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Die
Erfindung betrifft ein Bauelementsystem zur Wärmedämmung,
bestehend aus Bauelementen zur Wärmedämmung unterschiedlicher
Abmessungen, wobei die Bauelemente zur Wärmedämmung
zwischen zwei Bauteilen, insbesondere zwischen einem getragenen
Bauteil und einem tragenden Bauteil, eingebaut werden und jeweils
aus einem dazwischen anzuordnenden thermisch isolierenden Körper
mit zumindest integrierbaren Querkraft übertragenden Bewehrungselementen
bestehen, die den thermisch isolierenden Körper geneigt
durchqueren, seitlich vorstehen und jeweils an beide Bauteile anschließbar sind.
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Bauelemente
zur Wärmedämmung sind im einschlägigen
Stand der Technik in vielen verschiedenen Ausführungen
bekannt. Mit ihnen werden zwei Bauteile wärmetechnisch
voneinander entkoppelt, um die Wärme- beziehungsweise Kältebrücke
in diesem Bereich zu reduzieren. Gleichzeitig werden die Bauteile
statisch miteinander verbunden. Dieses statische Verbinden erfolgt über
Bewehrungselemente, die sich durch einen thermisch isolierenden
Körper, allgemein einen Dämmstoffkörper,
erstrecken und in die angrenzenden Bauteile einbinden. Die Bewehrungselemente übertragen
dabei die durch das getragene Bauteil auftretenden Belastungen auf
das tragende Bauteil.
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Ein
wesentliches Einsatzgebiet solcher Bauelemente zur Wärmedämmung
besteht beispielsweise bei auskragenden Außenbauteilen,
insbesondere Balkonen, die gegenüber einer wärmegedämmten Gebäudeaußenwand
vorstehen und über die Bewehrungselemente an der sich im
thermisch isolierenden Gebäudeinneren befindenden Deckenplatte
unter Zwischenfügung eines Bauelementes zur Wärmedämmung
angeschlossen sind. Jedoch weisen alle bekannten Ausführungsformen
eines Bauelementes zur Wärmedämmung nur einen
unzureichenden Wärmeschutz auf, der häufig nur
knapp dem Mindestwärmeschutz entspricht und damit lediglich Bauschäden
vorbeugen soll. Dies ist unter anderem auf die geringen Dämmdicken,
daher eine geringe Dicke des thermisch isolierenden Körpers,
der Bauelemente zur Wärmedämmung zurückzuführen,
da es aufgrund dessen nicht möglich ist, die Dämmdicke der
Bauelemente zur Wärmedämmung auf die heutzutage
typischen Dicken der Dämmung der Gebäudeaußenwand
abzustimmen, weshalb die Bauelemente zur Wärmedämmung
an sich selbst im eingebauten Zustand Wärme- beziehungsweise
Kältebrücken bilden, welche gerade durch die Verwendung der
Bauelemente zur Wärmedämmung im Einsatzbereich
auf ein Minimum reduziert werden sollen. Es erfolgt daher keine
ausreichende thermische Trennung zwischen den Außen- und
Innenbauteilen beziehungsweise zwischen den getragenen und den tragenden
Bauteilen.
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Die
geringen Dämmdicken der aus dem Stand der Technik bekannten
Bauelementsysteme zur Wärmedämmung sind darauf
zurückzuführen, dass einerseits der Neigungswinkel
der Querkraft übertragenden Bewehrungselemente, die allgemein als
Querkraftstäbe bezeichnet werden, auf die geringste Dicke,
daher die Mindestdicke, des thermisch isolierenden Körpers,
welche lediglich den Mindestwärmeschutz sicherstellt, und
die geringste Höhe des angeschlossenen Bauteils ausgerichtet
ist und andererseits der Neigungswinkel der Querkraftstäbe bei
gleichbleibender Höhe und mit zunehmender Dicke des thermisch
isolierenden Körpers sich nicht verändert. Um
dennoch mit zunehmender Dicke des thermisch isolierenden Körpers
die Querkraftstäbe sicher in den angrenzenden Bauteilen
verankern zu können, weist dieser daher Ausnehmungen im
Bereich der Querkraftstäbe auf, in die beim Einbau des Bauelementes
zur Wärmedämmung der Beton fließt. Diese
Ausnehmungen sind notwendig, um den Übergangsbogen zwischen
dem in der Vertikalen geneigten Abschnitt des Querkraftstabes und
dem in den angrenzenden Bauteilen verankerten Abschnitt des Querkraftstabes
im Beton der angrenzenden Bauteile abzustützen. Die Ausnehmungen
sind in ihren Abmessungen jedoch nur begrenzt ausführbar,
weshalb die aus dem Stand der Technik bekannten Bauelernente zur
Wärmedämmung, deren Querkraftstäbe bevorzugt
einen Neigungswinkel von 45° aufweisen, lediglich eine
Dammdicke von bis zu 12 cm ermöglichen. Im Gegensatz dazu
betragen bei Niedrigstenergiehäusern die typischen Dicken
der Dämmung der Gebäudeaußenwand bis
zu 30 cm. Aufgrund der geringen Abmessungen des thermisch isolierenden Körpers
bilden die aus dem Stand der Technik bekannten Bauelemente zur Wärmedämmung
daher im eingebauten Zustand eine Wärmebrücke.
