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Die Erfindung betrifft ein Beton-Hohlelement sowie ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Beton-Hohlelementen, insbesondere zur Herstellung von Fertigelementbauteilen, wie Decken oder Wände.
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Es sind zur Herstellung von Hohlelementen Umlaufverfahren bekannt, bei denen auf einer Palette ausschließlich feste Randschalungen verbaut sind. Die Flexibilität bei der Herstellung des Hohlelements ist dadurch eingeschränkt. Alternativ kann ein Hohlelement in einem kontinuierlichen Prozess erzeugt werden, zum Beispiel im Stranggussverfahren, bei dem entweder Extruderschnecken den Beton auf einer Produktionsbahn formgebend verdichten und dabei die Hohlkonturen erzeugen, oder ein Gleitfertiger den Beton auf einer Produktionsbahn über Kernelemente verdichtet, die als Negativformen die Hohlkonturen erzeugen. Der im kontinuierlichen Prozess erzeugte Strang wird meist mit einer Säge in Segmente mit definierter Länge gesägt. Der Nachteil des kontinuierlichen Verfahrens besteht darin, dass in erheblichem Maß Verschnitt erzeugt wird, Querarmierungen, Aussparungen, Einbauteile oder Verbindungselemente in Querrichtung, sowie über das Betonteil hinausragende Armierungen gar nicht oder nur mit großem Aufwand hergestellt werden können. Die aus dem kontinuierlichen Herstellungsprozess bekannten Hohlelemente haben typischerweise durchgängige Hohlräume. Weiter sind im Extrusionsverfahren hergestellte Elemente aufgrund der Maße der Fertigungsanlagen typischerweise auf Breiten von 1000 bis 1500 mm beschränkt.
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Aus der
DE 10 2017 127 283 A1 ist eine verbesserte Anlage zur Herstellung von Beton-Hohlelementen im Paletten-Umlaufverfahren bekannt, bei der eine Station Mittel zum Einbringen von Kernelementen in den von der jeweiligen Palette und auf dieser angeordneten Schalungselementen definierten Raum aufweist. Hierdurch lassen sich die Hohlräume in dem Betonelement erzeugen.
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Für einige Anwendungsfälle, insbesondere für den Einsatz in erdbebengefährdeten Regionen oder bei mehrstöckigen Gebäuden, wird es bevorzugt, wenn die Steifigkeit und Stabilität des Beton-Hohlelements weiter verbessert wird.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beton-Hohlelement bereitzustellen, das auch in erdbebengefährdeten Regionen oder in Hochhäusern sicher einsetzbar und hinsichtlich der Abmessungen und Geometrie variabler ist. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Anlage zur Herstellung von solchen Beton-Hohlelementen bereitzustellen.
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Diese Aufgaben werden im Wesentlichen gelöst mit einem plattenförmigen Beton-Hohlelement mit einer ersten Deckschicht aus Beton und einer zweiten Deckschicht aus Beton sowie einer zwischen diesen Deckschichten angeordneten Kernschicht aus Beton und Stirnseiten, wobei in der Kernschicht, insbesondere parallel zueinander, in einer Ebene verlaufende Hohlräume ausgebildet sind, und wobei wenigstens eine der Deckschichten mit einer, insbesondere metallischen oder faserverstärkten, Bewehrung versehen ist. Bei einem erfindungsgemäßen, z.B. plattenförmig ausgebildeten, Beton-Hohlelement wird als Stirnseite jede äußere Längs- oder Querseitenwand verstanden, die sich zumindest im Wesentlichen quer zu der haupterstreckungsebene der Platte erstreckt. Erfindungsgemäß ist wenigstens einer der Hohlräume zumindest teilweise mit einem Füllstoff, z.B. Beton, verschlossen. Die Erfindung beruht dabei auf der Idee, die Hohlräume der Beton-Hohlelemente nicht komplett durchgängig auszuführen, sondern teilweise oder komplett mit einem Füllstoff, z.B. Beton, zu füllen. Eine Ausführungsform besteht z.B. darin, gezielt in den stirnseitigen Randbereichen der Hohlelemente einen Füllstoff, z.B. Beton, einzubringen. Alternativ oder zusätzlich kann auch in anderen Regionen Füllstoff eingebracht werden. Diese durch den Füllstoff gefüllten Bereiche erzeugen eine höhere Stabilität der Hohlelemente. Im nach dem Stand der Technik eingesetzten Extrudierverfahren lassen sich solche Versteifungen nicht einbringen. Unter einem Füllstoff wird vorliegend insbesondere ein das Hohlelement ausreichend versteifendes Material, wie Beton, verstanden.
