DE2328481A1

DE2328481A1 - Geschosshohes als vierseitig geschlossene ringzelle ausgebildetes betonfertigteil und ganz oder teilweise aus derartigen betonfertigteilen zusammengesetzte gebaeudekonstruktion

Info

Publication number: DE2328481A1
Application number: DE19732328481
Authority: DE
Inventors: Reinhard Gorski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-06-16
Filing date: 1973-06-05
Publication date: 1975-01-02
Also published as: AR209739A1; JPS4950708A

Description

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Reinhard Gorski, Marburg/Lahn, Deutschland

Geschoßhohes als -vierseitig geschlossene Ringzelle ausgebildetes Betonfertigteil und ganz oder teilweise aus derartigen Betonfertigteilen zusammengesetzte Gebäudekonstruktion

Zusatz zur Patentanmeldung P 22 29 540.5-25

Die Erfindung bezieht sich auf ein geschoßhohes als vierseitig geschlossene Ringzelle ausgebildetes Betonfertigteil für eine modulare ein- oder mehrgeschossige Gebäudekonstruktion, bei der das Fertigteil in Form eines einschaligen Flächenrahmens als dreifach statisch unbestimmtes System mit umlaufender biegesteifer Bewehrung ausgebildet ist, das ein Segment einer recht-

eckrohrartigen Gebäudeeinheit bilden kann, nach Patent

(Patentanmeldung P 22 29 540.5-25) und auf Gebäudekonstruktionen, die ganz oder, teilweise aus derartigen Betonfertigteilen zusammengesetzt sind.

In der modernen Bautechnik werden im Hochbau zur Erstellung des rohen Bauwerks immer mehr vorgefertigte Teile verwendet. Im allgemeinen werden mehrstielige Rahmentragwerke im Skelettbau errichtet, deren Öffnungen durch großflächige Wand- und Deckenelemente geschlossen werden.

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Bei modernen Bauwerken werden in jüngster Zeit.auch Ringzellen in Form von vierseitig geschlossenen Hohlkästen verwendet, wie sie z.B. in der deutschen Offenlegungsschrift 1 559 231, dem schweizer Patent 471 301 und dem französischen Patent 873 061 (Aktenzeichen 1 303 708) angegeben sind. Bei dem nach dem schweizer Patent 471 301 vorfabrizierten raumförmigen Element handelt es sich um einen vierseitig geschlossenen Hohlkasten, bei dem an mindestens zwei Außenseiten des Mantels vorstehende Trag- und Versteifungsrippen vorgesehen sind. Beim Aneinanderfügen und Aufeinandersetzen derartiger Ringzellen handelt es sich daher im Grund eigentlich um Stabtragwerke, weil durch die Versteifungen ein Fachwerk- oder Skelettaufbau erreicht wird.

Die Nachteile solcher Konstruktionen liegen in der Kompliziertheit der Bewehrungsführung und der Schalung. Beim Aufeinandersetzen dieser Ringzellen berühren sich die Bodenplatte des oberen Stockwerks und die Deckenplatte des unteren Stockwerks, so daß eine aufwendige Schall- und Wärmeisolierung erforderlich ist. Weiterhin ist eine hohe Paßgenauigkeit bei der Montage erforderlich, um den durch die Verstärkungen oder Versteifungen definierten Kraftfluß sicherzustellen.

Auch in dem französischen Patent Nr. 873 061 (Serien Nr. 1 303 708) werden vierseitig geschlossene hohlkastenförmige Ringbauelemente beschrieben, von denen wenigstens der Boden und die Decke durch eine bestimmte Anzahl von Streben versteift oder verstärkt ist.

In der weiteren bekannten Form von Ringzellen nach der Offenlegungsschrift 1 559 231 sind die Wandungen der Ringzelle doppelschalig und kreuzstegversteift ausgeführt und sollen bei geringem Konstruktionsgewicht größere Spannweiten erlauben, wobei jedoch der offensichtlich außerordentlich kompli2ierte Aufbau im Hinblick auf die Fertigung einen Nachteil darstellt.

