DE202021002909U1

DE202021002909U1 - Inventive skeleton construction

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Publication number: DE202021002909U1
Application number: DE202021002909.5U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 2021-09-08
Filing date: 2021-09-08
Publication date: 2021-11-23
Anticipated expiration: 2031-09-09

Abstract

Skelettbauweise dadurch gekennzeichnet, dass alle Stützen und Balken zu genormten, standardisierten Abmessungen, aus Ultrahochleistungsbeton passgenau in Formen vorgefertigt werden.Skeleton construction characterized in that all supports and beams are prefabricated to standardized, standardized dimensions from ultra-high-performance concrete in molds with a precise fit.

Description

Die Skelettbauweise hat sich aus den Hallenkonstruktionen aus Gusseisen und Stahl im 19. Jahrhundert entwickelt und fand durch die Verwendung von Stahlbeton Verbreitung. Da damit hoch tragfähige Geschosse kostengünstig verwirklicht werden konnten, setzte bald der Boom der Skelettbauweise ein, der etwa in den ersten Hochhäusern in Amerika seinen Ausdruck fand.The skeleton construction developed from the hall constructions made of cast iron and steel in the 19th century and was spread through the use of reinforced concrete. Since high load-bearing storeys could be realized inexpensively, the boom in skeleton construction soon set in, which found its expression in the first high-rise buildings in America.

Für die Ausführung von Skelettbauten werden nach dem Stand der Technik, Stahl als auch Stahlbeton verwendet, ein weiteres Material, welches verwendet wird, ist Holz.For the execution of skeleton structures, steel and reinforced concrete are used according to the state of the art, another material that is used is wood.

Die tragende Konstruktion besteht in der Regel aus Stützen, Unterzügen und Deckenplatten. Die vertikale Lastabtragung erfolgt im Gegensatz zur Schottenbau- oder Massivbauweise durch Stützen. Diese nehmen die Last aus den Deckenpfeiler und Unterzügen auf und leiten sie in die Fundamente ab. Man unterscheidet sichtbare und unsichtbare Skelete. Bei Stahlbetonskelettbauten werden die Bauteile auch in Ortbeton erstellt und vorgefertigt.The load-bearing structure usually consists of columns, beams and ceiling panels. In contrast to the bulkhead construction or solid construction, the vertical load transfer takes place by means of supports. These take up the load from the ceiling pillars and beams and transfer them to the foundations. A distinction is made between visible and invisible skeletons. In the case of reinforced concrete skeleton structures, the components are also created and prefabricated in in-situ concrete.

Für die Planung der Gebäudestruktur relevant sind die Stützenstellung, die sich in der Regel einem Raster unterordnet, das Tragwerk der Geschossecken und die Bauteile, die für die nötigen Aussteifungen des Gebäudes sorgen. Die Stützen können bündig mit dem Deckenrand, leicht eingerückt oder nur mittig platziert sein. Die Decken ruhen meist auf Unterzügen in Querrichtung, möglich sind jedoch auch Unterzüge in Längsrichtung, Plattenbalkendecken, Trägerrostdecke, punktgestützte Systeme wie etwa Pilz- oder Flachdecken.The position of the supports, which are usually subordinate to a grid, the supporting structure of the floor corners and the components that provide the necessary bracing of the building are relevant for planning the building structure. The supports can be flush with the edge of the slab, slightly indented or only placed in the middle. The ceilings mostly rest on beams in the transverse direction, but beams in the longitudinal direction, plate beam ceilings, girder grate ceilings, point-supported systems such as mushroom or flat ceilings are also possible.

Die Wirtschaftlichkeit der Skelettbauweise liegt in der Systematisierung der Gebäudestruktur und der Bauteile sowie in der Flexibilität der Grundrissgestaltung. Die tragenden Elemente erzeugen ein Skelett, das mit nicht tragenden Elementen ausgefacht beziehungsweise bekleidet wird (Primär- und Sekundärstruktur). Es ergeben sich wirtschaftliche Spannweiten, die vor allem im Hallen-, Büro- und Gewerbebau angewendet werden.The economic efficiency of the skeleton construction lies in the systematization of the building structure and the components as well as in the flexibility of the floor plan. The load-bearing elements create a skeleton that is filled or clad with non-load-bearing elements (primary and secondary structure). This results in economic spans that are mainly used in hall, office and commercial buildings.