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Aus
der
DE 10 2005
039 025 A1 ist ein Bauelement zur Wärmedämmung
bekannt, welches zur Reduzierung der Wärmebrückenwirkung
etwa 20 cm dick ausgeführt ist, wobei das Bauelement auf
der Seite des tragenden Bauteils erhebliche Aussparungen für
die Querkraftstäbe aufweist, welche sich bis zur Oberseite
des thermisch isolierenden Körpers erstrecken. Die großen
Aussparungen sind vorgesehen, um einerseits den Neigungswinkel der
Querkraftstäbe von 45° beibehalten zu können
und andererseits wird das einwandfreie Befüllen der Aussparungen
mit Ortbeton gewährleistet. Diese Aussparungen bilden jedoch
selbst wieder erhebliche Wärme- beziehungsweise Kältebrücken
in dem Bauelement zur Wärmedämmung, so dass sich
lediglich ein Bauelement zur Wärmedämmung ergibt,
welches geringfügig verbesserte Wärmedämmeigenschaften
aufweist.
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Da
Wärmebrücken in der Energiebilanz eines Bauwerks,
speziell bei Niedrigstenergiehäusern, erfasst werden, müssen
die dadurch entstehenden Energieverluste durch Mehrdämmung
anderer Bauwerksteile kompensiert werden. Der dadurch entstehende
Mehraufwand erhöht die Baukosten und verschlechtert die
Wirtschaftlichkeit des Bauwerks, weshalb gerade beim Bau von Niedrigstenergiehäusern, insbesondere
Passivhäusern, welche sehr hohe Dämmdicken der
Gebäudeaußenwanddämmung aufweisen, Bauelemente
zur Wärmedämmung fast keine Anwendung finden.
Zudem resultieren aus der unzureichenden thermischen Trennung erhöhte
Energieverluste, was zum Einen erhöhte Heizkosten und zum
Anderen einen erhöhten klimaschädigenden Kohlendioxidausstoß zur
Folge hat.
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Hiervon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, entsprechend
an den jeweiligen Anwendungsfall angepasste Bauelemente zur Wärmedämmung
zur Verfügung zu stellen, wobei die Bauelemente zur Wärmedämmung,
ausgehend von einer bestimmten Höhe und Länge,
optimal auf die heutzutage typischen Dicken der Gebäudedämmung abstimmbar
sein sollen und sich durch sehr gute Wärmedämmeigenschaften
auszeichnen sollen.
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Die
Bauelemente sollen sich dabei insbesondere für die verschiedensten
Anwendungen bei der Errichtung von Passivhäusern eignen.
Trotz der vielen möglichen verschiedenen Anwendungsfälle
und der vielen möglichen verschiedenen Ausführungsformen
der Bauelemente für einen Anwendungsfall soll zudem erreicht
werden, dass die Anzahl der Bauelemente gering gehalten wird, um
eine wirtschaftliche Herstellung zu gewährleisten.
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Die
Erfindung geht von wärmedämmenden Bauelementen
aus, die zum Einbau zwischen zwei Bauteilen vorgesehen sind und
die jeweils einen thermisch isolierenden Körper bestimmter
Länge, Höhe und Dicke sowie jeweils mindestens
ein in dem thermisch isolierenden Körper angeordnetes Bewehrungselement,
mittels dem zumindest Querkräfte zwischen den Bauteilen übertragbar
sind, aufweisen. Dabei ist das jeweilige Bauelement derart ausgebildet,
dass das mindestens eine Bewehrungselement den thermisch isolierenden
Körper bezogen auf eine entlang der Dicke des thermisch
isolierenden Körpers verlaufende Horizontalebene, in einem
Neigungswinkel durchquert und seitlich vorsteht, wodurch die Bauteile über
das mindestens eine die Querkraft übertragende Bewehrungselement
aneinander anschließbar sind.
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Ausgehend
von solchen Bauelementen, wird zur Lösung der Aufgabe ein
Bauelementsystem gebildet, dessen Bauelemente sich dadurch auszeichnen,
dass sich der Neigungswinkel, des mindestens einen die Querkraft übertragenden
Bewehrungselementes, bei gleich bleibender Höhe der thermisch isolierenden
Körper, in Abhängigkeit der Dicke der thermisch
isolierenden Körper von Bauelement zu Bauelement oder von
einer aus mindestens zwei Bauelementen gebildeten Bauelementgruppe
zur nächsten Bauelementgruppe ändert.
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Bevorzugte
Ausgestaltungen des Bauelementsystems werden in den Unteransprüchen
offenbart und nachfolgend näher beschrieben.