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Darüberhinaus werden Ringzellen in besonderer Anordnung derart verwendet, daß Fußboden und Decke jeweils zweier übereinanderliegender Geschosse identisch sind. Diese Anordnung macht hohe Wandstärken für die Decken- bzw. Bodenplatte erforderlich. Ferner müssen schall- und wärmeisolierende Dämmstoffe eingefügt werden, um den Erfordernissen besonders des Wohnungsbaues zu genügen. Eine andere Lösung ist, die Fußboden- und Deckenplatte nicht in Richtung der größten Spannweite zu spannen, sondern zwischen Randgliedern (rahmenartigen Ringen) einzuspannen, wie das z.B. bei Ringzellen gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 1 559 231 der Fall ist. Bei anderen Systemen werden Boden- und Deckenplatte in Rippenplatten aufgelöst (schweizer Patent 471 301).

Aufgabe der Erfindung ist es, geschoßhohe als Ringzelle ausgebildete Betonfertigteile zu schaffen, die als statisch stabile, selbsttragende Einheiten einfach herstellbar, ohne zusätzliche Maßnahmen (z.B. Versteifungen) ausschalbar und transportierbar sind und die wie Bauklötze eines Baukastens bis zu einer vorgegebenen Anzahl übereinandergesetzt werden können und im gegenseitigen Verbund eine statisch stabile, tragende und mit einer vorgegebenen Fußbodenbelastung belastbare Gebäudekonstruktion liefern, bei welcher Fußboden und Decken der Geschosse so getrennt sind, daß zusätzliche Maßnahmen zur Schall- und Wärmeisolierung nicht erforderlich sind.

Erfindungsgemäß wird, die Aufgabe durch ein als Ringzelle ausgebildetes Betonfertigteil gelöst, dessen Merkmale im Anspruch 1 angegeben sind. Mit Hilfe derartiger Betonfertigteile können Gebäudekonstruktionen aufgebaut werden, deren Merkmale in Anspruch 5 angegeben sind.

Bei der erfindungsgemäßen Ringzelle haben Boden- und Depkenplatte trotz sehr unterschiedlicher Nutzlasten die gleiche Stärke. Das sich hierdurch ergebende hohe Eigengewicht der Decke bringt überraschenderweise eine optimale Rahmenwirkung des Elements, wenn eine Nutzlast auf die Bodenplatte wirkt.

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Ea 'erhöht den Einspanngrad der Bodenplatte in die Seitenwände (Stiele) und verringert somit das maximale Feldmoment unter Verkürzung des Abstandes der Momentennullpunkte. Dieser Abstand aber ist maßgeblich für die Dimensionierung im Hinblick auf die Durchbiegungen.

Bei günstig gewählten Abmessungen der erfindungsgemäßen Ringzellen können auf diese Weise Einspanngrade der Bodenplatte von nahezu 100% erreicht werden. Der Abstand der Momentennullpunkte verringert sich hierbei so stark, daß die Bodenplatte im Hinblick auf die Durchbiegung erheblich dünner dimensioniert werden kann als bei Ringzellen mit unterschiedlicher Stärke von Boden- und Deckenplatte. Dies ist besonders bei großen Spannweiten (= langen Ringzellen) von entscheidendem Vorteil.

So beträgt z.B. die erforderliche Bodenplattenstärke im Wohnungsbau bei einer Spannweite von 7,20 m nur 16 cm, d.h. also 1/45 der Spannweite. Dieser hohe Schlankheitsgrad der Platte ist sonst im Fertigteilbau nur mit Vorspannbeton erreichbar.

Durch diesen hohen Schlankheitsgrad der Platten ergibt sich zum Unterschied von allen anderen Ringzellenbauweisen der Vorteil, sehr unterschiedliche Raumgrößen bei gleicher Dimensionierung der Plattenstärke für eine mittlere Spannweite der Elemente ausführen zu können und hiermit Wohnungsgrundrisse zu ermöglichen, die im Fertigteilbau bisheriger Art wirtschaftlich nicht herstellbar sind.