Skelettbauten sind aufgrund ihrer Konstruktionsweise besonders nutzungsflexibel. Modernisierungen und Umbauten sind relativ problemlos möglich, das freigelegte Skelett lässt sich neu umkleiden, nach dem Stand der Technik ausstatten und/oder räumlich neu einteilen.Due to their construction, skeleton structures are particularly flexible in use. Modernizations and conversions are relatively problem-free, the exposed skeleton can be re-clad, fitted with state-of-the-art equipment and / or spatially redesigned.

Einzelfundamente lassen sich in Ortbeton oder als Fertigteil ausbilden. Für eingespannte Stützen haben sich Köcher bewährt. Nach dem Ausrichten der Stütze wird der Köcher vergossen und die Stütze bindet kraftschlüssig in das Fundament ein. In besonderen Fällen werden auch Stützen mit Schraubanschlüssen biegesteif an das Fundament angeschlossen.Individual foundations can be made of in-situ concrete or as a prefabricated part. Quivers have proven themselves for clamped supports. After aligning the support, the quiver is cast and the support is firmly attached to the foundation. In special cases, supports with screw connections are rigidly connected to the foundation.

Bei der Ausbildung in Ortbeton wird zwischen Köcherfundament und Blockfundament unterschieden. Dem geringeren Betonverbrauch beim Köcherfundament steht der geringere Schalungsaufwand beim Blockfundament gegenüber. Bei kleineren Fundamentgrößen bis 2 m Seitenlänge ist daher das Blockfundament häufig wirtschaftlicher. Insbesondere bei bindigen Böden und entsprechendem Aushub kann das Blockfundament ohne Seitenschalung betoniert werden.When training in in-situ concrete, a distinction is made between socket foundation and block foundation. The lower concrete consumption for the socket foundation is offset by the lower formwork effort for the block foundation. With smaller foundation sizes up to 2 m side length, the block foundation is therefore often more economical. In particular with cohesive soils and the corresponding excavation, the block foundation can be concreted without side formwork.

Bei der Ausbildung als Fertigteil kommen häufig angeformte Fundamente zur Anwendung. Kleinere Köcherfundamente können auch als gesondertes Fertigteil geliefert werden. Bei angeformten Fundamenten wird das Fundament zusammen mit der biegesteif angeschlossenen Stütze im Fertigteilwerk hergestellt und zur Baustelle transportiert. Herstellungsbedingt und aufgrund der zulässigen Transportabmessungen ist die Fundamentgröße in der Regel auf 3 x 3,5 m begrenzt.Formed foundations are often used when training as a prefabricated part. Smaller socket foundations can also be supplied as a separate prefabricated part. In the case of molded foundations, the foundation is manufactured together with the rigidly connected column in the precast plant and transported to the construction site. Due to the manufacturing process and the permissible transport dimensions, the foundation size is usually limited to 3 x 3.5 m.

Wegen der kürzeren Bauzeit und dem geringeren Aushub durch die kleinere Gründungstiefe ist das angeformte Fundament in vielen Fällen die wirtschaftlichste LösungDue to the shorter construction time and the less excavation due to the smaller foundation depth, the molded foundation is in many cases the most economical solution

Die von den Architekten Vasale & Lacaton entwickelte energetische Sanierung durch Addition, verwendet eine Skelettbauweise aus Stahlbeton. Diese großartige architektonische Leistung wird durch die Verwendung von Stahlbeton, welche zwar dem jetzigen Stand der Technik entspricht, nicht voll gewürdigt. Stahlbeton hat einen hohen Bedarf an Grauer Energie, durch die Verwendung von Stahl zur Armierung eine kurze Nutzungsdauer und bei einem Rückbau ist das Recycle schwierig.The energetic renovation by addition developed by the architects Vasale & Lacaton uses a frame construction made of reinforced concrete. This great architectural achievement is not fully appreciated by the use of reinforced concrete, which corresponds to the current state of the art. Reinforced concrete has a high demand for gray energy, the use of steel for reinforcement has a short service life and recycling is difficult if it is dismantled.