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Der Vorteil dieser Ausführungen besteht darin, dass die Steifigkeit und Stabilität des Hohlelements oder eines aus mehreren Elementen bestehenden Hohlelement-Verbunds vergrößert wird und dieses damit für die Aufnahme von höheren äußere Lasten, insbesondere in horizontaler Richtung, geeignet ist. Die Hohlelemente sind derart stabil ausgeführt, dass aus diesen Elementen errichtete Gebäude erdbebensicher sind und Erdbeben mit Stärken im Bereich bis 9 nach Richterskala standhalten. Dabei ist es nicht erforderlich, die Hohlräume vollständig zu verschließen. Vielmehr können Öffnungen zur Durchführung von Lanzen, zur späteren Aufnahme von Kabeln oder Leitungen verbleiben. Wesentlich ist jedoch, dass sich der Hohlraum partiell verkleinert, bspw. in Form von inneren Versteifungsrippen oder -stegen. Es ist insbesondere auch möglich, dass sich ein Hohlraum konisch verjüngt. Dies hat neben der Versteifung auch den Vorteil, dass das Entformen von Kernen erleichtert wird.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass die bisher bekannten Ausführungen von Hohlelementen, die im Extrudierverfahren hergestellt werden, bauartbedingt auf einen Breitenbereich von 1000 bis 1500 mm beschränkt sind, wogegen die erfindungsgemäßen Hohlelemente durch die Fertigung im Umlaufverfahren eine höhere Variabilität der Breite, beispielsweise mit Werten zwischen 600 mm und 3600 mm, zulassen.
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Erfindungsgemäß sind beispielsweise mehrere oder alle Hohlräume stirnseitig mit dem Füllstoff verschlossen sind. Alternativ ist wenigstens ein Hohlraum als durchgängiger Kanal ausgebildet ist, der nicht mit dem Füllstoff verschlossen ist. So können nach einer Ausführungsform nebeneinanderliegende Hohlräume abwechselnd verschlossen bzw. nicht verschlossen ausgebildet sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist in dem Beton-Hohlelement wenigstens eine der Deckschichten mit, z.B. metallischen, Bewehrungsstäben und, z.B. metallischen, Bewehrungsmatten versehen. Insbesondere können die Bewehrung und/oder Armierungselemente zumindest teilweise stirnseitig und/oder senkrecht zur Plattenebene aus dem Hohlelement herausragen. Dies verbessert die Möglichkeiten, das Beton-Hohlelement mit anderen Elementen zu verbinden. Vorzugsweise ist die Bewehrung vorgespannt. Es lassen sich speziell geformte Bewehrungselemente, vorzugsweise aus Stahl, in die Hohlelemente integrieren, die seitlich aus dem Hohlelement herausragen. Die Konturen der seitlich herausragenden Bewehrungselemente sind z.B. L-förmig oder U-förmig. Vor Ort auf der Baustelle werden die Hohlelemente so zueinander angeordnet, dass die herausragenden Bewehrungselemente, sogenannte Bewehrungsscharniere, überlappen und durch Verbindungselemente oder Ortbeton eine sehr stabile Verbindung der Hohlelement-Übergänge erzeugt wird. Insbesondere durch die Anordnung von Bewehrungen über die gesamte Elementbreite lässt sich die Stabilität der Hohlelemente deutlich erhöhen. Auch Abhebeanker lassen sich derart in die Hohlelemente integrieren, dass sie ohne störende Außenkontur bündig mit der Oberfläche ausgeführt werden können.
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Wenn in dem Beton-Hohlelement wenigstens eine Stirnseite abgeschrägt in einem spitzen oder stumpfen Winkel zu einer der Deckschichten verläuft, kann dies die Verbindung mit anderen Elementen ebenfalls verbessern. So lassen sich, wenn die Randbereiche der Hohlelemente schräg ausgeführt sind, für das Zusammenfügen von kompletten Decken größere Befüllquerschnitte zum einfachen Einbringen von Ortbeton auf der Baustelle realisieren. Ein weiterer Vorteil von schrägen Randgeometrien besteht darin, dass der Spannungsverlauf im Hohlelement stetiger verläuft, Spannungsspitzen vermieden werden und eine höhere Belastbarkeit der Elemente erzeugt wird.