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Das
erfindungsgemäße Bauelementsystem zur Wärmedämmung
kommt beispielsweise zum Einsatz, um ein Bauteil aus Stahlbeton
oder eine Holz- oder Stahlbaukonstruktion an ein Bauteil aus Stahlbeton
anzuschließen. Im Nachfolgenden wird ein Bauelementsystem
zur Wärmedämmung beschrieben, welches dazu eingesetzt
wird, um zwei zu betonierende Bauteile, daher zwei Bauteile aus
Stahlbeton, insbesondere eine Balkonplatte an eine Deckenplatte,
miteinander zu verbinden.
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Das
erfindungsgemäße Bauelementsystem zur Wärmedämmung
besteht aus Bauelementen zur Wärmedämmung, die
unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Das jeweilige Bauelement
zur Wärmedämmung verbindet zwei Bauteile miteinander und
besteht im Wesentlichen aus einem thermisch isolierenden Körper
sowie aus Bewehrungselementen, welche die auftretenden Belastungen,
insbesondere Zug-, Druck- oder Querkräfte sowie eine Kombination
dieser Belastungen, die durch das getragene Bauteil verursacht werden,
auf das tragende Bauteil übertragen. Die Belastungen sowie
die für die Übertragung der Belastungen notwendigen
Bewehrungselemente variieren dabei je nach Ausführungsform des
getragenen Bauteils. Während die Bewehrungselemente beispielsweise
bei einem getragenen Bauteil, dass keiner weiteren Abstützung
bedarf, Zug-, Druck- und Querkräfte übertragen,
so sind es bei einem getragen Bauteil, dass zusätzlich
an seinem Ende abgestützt wird, lediglich die Druck- und
Querkräfte, die durch die Bewehrungselemente übertragen
werden müssen, so dass bei Letzterem auf Zugkraft übertragende
Bewehrungselemente verzichtet werden kann. Die Belastungskomponente
Querkraft wird dabei durch die in das Bauelement zur Wärmedämmung
integrierten Querkraft übertragenden Bewehrungselemente,
allgemein als Querkraftstäbe bezeichnet, übertragen.
Die Querkraftstäbe sind im eingebauten Zustand an den angrenzenden
Bauteilen angeschlossen und stehen mit deren integrierter Bewehrung
in Wirkverbindung. Der Neigungswinkel der Querkraftstäbe
richtet sich dabei nach den Anschlusspunkten mit der in den angrenzenden
Bauteilen integrierten Bewehrung sowie der Dicke und der Höhe
des zwischen den beiden Bauteilen eingebauten thermisch isolierenden
Körpers des Bauelementes, wobei sich die Höhe
des thermisch isolierenden Körpers wiederum nach der Höhe
eines der angrenzenden Bauteile richtet. Um eine optimale Abstimmung
der Querkraftstäbe zu erreichen, ist es notwendig, dass
sich der Neigungswinkel der Querkraftstäbe bei gleichbleibender
Höhe und mit zunehmender Dicke des thermisch isolierenden
Körpers verkleinert. Der Neigungswinkel variiert dabei
vorzugsweise zwischen 15° und 60°, insbesondere
kleiner gleich 45°.
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Um
Wärmebrücken im Anschlussbereich von Bauelementen
zur Wärmedämmung auf ein Mindestmaß zu
reduzieren, ist es notwendig, dass der thermisch isolierende Körper
des jeweiligen Bauelementes zur Wärmedämmung im
Wesentlichen der Dicke der Dämmung der Gebäudeaußenwand
entspricht. Die thermisch isolierenden Körper, die Bestandteil
eines jeden Bauelementsystems zur Wärmedämmung
sind, sind daher nicht nur in ihrer Höhe und in ihrer Länge
variabel, sondern auch in ihrer Breite bzw. Dicke, so dass sie einerseits
optimal an die gegeben geometrischen Einbaubedingungen anpassbar
sind und andererseits so ausgeführt werden können,
dass sie im Wesentlichen der Dicke der Dämmung der Gebäudeaußenwand
entsprechen. Die Wärmebrücke ist dabei umso geringer,
je mehr die Dicke des thermisch isolierenden Körpers des Bauelementes
zur Wärmedämmung sich der Dicke der Dämmung
der Gebäudeaußenwand angleicht. Das Bauelementsystem
zur Wärmedämmung weist daher Bauelemente zur Wärmedämmung
auf, deren thermisch isolierende Körper im Wesentlichen
den heutzutage typischen Dicken der Gebäudedämmung entsprechen,
daher vorzugsweise zwischen 8 bis 30 Zentimeter, wobei die Abstufung
der Dicke der thermisch isolierenden Körper etwa zwischen
2 bis 6 Zentimeter, insbesondere ca. 2 Zentimeter, betragen kann.
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Da
sich der Neigungswinkel der Querkraftstäbe bei gleichbleibender
Höhe und mit zunehmender Dicke des thermisch isolierenden
Körpers verkleinert, kann das Bauelementsystem zur Wärmedämmung
auch Bauelemente zur Wärmedämmung aufweisen, deren
thermisch isolierender Körper im Vertikalschnitt in etwa
zum einen genauso breit bzw. dick ist wie hoch und zum anderen breiter
bzw. dicker als hoch, wobei der Neigungswinkel der Querkraftstäbe bei
diesen Bauelementen zur Wärmedämmung unter 45° betragen
kann.