Außerdem weist das als Ringzelle ausgebildete erfindungsgemäße Betonfertigteil Aufstelzungen auf, die parallel zur Ringzellenachse über die Tiefe der Ringzelle verlaufen und einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt besitzen. Beim Aufeinandersetzen derartiger Betonfertigteile für eine Gebäudekonstruktion entsteht daher zwischen der Deckenplatte des unteren und der Bodenplatte des oberen Stockwerks ein der Höhe der Auflager entsprechender lichter Hohlraum. Dieser Hohlraum verhindert die

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Übertragung von Körperschall und bietet ausreichende Dämmung gegen Wärme- und LuftSchalltransmission.

Auch die Herstellung dieser sehr einfach aufgebauten Betonfertigteile ist wirtschaftlich:

1) Es wird nur eine glatte Schalung benötigt.

2) Eine unkomplizierte Mattenarmierung ist ausreichend.

3) Gleiche Wand- und Deckenstärke kann bei Gebäuden bis zu einer festgelegten Anzahl von Geschossen verwendet werden.

4) Für Keller-, Normal- und Dachgeschosse können gleiche Elemente verwendet werden.

5) Die Betonfertigteile besitzen ausreichende Steifigkeit bei Transport und Montage.

Die Dimensionierung der Ringzellen ist bis zu einer vorherbestimmten Geschoßzahl gleich, so daß sich die statische Berechnung nur noch auf einen Standsicherheitsnachweis für das gesamte Bauwerk beschränkt. Die typengeprüften Ringzellen können einfach bauklotzartig nebeneinander- und aufeinandergesetzt werden, ohne daß sich neue statische Probleme ergeben.

Da die Lagerhaltung dieser äußerst einfachen Betonfertigteile nur auf wenige Typen beschränkt ist, bietet die Erfindung den Vorteil, innerhalb äußerst kurzer Zeit vielseitig gestaltbare Gebäudekonstruktionen zu errichten.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert:

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Fig. 1 zeigt ein 'geschoßhohes als Ringzelle ausgebildetes Betonfertigteil in perspektivischer Ansicht.

Fig. 2 zeigt die Verformung der erfindungsgemäßen Ringzelle, hervorgerufen durch Eigengewicht und Nutzlast.

Fig. 3 zeigt schematisch die Momentenverteilung

a) bei Einspanngrad 100%

b) bei Einspanngraden entsprechend -den Momenten des erfindungsgemäßen Flächenrahmens

c) bei teilweiser Einspannung.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ringzelle, bei der die Aufstelzungen zurückgesetzt sind, in einer zweigeschossigen Gebäudekonstruktion.

Fig. 5 zeigt eine zweigeschossige Gebäudekonstruktion, die aus den erfindungsgemäßen Ringzellen zusammengesetzt ist, in perspektivischer Ansicht.

Der in Fig. 1 gezeigt Flächenrahmen 1 ist ein Betonfertigteil in der Art einer rechteckigen Ringzelle, die keine Vorder- und Hinterwand besitzt. Der Flächenrahmen 1 wird mit liegender Hauptachse L am Bauplatz montiert und ist mit einer umlaufenden, biegesteifen Bewehrung in Richtung der Achsen V und H versehen. Im einzelnen setzt sich der Flächenrahmen 1 aus der Bodenplatte 3, den Rahmenstielen oder Seitenwänden 4 und der Deckenplatte 5 zusammen. Die Seitenwände 4 sind in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform über die Bodenplatte 3 hinaus nach unten verlängert und bilden Aufstelzungen 6, die das Eigengewicht und die Nutzlasten nach unten (z.B. auf die Seitenwände 4 eines darunterliegenden Flächenrahmens) weiterleiten« Die Durchbiegung der Bodenplatte 3 infolge Belastung wird aufgrund der umlaufenden Bewehrung bzw. der biegesteif bewehrten Ecken über die Ecken in die Seitenwände 4 übertragen» Deren Durchbiegung wird

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wiederum auf die Deckenplatte 5 übertragen.