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Nach einer weiteren Ausführungsform kann in wenigstens einer Stirnseite und/oder in wenigstens einer der Deckschichten wenigstens eine Aussparung vorgesehen sein. In die Seitenflächen der Hohlelemente lassen sich durch Schalungselemente mit Schubverzahnungen, die typischerweise konisch geformt sind, Aussparungen einbringen. In diese Aussparungen lassen sich z.B. Verbindungselemente einbringen, die zwei Hohlelemente formschlüssig miteinander verbinden. Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass die Aussparungen benachbarter Hohlelemente stoffschlüssig mit Beton oder anderen Füllstoffen verbunden werden. Die Aussparungen haben typischerweise eine minimale Längenabmessung von 40 mm. Eine weitere Ausführungsform besteht darin, Aussparungen, z.B. für Fenster, Türen, Rohre oder Treppenanschlüsse, während des Herstellungsprozesses und/oder in vor- oder nachgelagerten Prozessschritten auszuführen.
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Das erfindungsgemäße Beton-Hohlelement kann in Draufsicht auf eine der Deckschichten eine rechteckige oder eine fünf- oder mehreckige Grundform aufweisen. So lassen sich durch das Herstellungsverfahren neben viereckigen Außengeometrien auch Geometrien mit anderen Eckenanzahlen erzeugen. Zum Beispiel ist damit auch eine sechseckige Balkonplatte in Konsolbauweise als Element formbar. Im weit verbreiteten Extrudierverfahren nach dem Stand der Technik sind mehreckige Geometrien dagegen gar nicht oder nur mit hohem Aufwand herstell bar.
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Die Aufgabe der Erfindung wird weiter durch eine Anlage zur Herstellung eines Beton-Hohlelements der oben genannten Art, insbesondere im Paletten-Umlaufverfahren, gelöst. Die Anlage ist insbesondere aufgebaut und eingerichtet wie in der
DE 10 2017 127 283 A1 beschrieben, auf die hierzu Bezug genommen wird. So kann die Anlage wenigstens eine Reinigungsstation, wenigstens eine Schalstation, in der verschiedene Schalelemente individuell und automatisiert auf eine Palette aufgebracht und dort bspw. magnetisch fixiert werden, wenigstens eine Bewehrungsstation, wenigstens eine Betonierstation, wenigstens eine Aushärtestation oder Härtekammer und wenigstens eine Entformstation sowie eine Transporteinrichtung zur Förderung von Paletten zwischen den einzelnen Stationen im Umlaufverfahren aufweisen. Die Betonierstation und/oder eine weitere Station können Mittel zum Einbringen von Kernelementen in den von der jeweiligen Palette und auf dieser angeordneten Schalungselementen definierten Raum aufweisen. Nach der Erfindung ist eine Einrichtung zum Einbringen von Füllstoff zum zumindest teilweisen Verschließen von Hohlräumen in dem Beton-Hohlelement vorgesehen. Diese Einrichtung zum Einbringen von Füllstoff kann Teil der Betonierstation sein oder eine separate Einrichtung sein. Es können weitere Stationen in die Umlauf-Anlage integriert sein, beispielsweise wenigstens eine Plotterstation, in der Markierungen auf der Palette aufgebracht werden, wenigstens eine Verdichterstation zum Verdichten des Betons, wenigstens eine Glättstation zur Oberflächenbearbeitung und/oder wenigstens eine Pufferstation zum Zwischenlagern von Paletten. Vorzugsweise ist diese Anlage so automatisiert, dass die Paletten computergesteuert zu einzelnen Stationen transportiert werden und die an einzelnen Stationen auszuführenden Arbeitsschritte maschinell und/oder computergesteuert erfolgen.
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Erfindungsgemäß kann die Bewehrungsstation und/oder eine zusätzliche Spannstation eine Einrichtung zum Einlegen von Spanndrähten aufweisen. Weiter kann die Bewehrungsstation und/oder eine zusätzliche Spannstation Mittel zum Aufbringen einer Vorspannung auf die Spanndrähte aufweisen. Die Entformstation und/oder eine zusätzliche Entspannstation kann zudem Mittel zum Entspannen der Spanndrähte aufweisen.
