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Fertigbau-Verbundelement Die Erfindung bezieht sich auf ein Fertigbau-Verbundelement
mit wenigstens zwei Bauteilen, die fest miteinander verbunden sind und aus Baustoffen
unterschiedlicher Festigkeitseigen schaften bestehen, insbesondere auf ein als Flächentragwerk
ausgebildetes Verbundelement.
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Für viele Bedarfsfälle hervorragend geeignete Baustoffe vermögen große
Druckspannungen, hingegen nur sehr kleine Zugbeanspruchungen zu ertragen. Beispielhaft
zu nennen sind hier Natursteine, Glas, Keramik und dgl., aber auch Beton. Da letzterer
im plastischen Zustand in seine gewünschte Form gebracht wird, gelingt mühelos die
Einbettung von Armierungseinlagen
als Zugspannungsbewehrung, so
daß der eigentliche Betonkörper bei richtiger Bewehrung nahezu nur Druckbeanspruchungen
unterworfen ist, während Zug- und Scherspannungen im wesentlichen von der Bewehrung,
beispielsweise in Form von Baustahlgewebematten und/oder sog. Borstahleinlagen,
aufgenommen werden. Insoweit kommen im Bauwesen als tragfähige Flächengebilde überwiegend
Stahlbetonkonstruktionen zur Anwendung, etwa in Form von Platten oder Plattenbalken,
die jedenfalls dann mit einem Oberflächenbelag aus Naturstein, Glas, Keramik od.
dgl. versehen werden müssen, wenn der Beton selbst nicht den an die Oberfläche des
Baukörpers zu stellenden Anforderungen genügt. Dies ist beispielsweise aus bauphysikalischen
und ästhetischen Gründen bei Fassaden der Fall, ferner bei Böden, reppenstufen und
dgl. mehr.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den vorstehend dargelen
Unzulänglichkeiten abzuhelfen und zugleich den Einsatzbereich von Baustoffen zu
erweitern, die für den Jeweiligen Bedarfsfall an sich hervorragend geeignet wären,
aber wegen unzulänglicher Fertigkeitseigenschaften bisher nur in Verbindung mit
Tragwerken zum Einsatz kommen konnten, wie z.B.
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aufgemortelte Wandplatten aus Keramik, Naturstein od. dgl.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Verbundelement
mit wenigstens zwei Bauteilen aus verschiedenen Baustoffen mit unterschiedlichen
Festigkeitseigenschaften geschaffen ist, bei dem die als Festkörper auftretenden
Bauteile mittels Klebung, beispielsweise unter Verwendung eines KunsthArzklebers
auf der Basis der Epoxyd-Harze, schubfest
miteinander verbunden
sind. Wesentliches Erfindungsmerkmal ist, daß ein Verbundelement mit erfindungsgemäß
mittels Klebung zusammengefügten Bauteilen aus unterschiedlichen Werkstoffen mit
unterschiedlichen Eigenschaften wenigstens hinsichtlich eines Funktionszweckes des
Verbundelementes mehr als jeder Einzelwerkstoff zu leisten vermag, daß hingegen
diejenigen Eigenschaften eines Einzelwerkstoffes, die für dessen Auswahl maßgeblich
waren, ungeschmälert erhalten bleiben.
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Das Kleben von Bauteilen zum Zwecke ihrer Zusammenfügung gehört bereits
zum Stande der Technik. Im Bereich der Bautechnik sind hier die sog. Klebebinder
zu nennen. Dabei handelt es sich jedoch um die Verbindung gleicher Baustoffe niteinander,
die im wesentlichen gleiche Eigenschaften besitzen. Es ist auch bereits bekannt,
Isolierstoffe auf Trägermaterialien aufzukleben, wobei es jedoch weder auf schubfeste
Verbindungen ankommt noch solche realisiert wurden. Im Gegensatz zu diesen bekannten,
mittels Klebung hergestellten Schi#chtkörpern besteht das Wesen der Erfindung darin,
daß ein wegen einer bestimmten Eigenschaft, beispielsweise Beständigkeit gegen Säure,
ausgewählter Baustoff mit einem anderen Baustoff, welcher z*Be in besonderem Maße
Tragwerkfunktionen zu erfüllen verlag, derart schubfest mittels Klebung verbunden
wird, daß der wegen seiner Säurebeständigkeit ausgewählte Baustoff mit in die Tragwerkfunktion
einbezogen wird. So ist nach einem Ausge staltungsmerkmal die Erfindung durch Verwendung
eines vornehm-11 ch Druckspannun en aufnehmenden Baustoffs für den einen Bauteil
und eines vordnehmlich zur Aufnahme von Zugspannungen geeigneten Baust@ @r den anderen
Bauteil gekennzeichnet,
ferner, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung,
dadurch, daß der aus einem vornehmlich zur Aufnahme von Zugspannungen geeigneten
Baustoff bestehende Bauteil eine Bewehrung sein kann.