In Fig. 2 ist die Verformung der erfindungsgemäßen, als einschaliger Flächenrahmen mit umlaufender biegesteifer Bewehrung ausgebildeten Ringzelle schematisch übertrieben dargestellt, die sich beim Zusammenwirken des Eigengewichtes g und einer Nutzlast ρ ergibt. Die verschiedenen Gewichte g und g+p sind durch verschieden dicke schraffierte Streifen ebenfalls schematisch angedeutet. Die unverformte rechteckförmige Konturlinie des Flächenrahmens ist mit R bezeichnet, und die übertrieben und nicht maßstäblich dargestellte Konturlinie nach der Verformung ist mit V bezeichnet.

Die durch die erfindungsgemäße Ringzelle optimal ausgenutzte Rahmenwirkung wird besonders deutlich durch die in Fig. 3 schematisch dargestellte Momentenverteilung bei a) einem Einspanngrad von 100%, b) Einspänngraden entsprechend den Momenten des erfindungsgemäßen .Flächenrahmens und c) teilweiser Einspannung, wie sie bei Ringzellen zu erwarten ist, bei denen die Deckenplatte in herkömmlicher Weise dünner als die Bodenplatte ausgeführt ist. Es ist zu erkennen, daß die Momentennullpunkte bei dem erfindungsgemäßen Flächenrahmen (b) wesentlich näher beieinander liegen als bei Ringzellen (c), bei denen die Dekkenplatte dünner als.die Bodenplatte ist und die einen wesentlich geringeren Einspanngrad besitzen. Es wird fast die günstigste und kürzeste Annäherung der Momentennullpunkte wie im Falle der 100%igen Einspannung erreicht. Da dieser Abstand der Momentennullpunkte für die Dimensionierung der Dicke der Bodenplatte maßgeblich ist, wird hierdurch erreicht, daß die Bodenplatte 3 eines Flächenrahmens optimal dünn sein kann.

Fig. 4 zeigt eine v/eitere Ausführungsform des Flächenrahmens, ,bei dem die Aufstelzungen 6 keine Verlängerung der Rahmenstiele oder Seitenwände 4 sind, sondern in bezug auf die Seitenwand zur Mitte der Bodenplatte 3 hin zurückgesetzt sind. Bei der Verwendung eines Flächenrahmens mit Aufstelzungen gemäß dieser

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Ausführungsform ergeben sich insbesondere "bei mehrgeschossigen Gebäudekonstruktionen vorteilhafte Möglichkeiten der Fassadengestaltung und der Verlegung von Installationseinrichtungen.

Fig. 5 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel einer zweigeschossigen Gebäudekonstruktion, die aus erfindungsgemäßen Flächenrahmen nach dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist. Es ist zu erkennen, daß. sich bereits durch Verwendung von nur fünf verschieden langen Typen von Flächenrahmen vielgestaltige Wohneinheiten aufbauen lassen. Im vorderen Teil der perspektivisch dargestellten Gebäudekonstruktion sind vier rechteckrohrförmige Gebäudeeinheiten A, B, D und D zu erkennen, von denen jeweils die beiden übereinander angeordneten Gebäudeeinheiten gleichen Grundriß aufweisen. Beim Aufeinandersetzen der Flächenrahmen entsteht ein Hohlraum 12, der eine gute Dämmung gegen Wärme- und Luftschalltransmission bietet und die übereinanderliegenden Wohneinheiten voneinander Isoliert. Desgleichen entsteht ein Hohlraum 11 in vertikaler Richtung beim Nebeneinanderstellen der Flächenrahmen, der ebenfalls zur Isolierung der nebeneinanderliegenden Woneinheiten dient.