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Was
die Form und die Materialwahl der Querkraft übertragenden
Bewehrungselemente betrifft, so empfiehlt es sich, diese wie die
aus dem Stand der Technik bekannten Querkraftstäbe auszuführen.
Die Bewehrungselemente können daher aus Edelstahl, Bau-/Betonstahl,
faserverstärktem Kunststoff oder einem ähnlichen
Material sowie aus Teilstücken verschiedener Materialien
bestehen, die miteinander durch beispielsweise Schweiß-,
Schraub- oder Muffenverbindungen verbunden sind, wobei die Bewehrungselemente
einen runden, rechteckigen oder sonstigen zweckmäßigen
Querschnitt besitzen können.
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Um
die Anzahl der Querkraftstäbe mit unterschiedlichen Neigungswinkeln
gering zu halten, besteht eine zweckmäßige Weiterbildung
des Bauelementsystems darin, dass die unterschiedlich dicken thermisch
isolierenden Körper in Gruppen zu jeweils zwei thermisch
isolierenden Körpern zusammengefasst sind und dass innerhalb
jeder Gruppe der zweite thermisch isolierende Körper Ausnehmungen
an den Ein- oder Austrittspunkten der Querkraftstäbe mit
dem thermisch isolierenden Körper aufweist, so dass jeweils
zwei thermisch isolierende Körper unterschiedlicher Dicke,
daher ein thermisch isolierender Körper ohne Ausnehmungen
und ein dickerer thermisch isolierender Körper mit Ausnehmungen,
Querkraftstäbe mit gleichem Neigungswinkel aufweisen. Da
das Bauelementsystem aus mehreren Gruppen besteht, die wiederum
unterschiedlich dicke thermisch isolierende Körper aufweisen, ändert
sich bei gleich bleibender Höhe und mit zunehmender Dicke der
thermisch isolierenden Körper sowie mit der Gruppe der
Neigungswinkel der Querkraftstäbe. Die Form der Ausnehmungen
kann dabei gemäß dem Stand der Technik ausgeführt
werden.
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Eine
besonders zweckmäßige Weiterbildung des Bauelementsystems
besteht darin, dass die unterschiedlich dicken thermisch isolierenden
Körper in Gruppen zu jeweils drei thermisch isolierenden
Körpern zusammengefasst sind und dass innerhalb jeder Gruppe
der zweite thermisch isolierende Körper Ausnehmungen an
den Ein- oder Austrittspunkten der Querkraftstäbe mit dem
thermisch isolierenden Körper aufweist und dass der dritte
thermisch isolierende Körper Ausnehmungen an den Ein- und
Austrittspunkten der Querkraftstäbe mit dem thermisch isolierenden
Körper aufweist, so dass jeweils drei thermisch isolierende
Körper unterschiedlicher Dicke, daher ein thermisch isolierender
Körper ohne Ausnehmungen, ein dickerer thermisch isolierender Körper
mit Ausnehmungen an einer Seite des thermisch isolierenden Körpers
und ein nochmals dickerer thermisch isolierender Körper
mit Ausnehmungen an beiden Seiten des thermisch isolierenden Körpers,
Querkraftstäbe mit gleichem Neigungswinkel aufweisen. Da
das Bauelementsystem aus mehreren Gruppen besteht, die wiederum
unterschiedlich dicke thermisch isolierende Körper aufweisen, ändert
sich bei gleichbleibender Höhe und mit zunehmender Dicke
der thermisch isolierenden Körper sowie mit der Gruppe
der Neigungswinkel der Querkraftstäbe. Die Form der Ausnehmungen
kann dabei ebenfalls gemäß dem Stand der Technik
ausgeführt werden.
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Durch
die vorangegangene Beschreibung der Gruppenbildung mehrerer Bauelemente
reduziert sich nicht nur die Anzahl der Querkraftstäbe,
sondern auch die Anzahl der zu bemes senden Stabwerke, wodurch sich
die Bemessungstabellen, nach denen beispielsweise der Statiker das
Bauelement zur Wärmedämmung ermittelt, vereinfachen.
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Das
Bauelementsystem zur Wärmedämmung kann, wie im
vorhergehenden Text bereits beschrieben, auch Zugkraft und/oder
Druckkraft übertragene Bewehrungselemente aufweisen.
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Was
die Form und die Materialwahl der Zugkraft übertragenden
Bewehrungselemente betrifft, so empfiehlt es sich, diese wie die
aus dem Stand der Technik bekannten Zugstäbe auszuführen.
Die Bewehrungselemente können daher aus Edelstahl, Bau/-Betonstahl,
faserverstärktem Kunststoff oder einem ähnlichen
Material sowie aus Teilstücken verschiedener Materialien
bestehen, die miteinander durch beispielsweise Schweiß-,
Schraub- oder Muffenverbindungen verbunden sind, wobei die Bewehrungselemente
einen runden, rechteckigen oder sonstigen zweckmäßigen
Querschnitt besitzen können.