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Erfindungsgemäß gelingt somit in überraschend einfacher Weise die
Armierung fester Baustoffe mit einer Bewehrung gegen insbesondere Zug und Scherung
und somit die Schaffung eines als echtes Flächentragwck ausgestaltbaren Verbundelementes,
bei dem der als Festkörper auftretende Baustoff des einen Bauteils ebenso wie bei
Stahlbeton einen Bestandteil des Tragwerks mit echter Tragwerksfunktion bildet.
Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, daß eine durch Klebung hergestellte Verbindung
der Bewehrung mit einem Festkörper, beispielsweise aus Naturstein, allen bei der
Belastung eines derartigen Verbundelementes auftretenden Beanspruchungen genügt,
wobei natürlich die physikalischen Gegebenheiten der zum Einsatz kommenden Kleber
ebenso wie die Bewehrungsregeln zu beachten sind.
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Als beispielhafter Anwendungsfall der Erfindung seien hier Natursteintreppenstufen
genannt. Während derartige Treppenstufen bisher mit Rücksicht auf die geringe Zug-
und Schubfestigkeit von Naturstein entweder im wesentlichen auf ihrer gesamten Breite
unterstützt werden mußten oder bei großer Dicke nur kleine Spannweiten überbrücken
bzw. über nur kleine Strecken auskragen durften, können bei erfindungsgemäßer Bewehrung
der Zugzonen die Stärken der als Plattenbalken anzusehenden Stufen wesentlich herabgesetzt
werden und diese wie Stahlbetonplattenbalken zur Anwendung kommen.
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Neben den als Festkörper in der Natur auftretenden Baustoffen mit
nur geringer Belastbarkeit auf Zug kommen all äene Baustoffe in Betracht, die im
plastischen Zustand nicht mit einer Armierung versehen werden können, wie beispielsweise
bei Anwendung von Druck und/oder Temperatur aus dem flüssigen oder plastischen Zustand
in den festen Aggregatzustand überführbare Stoffe. Hier ist insbesondere auf Kunststoff
hinzuweisen.
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Im Rahmen der Erfindung kann die Bewehrung grundsätzlich beliebig
ausgeführt werden. Sofern nur eine einseitige Bewehrung erforderlich ist, hat sich
die Aufbringung der Bewehrung auf die Oberfläche eines festen Baukörpers als zweckmäßig
erwiesen, wenn die Bewehrungsseite nicht zugleich Sisht- oder Funktionsfläche des
Bauelementes ist. Erfindungsgemäß kann die Bewehrung jedoch auch in Ausnehniungen,
s.B. Nuten, 4 Baukörpers verlegt werden, die entweder durch den Bewehrung und Baukörper
schubfest miteinander verbindenden Kleber oder auch mittels streifenförmiger Abdeckungen,
die nach dem Einbringen der Bewehrungseinlagen in die Nuten einzusetzen sind, verschlossen
werden, Diese Abdeckungen können aus dem gleichen Baustoff wie der bewehrte Baukörper
oder-auch, Je nach Funktion des Baukörpers, aus einem anderen Material bestehen.
Beispielsweise bietet sich bei Treppenstufen mit oberseitiger Bewehrung der Verschluß
derartiger Nuten zur Aufnahme der Bewehrungseinlagen mittels profilierter Kunststoff-
oder Gummileisten an, die bisher als Gleitschutz auf Steinstufen aufgeklebt wurden.
