem Auge wahrnehmbaren Faden
oder sonstige Markierung einzuarbeiten. Dies ermöglicht eine schnelle und problemlose
Unterscheidung verschiedener Durchmesser der Ankerelemente und schließt somit
verwechslungsbedingte Fehlerquellen bei deren Verwendung aus.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform der
Erfindung sieht vor, die Enden der Ankerelemente spitz zulaufen
zu lassen, beispielsweise im Scheitel einer sphärischen Fläche oder als Spitze eines Kegels.
Dies erlaubt ein Einstecken des Ankerelements in die betonierte
aber noch nicht abgebundene Schale eines Halbfertigteils bis zu
der äußeren Begrenzungsfläche, ohne
dass später
das Ankerelement in der Wandoberfläche optisch wahrgenommen werden
kann.
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Eine
besondere Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, die Ankerelemente nicht in einem Winkel
von 90° zur
Oberfläche
der Schalen der Halbfertigteile anzuordnen, sondern im Winkel α, der vorzugsweise
45° bis
60° beträgt. Diese
Konstruktion trägt
bestimmten Lastannahmen Rechnung, bei denen die beiden Schalen eines
Halbfertigteils in ihrer Ebene unterschiedlich belastet werden.
Durch eine schräge
Anordnung der Ankerelemente werden Biegespannungen in den Ankerelementen
reduziert.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 eine
Schrägansicht
auf ein mit erfindungsgemäßen Halbfertigteilen
hergestelltes Bauwerk,
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2 einen
vertikalen Querschnitt durch das in 1 dargestellte
Bauwerk entlang der Linie II-II.
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3 einen
vertikalen Längsschnitt
durch das in 1 dargestellte Bauwerk entlang
der Linie III-III.
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4 einen
horizontalen Längsschnitt
durch die in 3 dargestellten Wandelemente
entlang der Linie IV-IV.
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5 einen
Teilquerschnitt des in 2 dargestellten Halbfertigteils
im Bereich eines Ankerelements in größerem Maßstab,
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die 6a bis
c mögliche
Ausführungsformen
verschiedener Ankerelemente und
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7 einen
Querschnitt einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt
die Verwendung erfindungsgemäßer Halbfertigteile 1 zur
Erstellung eines Bauwerks. Im vorliegenden Fall werden die Wände eines Wohnungs-
oder Industriebaus hergestellt. Zu diesem Zweck werden die erfindungsgemäßen Halbfertigteile 1 entsprechend
dem Grundriss der herzustellenden Wände auf einer Bodenplatte 2 aneinandergereiht.
Wie der Begriff Halbfertigteil bereits zum Ausdruck bringt ist damit
das Wandbauteil noch nicht fertig. Dazu bedarf es der Ergänzung eines
Betonvergusses, was später
noch im Einzelnen ausgeführt wird.
Auf diese Weise lassen sich gleichermaßen Innenwände als auch Außenwände herstellen.
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Aus
den 2 bis 4 geht der nähere Aufbau erfindungsgemäßer Halbfertigteile 1 hervor. Diese
bestehen aus einer ersten Schale 3 aus Beton, die die nach
innen gewandte Seite der Gebäudewand
bildet. Dazu planparallel und im Abstand ist eine zweite Schale 4 aus
Beton angeordnet, die die Außenseite
der Gebäudewand
darstellt. Zwischen den beiden Schalen 3 und 4 ergibt
sich somit ein Zwischenraum, der teilweise von einer Wärmedämmschicht 5 ausgefüllt ist,
die fest mit der Rückseite
der Schale 4 verbunden ist. Der noch verbleibende freie Zwischenraum
zwischen den beiden Schalen 3 und 4 wird im weiteren
als Hohlraum 6 bezeichnet. Zur Fixierung der Schalen 3 und 4 in
der oben beschriebenen relativen Lage zueinander, tragen stabförmige Ankerelemente 7 bei,
deren Anordnung innerhalb eines erfindungsgemäßen Halbfertigteils aus 3 hervorgeht.
Die Ankerelemente 7 sind in einem gegenseitigen Abstand
a von etwa 60 cm gleichmäßig über die
Fläche
der Halbfertigteile 1 verteilt mit einem wesentlich geringeren
Randabstand.
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Die
Ankerelemente 7 binden mit ihren Enden kraftschlüssig in
die Schalen 3 und 4 ein und sind somit in der
Lage Horizontalkräfte,
wie sie beispielsweise beim Auffüllen
des Hohlraums 6 oder beim Transport oder dem Verlegen der
Halbfertigteile 1 entstehen aufzunehmen.
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Die
bereits vorab gefertigten Halbfertigteile 1 werden entsprechend
dem gewünschten
Grundriss zu einer Wand aneinander gereiht, wobei zu deren Fertigstellung
lediglich noch der Hohlraum 6 mit einem Verguss 8 (2)
aufgefüllt
wird. Der Verguss 8 besteht vorzugsweise aus Beton, der
eine monolithische Struktur des Wandbauteils erzeugt.
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Somit
kommt den Ankerelementen 7 innerhalb der Halbfertigteile 1 eine
besondere Bedeutung zu. Zum einen halten die Halterelemente 7 die
beiden Schalen 3 und 4 auf vorbestimmten Abstand,
was für die
Einhaltung der geforderten Wanddicke wichtig ist. Darüber hinaus
nehmen die Ankerelemente 7 Kräfte auf, wie sie im Herstellungs-,
Transport- und Montagezustand der Halbfertigteile 1 auftreten.