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Die
Druckkraft übertragene Bewehrungselemente sind jedoch vorzugsweise
so auszuführen, dass sie quer zur Längserstreckung
des thermisch isolierenden Körpers eine größere
Erstreckung aufweisen als in der Längserstreckung des thermisch isolierenden
Körpers. Dadurch können die Druckkraft übertragenden
Bewehrungselemente einerseits an die unterschiedlichen Dicken der
thermisch isolierenden Körper angepasst werden und anderseits
ist damit eine optimale Abstimmung beziehungsweise Elementierung
auf die anderen Bewehrungselemente möglich. Was die genaue
Ausführungsform der Druckkraft übertragene Bewehrungselemente
betrifft, so sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf die am 22.03.2007
eingereichte Patentanmeldung „Druckelement eines Bauelementes
zur Wärmedämmung" mit dem Aktenzeichen
DE 10 2007 014 923 des
gleichen Anmelders verwiesen, auf die komplett inhaltlich Bezug
genommen wird.
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Da
sich der Neigungswinkel der Querkraftstäbe bei gleichbleibender
Höhe und mit zunehmender Dicke des thermisch isolierenden
Körpers verkleinert, kann das Bauelementsystem zur Wärmedämmung
daher auch Bauelemente zur Wärmedämmung aufweisen,
deren Druckelemente quer zur Längserstreckung des thermisch
isolierenden Körpers eine größere Erstreckung
aufweisen als in der Längserstreckung des thermisch isolierenden
Körpers, wobei der Neigungswinkel der Querkraftstäbe
bei diesen Bauelementen zur Wärmedämmung unter
45° betragen kann.
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Um
die durch das getragene Bauteil auftretenden Belastungen sicher
in das tragende Bauteil übertragen zu können,
müssen sich die durch den thermisch isolierenden Körper
erstre ckenden Bewehrungselemente den veränderten Abmessungen des
thermisch isolierenden Körpers anpassen. Da sich der Neigungswinkel
der Querkraftstäbe bei gleichbleibender Höhe und
mit zunehmender Dicke des thermisch isolierenden Körpers
verkleinert, erhöht sich, bei gleichbleibender Belastung
durch das getragene Bauteil, die auf die Bewehrungselemente wirkende
Belastung. Es ist daher zweckmäßig, dass bei im
Wesentlich gleichbleibender zulässiger Belastbarkeit der
unterschiedlich dicken Bauelemente zur Wärmedämmung,
mit kleiner werdendem Neigungswinkel der Querkraftstäbe
und mit zunehmender Dicke des thermisch isolierenden Körpers
sich die Anzahl bzw. der Anteil der Bewehrungselemente, welche den
jeweiligen thermisch isolierenden Körper durchsetzen, erhöht.
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Zudem
ist es zweckmäßig, die Bewehrungselemente des
Bauelementsystems zur Wärmedämmung derart aufeinander
abzustimmen, daher zu elementieren, und die Bewehrungselemente so
zu bemessen, dass die unerwünschte Verformung des durch
die Bewehrungselemente gebildeten Stabwerks, welches aus zumindest
zwei Bewehrungselementen gebildet wird, mit kleiner werdendem Neigungswinkel
der Querkraftstäbe und mit zunehmender Dicke des thermisch
isolierenden Körpers im Wesentlichen gleich bleibt bzw.
sich nur leicht erhöht.
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Da
bei gleichbleibender Höhe und mit zunehmender Dicke des
thermisch isolierenden Körpers sich die Länge
des durch den thermisch isolierenden Körpers verlaufenden
Abschnittes der Querkraftstäbe erhöht, empfiehlt
es sich daher, die Querkraftstäbe so zu bemessen, dass
mit kleiner werdendem Neigungswinkel der Querkraftstäbe
und mit zunehmender Dicke des thermisch isolierenden Körpers
sich die Beanspruchung der Querkraftstäbe reduziert. Dadurch
wird eine zu starke Dehnung und damit Längenänderung
des durch den thermisch isolierenden Körper verlaufenden
Abschnittes der Querkraftstäbe verhindert.
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Zu
dem gleichen Zweck empfiehlt es sich auch, die Zugkraft übertragenden
Bewehrungselemente, allgemein als Zugstäbe bezeichnet,
so zu bemessen, dass mit kleiner werdendem Neigungswinkel der Querkraftstäbe
und mit zunehmender Dicke des thermisch isolierenden Körpers
sich die Beanspruchung der Zugstäbe reduziert.
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Da
sich mit der Reduzierung der Beanspruchung der Zugstäbe
auch die notwendige Einbindelänge der Zugstäbe
in die angrenzenden Bauteile verringert, besteht eine zweckmäßige
Weiterbildung des Bauelementsystems darin, dass mit kleiner werdendem
Neigungswinkel der Querkraftstäbe und mit zunehmender Dicke
des thermisch isolierenden Körpers die Länge der
Zugstäbe gleichen Durchmessers im Wesentlichen gleich bleibt.