Die Bewehrung kann auch den auf Druck belastbarem Baukörper durch dringen, z.B.
in sich durch den Baukörper hindurcherstreckenden Bohrungen oder Kanälen verlegt
sein, wobei nach dem Einbringen
der Bewehrungseinlagen diese Bohrungen
oder Kanäle mit der Klebemasse auszufüllen sind.
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Als Bewehrung selbst kommen band- oder plattenförmige Materialien,
wie z.B. Lochbleche, Netzwerke in der Art von Drahtgeweben oder Baustahlmatten,
selbstverständlich aber auch Kunststoff- oder Glasfaserstränge bzw. Vliese aus diesen
Matte rialien in Betracht, wobei letztere erst bei der Ausführung der Bewehrung
durch entsprechende Lagenanordnung der Fasern oder Stränge und nachfolgende Durchtränkung
mit Kunstharzkleber gebildet werden können, also bei gleichzeitiger Herstellung
der Klebeverbindung mit dem zu armierenden Baukörpers. Bei Verwendung von Vliesen,
Netzwerken, also jedweder kreuzweisen Bewehrung, hat sich die zentrische Eckverbindung
der einzelnen Bewehrungslagen untereinander als sehr zweckmäßig erwiesen.
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Die Erfindung ist Jedoch nicht auf die Bewehrung einstückiger Baukörper
beschränkt. Es können vielmehr im Rahmen der Erfindung und nach einem weiteren wichtigen
Erfindungsmerkmal Baukörper aus mehreren Gebilden zusammengefügt und mittels Klebung
fest miteinander verbunden sein. Die Bewehrung kann dabei Ül Form von Einlagen in
das Fugennetz zwischen den aneinandergefügten Gebilden eingebettet oder die Gebilde
können auf eine rückseitig angeordnete Armierung aufgesetzt sein. Beispielsweise
können erfindungsgemäß Flächengebilde in Form von Keramikfliesen, Glasbausteinen
oder dgl. in einer Ebene zu Bautafeln zusammengefügt werden, die von einem Randprofil
umschlossen isind und in deren Fugennetz an das Randprofil angeschlossene Armierungseinlagen
eingebettet sind. Dabei können
die einzelnen Gebilde zur Bildung
des der Druckspannungsaufnahme dienenden Baukörpers untereinander mittels Klebung
fest verbunden sein und die Bewehrungseinlagen zwischen den aneinandergefügten Gebilden
können Befestigungsmittel aufweisen, z.B. in Form von Ankern, die sich nach rückwärts
über die Abschlußebene der Gebilde hinaus erstrecken und fest mit den Armierungseinlagen
verbunden sind, beispielsweise verschweißt.
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Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung sollen im folgenden
anhand einiger in der beigefügten Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert
werden. In schematischer Darstellung zeigen: Fig. 1 eine Natursteintrenpenstufe
mit doppelseiti;er Bewehrung, Fig. 2 einen vergrößert dargestellten Teilschnitt
durch die Treppenstufe nach Fig. 1, Fig. 3 eine gegenüber der Bewehrungsanordnung
in den Fig. 1 und 2 abgewandelte Art der Bewehrung, Flug. 4 ein plattenförmiges
Bauelement, welches aus mehreren aneinandergefügten Flächengebilden besteht, Fig.
5 eine Schnittalsicht durch das in Fig. 4 gezeigte Bauelement längs der Linie V-V,
Fig. 6 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 5, bei der Jedoch die Bewehrung anders ausgebildet
ist, Fig. 7 eine weitere Abwandlungsform gegenüber Fig. 6 mit einer an die Bewehrung
angeschlossenen Verankerung, Fitr. 8 eine gegenüber Fig. 7 abgewandelte Ausführungsform
mit im Fugennetz zwischen den einzelnen Flächengebilden
angeordneten
Leichtbauträgerm, Fig. 9 den bei. der Ausführung nach Fig. 8 verwendeten Beichtbauträger
allein und Fig. . 10 einen Schnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 7.