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Um in dem Beton-Hohlelement Hohlräume auszubilden, kann die Betonierstation und/oder eine weitere Station der Anlage Mittel zum Einbringen von Kernelementen in den von der jeweiligen Palette und auf dieser angeordneten Schalungselementen definierten Raum aufweisen. Beispielsweise können in den Quer-Schalungselementen, die einteilig oder zweiteilig ausgeführt sein können, bspw. runde oder viereckige Öffnungen enthalten sein, durch die (Kern-)Rohre oder Profile geschoben werden können, die die Hohlräume in dem Betonelement erzeugen. Die Kernelemente, d.h. Rohre oder sonstige Profile, können zum Beispiel durch eine Rohrziehmaschine von rechts und links durch die Bohrungen der Quer-Schalungselemente geschoben werden. Eine andere Lösung besteht darin, die Profile einfach manuell oder anders technisch unterstützt durch die Bohrungen der Quer-Schalungselemente zu schieben, oder von oben einzulegen. Die Rohre bzw. Profile werden vorzugsweise in den Bohrungen der Quer-Schalungselemente gelagert. Auch mit Flüssigkeit oder Gas befüllte Schläuche können zur Erzeugung der Hohlräume benutzt werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich den Gegenstand der Erfindung unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
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Es zeigen schematisch:
- 1 eine Gesamtansicht eines Hohlelements mit L-förmiger Bewehrung,
- 2 eine Gesamtansicht eines Hohlelement mit U-förmiger Bewehrung,
- 3 einen horizontalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Hohldecke, und
- 4 eine Gesamtansicht eines Hohlelements mit freitragendem Balkonauslass.
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Das in den Figuren gezeigte Beton-Hohlelement 1 ist ein Fertigelementbauteil, das als Decke oder Wand zur Errichtung eines Gebäudes verwendet werden kann. Das Beton-Hohlelement 1 weist eine in der 1 obere erste Deckschicht aus Beton und eine in 1 untere zweite Deckschicht aus Beton sowie eine zwischen diesen Deckschichten angeordneten Kernschicht aus Beton auf. In der Schnittansicht der 3 sind von den Stirnseiten des Beton-Hohlelements 1 ausgehende Hohlräume 2, 3 erkennbar, von denen die Hohlräume 2 auf der in der 3 rechten Seite einseitig verschossen sind, wogegen die Hohlräume 3 auf der in der 3 linken Seite einseitig verschlossen sind. Die Hohlräume 2 und 3 sind abwechselnd nebeneinander angeordnet, so dass in den Stirnseiten jeweils jeder zweite Hohlraum offen ist. Die in dem dargestellten Beispiel stirnseitig durch einen Füllstoff, beispielsweise Beton, verschlossene Seite bildet eine verstärkte Auflagefläche 4.
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In den Deckschichten sind Bewehrung vorgesehen, die beispielsweise als vorgespannte Bewehrungsstäbe (nicht dargestellt) und/oder Bewehrungsmatten (nicht dargestellt) ausgebildet sein können. Zusätzlich sind in den L-förmige Bewehrung 5 (1) bzw. U-förmige Bewehrung 6, 7 (2) ausgebildet, die Scharnierkanten an den Enden der Platte 1 zur Verbindung mit anderen Bauteilen bilden.
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Weiter sind in Stirnseiten des Beton-Hohlelements 1 (Sack-)Löcher 8 ausgebildet, die durch die Schubverzahnung der Schalungselemente (nicht dargestellt) erzeugt werden können.
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Während die 1 bis 3 jeweils Beispiele eines Beton-Hohlelements 1 mit rechteckiger Grundform zeigen, ist das Beton-Hohlelement 1 der 4 sechseckig ausgebildet und weist eine Konsole 9 an der Seite der Platte sowie eine Konsole 10 in Längsrichtung der Platte auf. Die Ausführungsform der 4 kann somit beispielsweise ein Beton-Hohlelement 1 mit freitragendem Balkonauslass bilden.
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In den Figuren sind in dem Beton-Hohlelement 1 beispielhaft mehrere Aussparung 11 bzw. 12 in der Platte vorgesehen. Diese können der Ausbildung von z.B. Fenstern, Türen oder Treppenanschlüssen dienen. Weiter können beispielsweise Rohre oder Abhebeanker ohne störende Außenkontur bündig mit der Oberfläche des Beton-Hohlelements 1 ausgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Plattenkörper
- 2
- Hohlräume
- 3
- Hohlräume
- 4
- verstärkte Auflagefläche
- 5
- L-förmige Bewehrung
- 6
- U-förmige Bewehrung (Scharnierkanten an den Enden der Platte)
- 7
- U-förmige Bewehrung (Scharnierkanten an den Seiten der Platte)
- 8
- Löcher von Schubverzahnung
- 9
- Konsole an der Seite der Platte
- 10
- Konsole in Längsrichtung der Platte
- 11
- Aussparung in der Platte
- 12
- Aussparung in der Platte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017127283 A1 [0003, 0014]