Zudem ergibt sich daraus der Vorteil, dass für die unterschiedlich
dicken Bauelemente zur Wärmedämmung lediglich
Zugstäbe gleichen Durchmessers mit einer Länge
benötigt und bevorratet werden müssen. Dadurch
verringert sich einerseits die Anzahl der Teile des gesamten Bauelementsystems
zur Wärmedämmung und andererseits können
beim Zusammenbau des Bauelementes zur Wärmedämmung
weniger Fehler auftreten.
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Weiterhin
empfiehlt es sich, die Druckkraft übertragenden Bewehrungselemente,
allgemein als Druckelemente bezeichnet, so zu bemessen, dass mit
kleiner werdendem Neigungswinkel der Querkraftstäbe und
mit zunehmender Dicke des thermisch isolierenden Körpers
die Verformung der Druckelemente im Wesentlichen gleichbleibt. Die
Druckelemente sind daher so biegesteif auszuführen, dass
mit kleiner werdendem Neigungswinkel der Querkraftstäbe
und mit zunehmender Dicke des thermisch isolierenden Körpers
lediglich ihre Länge zunimmt. Die hohe Biegesteifigkeit
der Druckelemente ist notwendig, um den Drehwinkel des Stabwerks,
der sich aus der Dehnung der einzelnen Bewehrungselemente und dessen
elastischen und plastischen Verformungen ergibt, möglichst
gering zu halten. Die biegesteifen länglichen Druckelemente
ermöglichen einerseits die optimale Abstimmung der Druckelemente
auf die Zug- und/oder Querkraftstäbe und andererseits wird die
Anzahl der Teile des gesamten Bauelementsystems zur Wärmedämmung
gering gehalten.
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Wie
bereits im vorhergehenden Text beschrieben, können die
durch das getragene Bauteil hervorgerufenen Belastungen sowie die
für die Übertragung der Belastungen notwendigen
Bewehrungselemente in den Bauelementen zur Wärmedämmung je
nach Ausführungsform des getragenen Bauteils variieren.
Für ein Bauelementsystem zur Wärmedämmung,
welches zwischen zwei Bauteilen aus Stahlbeton zum Einsatz kommt
und Bewehrungselemente zur Übertragung von Zug-, Druck-
und Querkräften aufweist, ergibt sich eine besonders vorteilhafte
Elementierung der Bewehrungselemente in den Bauelementen zur Wärmedämmung,
wenn der Anteil der Zugstäbe des jeweiligen Bauelementes
zur Wärmedämmung so ausgelegt und elementiert
ist, dass der Bemessungswert der aufnehmbaren Zugkraft der Zugstäbe
um das Maß der in das angrenzende tragende Bauteil einleitbaren
Zugkraft, die sich aus dem Bemessungswert der aufnehmbaren Zugkraft
zumindest eines Querkraftstabes und dessen Neigungswinkel ergibt,
kleiner ist als der Bemessungswert der maximal einwirkenden Druckkraft
auf die Druckelemente, der sich aus den aufnehmbaren Belastungen
des Bauelementes zur Wärmedämmung ergibt. Zur
Vermeidung von Wiederholungen wird hierzu auf die am 22. März
2007 eingereichte Patentanmeldung „Elementierung eines
Bauelementsystems zur Wärmedämmung" des gleichen
Anmelders verwiesen, auf die komplett inhaltlich Bezug genommen
wird.
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Wird
anstelle eines getragenen Bauteils aus Stahlbeton eine Holz- oder
Stahlbaukonstruktion an ein tragendes Bauteil aus Stahlbeton angeschlossen, so
kann für die dabei verwendeten Bauelementsysteme zur Wärmedämmung
die im vorangegangenem Text beschriebene Gruppenbildung mehrerer
Bauelemente nur für jeweils zwei thermisch isolierende Körper
erfolgen, da bei diesen Bauelementsystemen lediglich das tragende
Bauteil aus Stahlbeton ist. Was die Form und die Materialwahl der
Bewehrungselemente betrifft, so empfiehlt es sich, diese wie die aus
dem Stand der Technik bekannten Bewehrungselemente auszuführen.
Weiterhin empfiehlt es sich, dass zumindest einige der Bewehrungselemente
an der dem getragenen Bauteil zugewandten Seite des thermisch isolierenden
Körpers eine Befestigungsvorrichtung tragen. An diese Befestigungsvorrichtung können
dann unter Zwischenschaltung eines auf die Befestigungsvorrichtung
passenden Anschlusselementes die getragenen Holz- oder Stahlbauteile montiert
werden. Die Verbindung der Bewehrungselemente mit der Befestigungsvorrichtung
oder dem Anschlusselement erfolgt je nach Einsatzzweck der Bewehrungselemente
als Zugstäbe, Querkraftstäbe oder Druckstäbe
durch verschrauben oder verschweißen.