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Die in Fig. 1 dargestellte Naturstein#reppenstufe 10 ist als Verbuntlelement
ausgeführt und mit doppelseitiger Bewehrung versehen. Die unterseitige Bewehrung
besteht aus zwei im Abstand voneinander angeordneten Baustahlflachprofilen 11, die
mittels eines Epoxyd-Harzklebers,wie bei 12 angedeutet, schubfest auf die Unterseite
der Steinstufe aufgeklebt sind. Die oberseitige Bewehrung in Form von Torstahlstäben
13 ist in Nuten 14 verlegt, die von der Oberseite aus in den Natursteinkörper eingebracht
sind und in Richtung seiner Längserstreckung verlaufen. Die schubfeste Verbindunfr
der Torstahlarmierungen mit dem Natursteinkörper ist durch die Ausfüllung 15 der
Nuten 14 mit Epoxyd-Harz gegeben. Nach oben sind die Nuten 14 dartiberhinaus von
als Gleitschutzelementen dienenden Gummileisten 16 abgedeckt. In Fig. 3 ist eine
Abwandlungsform der Bewehrung insoweit gegeben, als die Torstahlstäbe 13' von Bohrungen
14' aufgenommen sind, die sich in gleicher Weise wie die Nuten 14 in Längsrichtung
durch den Bausteinkörper hindurcherstrecken, und mit einer Füllung aus Epoxyd-Harzkleber
voll ausgefüllt sind, in die die Bewehrungseinlagen eingebettet sind.
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Die in Fig. 1 veranschaulichte Ausführungsform der Erfindung stellt
einen Plattenbalken dar, welcher in gleicher Weise wi.e Stahlbetonplattenbalken
belastbar ist. Der Steink#rper und die
Bewehrung sind mittels eines
Kunstharzklebers, im vorliegenden Falle Epoxyd-Harz, schubfest miteinander verbunden,
so daß der im wesentliche nur für die Aufnahme von Druckkräften geeignete Steinkörper
im Falle des Auftretens von Biegebeanspruchun gen nur auf Druck, hingegen die Armierungseinlagen
praktisch ausschließlich auf Zug belastet werden. Die dabei auftretenden Schubbeanspruchungen
werden allein von der Klebeverbindung aufgenommen. Wie bereits ausgeführt, handelt
es sich bei dem aus zwei nicht plastischen Baustoffen gebildeten Verbundelement
um ein Bauteil, dessen Einsatzbreite gleich der von Stahlbetonbauelemenin ist.
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Anstelle von Naturstein einerseits und Baustahlarmierungen andererseits
können natürlich jedwede anderen Baustoffe zur Anwendung kommen. Insbesondere sind
in letzter Zeit auf Kunststoffbasis entwickelte Baustoffe bekannt geworden, die
in hohem Maße zur Aufnahme von Druckbeanspruchungen geeignet sind.
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Obgleich diese Baustoffe zunächst in flüssiger oder I?lastischer Form
vorliegen, gelingt die Einbettung von Armierungseinlagen bei der Formgebung dieser
Baustoffe nicht, weil die Uberführung vom flüssigen oder plastischen Zustand in
den festen Körperzustand häufig unter Anwesenheit von Druck und/ oder Temperatur
erfolgen muß.
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Wie Fig. 4 zeigt, können erfindungsgemäß in einfacher Weise auch aus
mehreren Einzelgebilden großflächige Bautafeln zusammeesetzt werden. Eine derartige
Bautafel 20 besteht beispielsweise aus Blächengebilden 22, 22', 22" von gleicher
Form
und Größe, die untereinander mittels in das Fugennetz 21 eingebrachter Klebemittel
miteinander verbunden sind.
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Die Bautafel gemäß Fig. 4 kann in verschiedenster Weise mit einer
Bewehrung aus zugfesten Materialieh versehen werden. So zeigt Fig. 3 die Anordnung
eines Netzwerkes 23, ähnlich einer Baustahlgewebematte, welches aus Längs- und Querstäben
24, 25 besteht und mittels Epoxyd-Harzkleber 26 rückseitig auf die Flächengebilde
22, 22' aufgeklebt ist. Zur Gewährleistung einer eindeutigen Anlage der in Längs-
und Querrichtung verlaufenden Armierungsstäbe 24, 25 an den Flächengebilden 22,
22' sind diese im Gegensatz zu Baustahlgewebematten mit zentrischen Eckverbindungen
im Bereich ihrer Kreuzungspunkte ausgerüstet.