Durchgänge und Türen entstehen, indem Flächenrahmen gleicher Länge versetzt gegeneinander angeordnet werden, wie in Fig. 5 durch Versetzen des Flächenrahmens 1" gegen die Flächenrahmen 1· dargestellt ist, wodurch bei 17 ein Durchgang entsteht, oder indem verschieden lange Flächenrahmen mit nur einer fluchtenden Seitenwand 4 in Richtung der Hauptachse L aneinandergereiht werden. Dieser letzte Fall schafft den Durchgang bei 17 an der Gebäudeeinheit C.

Installationsschächte, Abzüge, Fahrstuhlschächte und ähnliche vertikale Öffnungen entstehen, wenn zwei benachbarte Flächenrahmen nicht mit ihren Seitenwänden 4 stirnseitig aneinanderstoßen, sondern voneinander abgerückt sind, wie es bei 20 in Fig. 5 dargestellt ist.

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Das Fundament für die erfindungsgemäße Gebäudekonstruktion kann in herkömmlicher Weise ausgeführt sein. Die einzige Anforderung ist, daß sie eine hinreichend stabile Auflage für die Aufstelzungen 6 bieten»

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Claims

Patentansprüche

-1./ Geschoßhohes als vierseitig geschlossene Ringzelle ausgebildetes Betonfertigteil für eine modulare ein- oder mehrgeschossige Gebäudekonstruktion, welches in Form eines einschaligen Flächenrahmens als dreifach statisch unbestimmtes System mit umlaufender biegesteifer Bewehrung ausgebildet ist und ein Segment einer r'echteckr ohrartigen Gebäudeeinheit bilden kann,

nach Patent: (Patentanmeldung P 22 29 540.5-25),

g e k en nzeichnet durch die Kombination folgender Maßnahmen:

A) daß seine Deckenplatte (5) im wesentlichen genau so dick wie seine Bodenplatte (3) ist,

B) daß die vier Wände (3, 4, 5) im Querschnitt parallel zur Ringzellenachse (Hauptachse L) Jeweils eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke ohne Randverstärkung aufweisen,

C) daß die Tragwirkung in.Richtung der größten Abmessung.der Ringzelle liegt,

D) daß es Aufstelzungen (6) aufweist, die parallel zur Ringzellenachse (Hauptachse L) über die Tiefe der Ringzelle verlaufen und einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt besitzen.
2. Betonfertigteil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Auf stelzungen (6) im wesentlichen gleich der Dicke der Rahmenstiele oder Seitenwände (4) ist.
3. Betonfertigteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche äußere Begrenzungsfläche der Aufstelzungen (6) eine Verlängerung der äußeren Begrenzungsfläche der Rahmenstiele oder Seitenwände (4) bildet.

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4. Betonfertigteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fußboden- und/oder Deckenplatte (3_? 5) in der Tragrichtung vorgespannt sind.
5. Ein- oder mehrgeschossige Gebäudekonstruktion aus als Ringzellen ausgebildeten Betonfertigteilen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennz.eich.net,, daß sie wenigstens eine Gebäudeeinheit enthält, die aus mehreren aneinandergesetzten Ringzellen (1) gleicher Höhe mit gleich ausgerichteter Ringzellenachse (Hauptachse L) besteht und daß sie aus derartigen Gebäudeeinheiten aufgebaut ist_r wobei diese Gebäudeeinheiten in den zwei horizontalen Richtungen, die den beiden liegenden Achsen (L, H) der Ringzelle entsprechen, aneinanderge setzt sind und/oder in vertikaler Richtung übereinandergesetzt sind_s und daß dabei jeweils die Bodenplatte (3) und die Deckenplatte (5) derselben Ringzelle (1) Fußboden und Decke desselben Stockwerkes bilden und zwischen Deckenplatte (5) des unteren und Bodenplatte (3) des oberen Stockwerkes ein der Höhe der Aufstelzungen (6) entsprechender lichter Hohlraum entsteht.
6. Gebäudekonstruktion nach Anspruch 5„ dadurch gekennzeichnet, daß die in vertikaler Richtung übereinandergesetzten Gebäudeeinheiten in senkrechter Richtung wenigstens in einer Seitenwand (4) fluchten.

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