Bei der erfinderischen Skelettbauweise wird dieses Problem durch die Verwendung von glasfaserarmierten Ultrahochleistungsbeton, kurz UHPC genannt und durch die industrielle Vorfertigung von einfach zu montierenden Bauteilen gelöst.With the inventive skeleton construction, this problem is solved through the use of fiberglass-reinforced ultra-high-performance concrete, or UHPC for short, and through the industrial prefabrication of components that are easy to assemble.

Bei der erfinderischen Skelettbauweise werden die Stützen- und Balkenköpfe so geformt, dass diese bei der Montage zusammengesteckt und schraubanschlüssig verbunden werden können. Die Verbindung der Stützen und Balken, sowohl der Decke wird so ausgeführt, dass diese bei einem Rückbau zerlegt, und in einem Neubau wiederverwendet werden können.In the inventive skeleton construction, the column and beam heads are shaped in such a way that they can be plugged together during assembly and connected with a screw connection. The connection between the columns and beams, as well as the ceiling, is designed so that it can be dismantled when it is dismantled and reused in a new building.

Die passgenau vorgefertigten Bauteile werden in weißem oder farbigem UHPC mit TiO₂ Beimischung, ausgeführt. TiO₂ macht den UHPC schmutzabweisend und verbessert wesentlich den Instandhaltungsaufwand.The precisely fitting prefabricated components are made of white or colored UHPC with TiO ₂ admixture. TiO ₂ makes the UHPC dirt-repellent and significantly improves the maintenance effort.

Die einfache Montage der vorgefertigten und passgenauen Bauteile verkürzt die Montagezeit und ist bei der von den Architekten Vasale & Lacaton entwickeltem Konzept der energetischen Sanierung von besonderem Vorteil, da die Nutzung der energetisch zu sanierenden Wohnungen nur geringfügig behindert wird.The simple assembly of the prefabricated and precisely fitting components shortens the assembly time and is of particular advantage in the energetic refurbishment concept developed by the architects Vasale & Lacaton, as the use of the energetically refurbished apartments is only slightly hindered.

Durch Reduzierung des benötigten Materials und der Tatsache, dass das verwendete UHPC eine vielfache längere Nutzungsdauer als Normalbeton hat, der UHPC anstelle von Stahl mit Glasfaser armiert wird und die Bauteile immer wieder verwendet werden können, wird die Graue Energie im Vergleich zu herkömmlich Stahlbetonkonstruktionen um ein Vielfaches reduziert.By reducing the required material and the fact that the UHPC used has a service life that is many times longer than normal concrete, the UHPC is reinforced with fiberglass instead of steel and the components can be used over and over again, the embodied energy is reduced by one compared to conventional reinforced concrete structures Reduced many times.

Die Bauwerkskosten werden durch geringerem Materialverbrauch, digitale Vorfertigung von standardisierten, genormten Bauteilen, verbesserte Produktivität und einfacher Montage, wesentlich reduziert.The construction costs are significantly reduced through lower material consumption, digital prefabrication of standardized, standardized components, improved productivity and simple assembly.

Claims

Skeleton construction characterized in that all supports and beams to standardized, standardized dimensions, made of ultra-high-performance concrete, are prefabricated precisely in shapes.

Skeleton construction characterized in that all supports and beam heads are shaped in such a way that they are plugged together during assembly and screw-connected and can be dismantled during dismantling and reused in a new building.

Frame construction characterized in that sandwich lightweight ceilings prefabricated from UHPC are used.

Frame construction characterized in that the UHPC used is white or colored.