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In Fig. 6 ist eine Abwandlungsform dargestellt, bei der sich die mit
Epoxyd-Harz ausgefüllte Fuge 28 zwischen den Flächengebilden 27, 27' im Bereich
der Bautafelrückseite verbreitert und in diese Verbreiterung Armierungseinlagen
29 eingelegt sind.
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Fig. 7 zeigt eine weitere Abwandlungsform, bei der die Armierungsinlagen
32 in die NuLen 31 zwischen den Flächengebilden 30, 30' im Bereich von stirnseitig
in den Flächengebilden befindlichen Nuten 33 eingebracht sind. Die Armierungseinlagen
32 haben dabei eine größere Breitenerstrec'çung als die zwischen den einzelnen Flächengebilden
verlaufenden Nuten 31. Die schubfeste Verbindung der Armierungseinlagen 32 mit den
Flächengebilden
30, 30' ist durch das in die Fugen 31 eingebrachte
Klebemittel zur Verbindung der Flächengebilde untereinander gewährleistet. Im übrigen
können bei- cter Ausführungsform nach Fig. 7, wie Fig. 10 zeigt, mit den Armierungseinlagen
32 Anker 34 verschweißt sein, wie bei 35 angedeutet, die sich nach rückwärts &us
den von den Flächengebilden 30, ;X0' aufgespannten Ebene herauserstrecken. Diese
Lösung hat sich insbesondere bei der Verwendunre derartiger, aus einzelnen Flächen-Gebilden
zusammengesetzter Bautafeln für Vorhangfassaden bewährt, wobei die Aufhängung groüflächiger
Fassadenelemente mittels der genannten Verankerungen 31 dadurch erfolgt, daß der
in den Verankerungen befindliche Aufnahmeschlitz ein mit dem zu verkleidenden Baukörper
verbundenes Tragorgan übergreift.
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Gemäß Fig. 8 können in das Fugennetz 35 zwischen aneinandergefügten
Gebilden 37, 37' aus vornehmlich druckfesten ltaterialien Leichtbauträger 39 eingefügt
und durch Einbettung in die das Fugennetz ausfüllende Klebemasse, schubfest mit
den Gebilden 37, 37' verbunden sein. Als Leichtbauträger können beispielsweise aus
Ober- und. Untergurt 40, 41 #it zickzackförmig verlaufenden Zwischenstäben 42 gebildete
Tragwerke in Betracht kommen, die bei Bautafeln größerer Dicke eine außerordentlich
große Flächenstabilität gewährleisten.
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Bei der Herstellung von Bautafeln zur Bildung von Wandverkleidungen,
Trennwänden od. dgl. hat es sich als zweckmäßig die erwiesen,/in größerer Zahl aneinandergefügten
Flächengebilde in Form von Keramik -Fliesen, Glasbausteinen od. dgl. mit
rückseitig
angeordneter oder in das bugennetz eingebrachter Armierung mit Randprofilen zu versehen,
an die die Armierungseinlagen angeschlossen sein können, beispielsweise mittels
Schweißung.
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Obgleich in den in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
nur die Verbindung von druckfesten Baustoffen mit Stahlarmierungen gezeigt und vorstehend
beschrier ben worden ist, ist hierauf die Erfindung keinesfalls beschränkt. Es können
vielmehr in den vielfältigsten Ausführungsformen Baustoffe unterschiedlichster Festigkeitseigenschaften
mittels Klebung schubfest miteinander verbunden werden, wobei das erfindungswe'sentliche
Merkmal darin besteht, daß einerseits die bei Belastung derartiger Verbundelemente
auftretenden Schubapannungen von der Klebeverbindung aufgenommen werden und andererseits
die Verbundelemente mehr zu leisten vermögen als jeder einzelne der mittels Klebung
der miteinander verbundenen Baustoffe. Selbstverständlich können im Rahmen der vorliegenden
Erfindung auch mehr als zwei unterschiedliche Baustoffe miteinander verbunden werden,
beispielsweise zur Bildung von Mehrschichttafeln od. dgl.