Ferner werden von den Ankerelementen 7 die beim Einbringen des
Vergusses 8 in den Hohlraum 6 auftretenden Horizontalkräfte aufgenommen,
die bei großen
Wandhöhen
beträchtliche
Ausmaße
erreichen können.
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Die
genauere Ausbildung und Anordnung der Ankerelemente 7 innerhalb
der Halbfertigteile 1 ergibt sich aus 5.
Dort sieht man den in 2 mit III gekennzeichneten Teilausschnitt
eines Halbfertigteils 1 in größerem Maßstab. Man erkennt den mehrschichtigen
Aufbau des Halbfertigteils 1, bestehend aus den beiden
Schalen 3 und 4, der Wärmedämmschicht 5 sowie
dem Hohlraum 6. Der erfindungsgemäße Anker 7 erstreckt
sich über
die gesamte Wanddicke und bindet mit seinen Enden kraft- und formschlüssig in
die Schalen 3 und 4 ein, wobei die Enden des Ankerelements 7 kegelförmig ausgebildet
sind und daher spitz zulaufen. Dies hat den Vorteil, dass sich an
den sichtbaren Außenflächen der
späteren Wand
die erfindungsgemäßen Ankerelemente 7 nicht abzeichnen.
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Das
Ankerelement 7 besteht aus glasfaserverstärktem Kunststoff
und besitzt über
seine gesamte Länge
einen konstanten Tragquerschnitt. Die Oberfläche des Ankerelements 7 weist
Profilierungen auf, die durch Aufstreuen von Quarzsand 9 oder
anderem körnigem
Material in das noch flüssige
Harz des in der Herstellung befindlichen Ankerelements 7 erzeugt
werden. Die daraus resultierende profilierte Oberfläche stellt
den sicheren Verbund zwischen den Schalen 3 und 4 und
den Enden des Ankerelements 1 sowie zwischen dem Verguss 8 und
dem Ankerelement 7 sicher.
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Aus
den 6a bis c gehen verschiedene Ausführungsformen
von Ankerelementen 7 hervor, die alle aus glasfaserverstärktem Kunststoff
bestehen und lediglich in der Art der Profilierungen variieren.
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6a zeigt
ein Ankerelement 7, bei dem die Profilierungen durch Rippen 10 hergestellt
sind, die das Ankerelement 7 schraubenlinienförmig umgeben.
Die Rippen 10 tragen dabei zur Erhöhung der auf das Ankerelement 7 übertragbaren
Kräfte
bei.
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Variationen
zu der gezeigten Rippenausbildung bestehen darin, dass diese nicht
schraubenlinienförmig,
sondern kreisförmig
den Umfang umlaufen oder sich auch nur über einen Teilabschnitt des
Umfangs erstrecken. Es ist auch möglich schraubenlinienförmige Rippen 10 in
ihrer Steigung und im axialen Abstand zu variieren oder auch doppelläufig auszubilden.
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6b zeigt
Profilierungen in Form von querschnittsverengenden Einschnürungen 11,
deren Verlauf dem zuvor in Verbindung mit den Rippen 10 beschriebenen
entsprechen kann. Der den Ankerstab 7 umgebende Beton oder
Verguss 8 füllt
diese Einschnürungen 11 aus
und verankert auf diese Weise das Ankerelement 7.
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Im
Bereich der Einschnürungen 11 kann
zusätzlich
ein Zugglied 12, beispielsweise in Form eines Drahtes oder
einer Schnur, angeordnet sein. Dadurch wird eine zusätzliche
Oberflächenstruktur
gebildet, was den Verbund zwischen Ankerelement 7 und Beton
vergrößert. Gleichzeitig
kann das Zugglied 12 zur Herstellung der Einschnürungen 10 dienen,
indem das Zugglied 12 zu einem Zeitpunkt auf das Ankerelement 7 aufgebracht
wird, bei dem das Harz des glasfaserverstärkten Kunststoffes noch nicht
abgebunden hat.
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6c zeigt
eine weitere Ausführungsform eines
Ankerelements 7, dessen Profilierung aus einer Kombination
aus Rippen 10 und Einschnürungen 11 gebildet
ist. Die Rippen 10 und Einschnürungen 11 erstrecken
sich nur teilweise über
den Umfang des Ankerelements 7 und sind dabei jeweils um
90° versetzt
zueinander angeordnet.
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Zusätzlich können alle
vorbeschriebenen Ankerelemente 7 zur Erhöhung der
Oberflächenrauhigkeit
mit Quarzsand 9 oder einem sonstigen körnigem Material versehen sein.
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Die
meisten Anwendungsfälle
werden erfindungsgemäße Halbfertigteile
betreffen, bei denen die Ankerelemente 7 lotrecht zu den
Schalen 3 und 4 verlaufen. Dem gegenüber zeigt 7 eine
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Halbfertigteils 1,
bei dem die Ankerelemente 7 in einem Winkel α zur Oberfläche der
Schalen 3 und 4 angeordnet sind. Diese Lösung trägt asymmetrischen
Belastungszuständen
Rechnungen, bei denen lotrecht angeordnete Ankerelemente 7 stark
auf Biegung beansprucht werden würden.
Durch eine Anordnung der Ankerelemente 7 gemäß 7,
können
Biegespannungen in den Ankerelementen 7 wesentlich reduziert
werden.
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- 1
- Halbfertigteil
- 2
- Bodenplatte
- 3
- Schale
- 4
- Schale
- 5
- Wärmedämmschicht
- 6
- Hohlraum
- 7
- Ankerelement
- 8
- Verguss
- 9
- Quarzsand
- 10
- Rippen
- 11
- Einschnürungen
- 12
- Zugglied