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Durch
das hier beschriebene Bauelementsystem zur Wärmedämmung
ist es möglich, Bauelemente zur Wärmedämmung
auf die heutzutage typischen Dicken der Dämmung einer Gebäudeaußenwand
abzustimmen, um damit Wärmebrücken soweit zu reduzieren,
dass es wirtschaftlich möglich ist, beispielsweise Balkonkonstruktionen
in dem Wachstumsmarkt der Niedrigstenergiehäuser (Häuser
in 3 Liter-Haus-Bauweise, Passivhäuser) direkt an das Gebäude
anzuschließen und nicht wie bisher die Balkonkonstruktion
mit Stützen vor das Bauwerk zu setzen. Dies führt
zu einer Reduzierung der Kosten für die Balkonkonstruktion
und verbessert die planerische Freiheit des Architekten. Selbstverständlich können
mit dem Bauelementsystem zur Wärmedämmung, wenn
es dem Einsatzzweck angepasst ist, auch beispielsweise Attiken,
Brüstungen, Vordächer, Kragbalken und/oder Wandscheiben
an Deckenplatten und/oder Wandscheiben, angeschlossen werden.
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Um
die Merkmale der Erfindung noch näher zu erläutern,
werden einige Ausführungsformen des Bauelementsystems anhand
der schematischen Zeichnungen im Folgenden näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1:
ein mehrere Bauelemente umfassendes Bauelementsystem zur Wärmedämmung
in einem schematischen Vertikalschnitt, bei dem sich der Neigungswinkel α,
des mindestens einen die Querkraft übertragenden Bewehrungselementes
des jeweiligen Bauelementes, bei gleich bleibender Höhe der
thermisch isolierenden Körper in Abhängigkeit der
Dicke der thermisch isolierenden Körper von Bauelement
zu Bauelement ändert;
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2:
ein mehrere Bauelemente umfassendes Bauelementsystem zur Wärmedämmung
in einem schematischen Vertikalschnitt, bei dem sich der Neigungswinkel α,
des mindestens einen die Querkraft übertragenden Bewehrungselementes
des jeweiligen Bauelementes, bei gleich bleibender Höhe der
thermisch isolierenden Körper, in Abhängigkeit der
Dicke der thermisch isolierenden Körper von einer aus zwei
Bauelementen gebildeten Bauelementgruppe zur nächsten Bauelementgruppe ändert
und
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3:
ein mehrere Bauelemente umfassendes Bauelementsystem zur Wärmedämmung
in einem schematischen Vertikalschnitt, bei dem sich der Neigungswinkel α,
des mindestens einen die Querkraft übertragenden Bewehrungselementes
des jeweiligen Bauelementes, bei gleich bleibender Höhe der
thermisch isolierenden Körper, in Abhängigkeit der
Dicke der thermisch isolierenden Körper von einer aus drei
Bauelementen gebildeten Bauelementgruppe zur nächsten Bauelementgruppe ändert;
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Das
Bauelementsystem zur Wärmedämmung wird nicht mit
allen seinen Einzelteilen, wie z. B. einer Abdeckung oder einem
eventuellem Brandschutzelement, sowie mit allen seinen aus dem Stand
der Technik bekannten Ausführungsmöglichkeiten,
was die unterschiedliche Gestaltung der Bewehrungselemente sowie
deren Anordnung und Kombinationen im thermisch isolierenden Körper
betrifft, abgebildet, da diese mit der vorliegenden Erfindung nichts
zu tun haben und Stand der Technik sind. Weiterhin wurde darauf
verzicht, die Bauelemente zur Wärmedämmung in
all ihren ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannten Höhen
abzubilden sowie die an den thermisch isolierenden Körper
angrenzenden Betonbauteile, welche sich in der Regel höhengleich
vom thermisch isolierenden Körper ausgehend nach rechts
beziehungsweise nach links (bezogen auf die 1 bis 3)
erstrecken, darzustellen, da dies für die Darstellung der
vorliegenden Erfindung nicht notwendig ist.
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1 zeigt
das Bauelementsystem 1 zur Wärmedämmung,
welches aus Bauelementen zur Wärmedämmung gleicher
Höhe und Länge aber unterschiedlicher Dicke besteht,
im schematischen Vertikalschnitt. Die Bauelemente zur Wärmedämmung bestehen
im Wesentlichen aus einem thermisch isolierenden Körper 2a–2l sowie
aus Bewehrungselementen in Form von Zug- 3a–3l und
Querkraftstäben 4a–4l sowie
Druckelementen 5a–5l. Die Zugstäbe 3a–3l und
die Druckelemente 5a–5l durchdringen
die thermisch isolierenden Körper 2a–2l im
Wesentlichen horizontal. Die Querkraftstäbe 4a–4l durchdringen die
thermisch isolierenden Körper 2a–2l jeweils schräg,
entlang einer in der Dicke des thermisch isolierenden Körpers
verlaufenden Horizontalebene, in der Vertikalen geneigt. Die thermisch
isolierenden Körper 2a–2l weisen
in etwa ebene Seitenkanten 6a–6l und 7a–7l auf.
Der Neigungswinkel αa–αl der Querkraftstäbe 4a–4l verkleinert
sich mit zunehmender Dicke der thermisch isolierenden Körper 2a–2l. Jeder
thermisch isolierende Körper 2a–2l weist
daher Querkraftstäbe auf, deren Neigung an die jeweilige Dicke
des thermisch isolierenden Körpers angepasst ist und die
sich durch ihren jeweiligen Neigungswinkel αa–αl unterscheiden.
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2 zeigt
eine alternative Ausführungsform des Bauelementsystems
zur Wärmedämmung mit den Querkraftstäben 14ab, 14cd, 14ef, 14gh, 14ij, 14kl.
Der wesentliche Unterschied zwischen dem Bauelementsystem 1 zur
Wärmedämmung und dem Bauelementsystem 11 zur
Wärmedämmung ist, dass die unterschiedlich dicken
thermisch isolierenden Körper 12a–12l,
gleicher Höhe und Länge, in Gruppen zu jeweils
zwei thermisch isolierenden Körpern 12a, 12b; 12c, 12d; 12e, 12f; 12g, 12h; 12i, 12j, 12k, 12l zusammengefasst
sind und dass innerhalb jeder Gruppe der zweite thermisch isolierende
Körper, daher die thermisch isolierenden Körper 12b, 12d, 12f, 12h, 12j, 12l,
in etwa ebene Seitenkanten 16b, 16d, 16f, 16h, 16j, 16l und
Seitenkanten 17b, 17d, 17f, 17h, 17j, 17l aufweist,
in der sich Ausnehmungen 18b, 18d, 18f, 18h, 18j, 18l an
den Ein- beziehungsweise Austrittspunkten der Querkraftstäbe 14ab, 14cd, 14ef, 14gh, 14ij, 14kl mit
den thermisch isolierenden Körpern 12b, 12d, 12f, 12h, 12j, 12l befinden,
in die beim Einbau des jeweiligen Bauelementes zur Wärmedämmung
der Beton fließt. Es weisen daher immer zwei thermisch
isolierende Körper, daher 12a und 12b, 12c und 12d, 12e und 12f, 12g und 12h, 12i und 12j, 12k und 12l,
die selben Querkraftstäbe, daher 14ab, 14cd, 14ef, 14gh, 14ij und 14kl, mit
ihren dazugehörigen Neigungswinkeln αab, αcd, αef, αgh, αij, αkl auf. Die Querkraftstäbe 14ab, 14cd, 14ef, 14gh, 14ij, 14kl unterscheiden
sich durch ihren Neigungswinkelc αab, αcd, αef, αgh, αij, αkl, der mit zunehmender Dicke der thermisch
isolierenden Körper 12a bis 12l abnimmt,
daher ist αb < αcd < αef < αgh < αij < αkl.
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3 zeigt
eine alternative Ausführungsform des Bauelementsystems
zur Wärmedämmung mit den Querkraftstäben 24abc, 24def, 24ghi, 24jkl. Der
wesentliche Unterschied zwischen dem Bauelementsystem 1 zur
Wärmedämmung und dem Bauelementsystem 21 zur
Wärmedämmung ist, dass die unterschiedlich dicken
thermisch isolierenden Körper 22a–22l,
gleicher Höhe und Länge, in Gruppen zu jeweils
drei thermisch isolierenden Körpern 22a, 22b, 22c; 22d, 22e, 22f; 22g, 22h, 22i, 22j, 22k, 22l zusammengefasst
sind und dass innerhalb jeder Gruppe der zweite thermisch isolierende
Körper, daher die thermisch isolierenden Körper 22b, 22e, 22h, 22k,
in etwa ebene Seitenkanten 26b, 26e, 26h, 26k,
und Seitenkanten 27b, 27e, 27h, 27k aufweist,
in der sich Ausnehmungen 28b, 28e, 28h, 28k an
den Ein- bzw. Austrittspunkten der Querkraftstäbe 24abc, 24def, 24ghi, 24jkl mit
den thermisch isolierenden Körpern 22b, 22e, 22h, 22k,
befinden und dass der dritte thermisch isolierende Körper,
daher die thermisch isolierenden Körper 22c, 22f, 22i, 22l,
Seitenkanten 26c, 27c; 26f, 27f; 26i, 27i; 26l, 27l aufweist,
in der sich Ausnehmungen 28c, 29c; 28f, 29f; 28i, 29i; 28l, 29l an
den Ein- und Austrittspunkten der Querkraftstäbe 24abc, 24def, 24ghi, 24jkl mit
den thermisch isolierenden Körpern 22c, 22f, 22i, 22l befinden.
Es weisen daher immer drei thermisch isolierende Körper, daher 22a, 22b, 22c; 22d, 22e, 22f; 22g, 22h, 22i; und 22j, 22k, 12l die
selben Querkraftstäbe, daher 24abc, 24def, 24ghi und 24jkl,
mit ihren dazugehörigen Neigungswinkeln αabc, αdef, αghi, αjkl auf.
Die Querkraftstäbe 24abc, 24def, 24ghi, 24jkl unterscheiden
sich durch ihren Neigungswinkel αabc, αdef, αghi, αjkl, der mit zunehmender Dicke der thermisch isolierenden
Körper 22a bis 22l abnimmt, daher ist αabc < αdef < αghi < αjkl.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005039025
A1 [0005]
- - DE 102007014923 [0022]