DE2458750A1

DE2458750A1 - Bauelementkombination fuer den montagebau

Info

Publication number: DE2458750A1
Application number: DE19742458750
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ing Naumann
Original assignee: POLLEHN HORST WALTER
Current assignee: POLLEHN HORST WALTER
Priority date: 1974-12-12
Filing date: 1974-12-12
Publication date: 1976-06-16
Also published as: NO141694B; ZA757466B; GB1525266A; AR213083A1; NO754056L; SU652284A1; ES216275Y; US4001998A; DK532675A; SE7512721L; AU501916B2; ES216275U; AT344382B; NO141694C; JPS537728B2; AU8669175A; CH603954A5; JPS5182919A; ATA835675A; FR2294284B1

Description

Deutsche Patentamt

MÜNCHEN

Zweibrückenstr,12

BAUELEMENTKOMBINATION für den MONTAGEBAU.

Die Erfindung bezieht sich auf Baukpnstruktionen und die Ver bindungseiemente dafür,insbesondere auf den Stahlbetonmontage bau,auch Stahlbeton-Fertigteilbau genannt·- Verbindungselemente für Baukonstruktionen sind bekanntgeworden durch die DOS 1.484.οΌ\ die Britische Patentschrift Nr.812.31ο, die Britische Patentschrift Nr.1.o6i.783 sowie das DBGM 7313393. Die darin vorgeschlagenen Lösungen zur Erzielung biegesteifer Verbindungen mittels punktförmiger Auflagerung von Elementen auf konische Kegelstümpfe erwiesen sich als ungünstig,da der Grad der damit erreichten Einspannung sehr gering ist.-Aus der ersatzweisen Zerlegung des im Verbindungsbereich auftretenden Momentes in ein horizontal gerichtetes Kräftepaar und dessen Kraftrichtung zur Verbindungsfuge (schräge,konische Ebene),ergibt sich pa railel zur Fuge eine elementlösende Kraft,die durch den Rei bungswiderstand der Elemente im Fugenbereich nur teilweise auf genommen werden kann.-Hierdurch sind die Grenzen des Wirkungs grades dieser Auflagerform zur Erlangung einer biegesteifen Verbindung aufgezeigt,da die Größe der für den Gleichgewichts zustand erforderlichen Reibungskraft nicht allgemeingültig an gegeben werden kann.

Als statisch günstig muß daher eine Auflagerform betrachtet werden,bei der Reibungskräfte innerhalb der Fuge zur Kraft übertragung nicht herangezogen werden müssen,sondern nur

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zusätzlich die Tragfähigkeit der Verbindung bzw. deren Sicher- .-., heit vergrößern.

Ein weiterer Nachteil der konischen Elementauflagerung liegt in der durch die Vertikallast erzeugten,horizontal gerichteten Spaltkraft,die je nach Neigung des Konizitätswinkels ein Vielfaches der V-Last betragen kann.Die Größenordnung der Spalt kraft ist mitbestimmend für die den Köcher umschließende Spiralbewehrung oder die Stärke der Mantelfläche einer Zapfen Muffenverbindung oder die Größe der horizontal gerichteten Schubspannungen und berührt damit entscheidend konstruktive und wirtschaftliche Faktoren.

Bemühungen,die Stahlbeton-Fertigteilbauweise dadurch wirtschaftlicher bzw.technisch fortschrittlicher zu gestalten,daß ihre Auflager- oder Anschlussbedingungen der monolithischen Ortbe tonskelettbauweise näher kommen,werden als bekannt vorausge setzt.-Als bekannt vorausgesetzt werden ferner Bemühungen,Konstruktionshöhen, Detailausbildungen, Einspann-und Durchlaufbe dingungen sowie die Element - Typisierung zu verbessern.

Die Erfindung setzt sich zum Ziel,eine Bauelementkombination für den Montagebau oder auch teilweise Bauteile einer Baukon struktion anzugeben,die untereinander durch ihre Form im Auf lager-oder Verbindungsbereich eine einfache,lösbare,zug-und druckfesbe sowie biegesteife Verbindung aufweisen. Die Lösung der Aufgabe beruht auf der- Tatsache,daß sich eine gekrümmte Fläche in Form und Lage so ausbilden läßt,daß ihre Neigung in jedem Punkt einer der beiden senkrecht aufeinanderstellenden HauptSpannungsrichtungen entspricht.-Bildet man eine derartig gekrümmte Fläche als Fuge zwischen Bauelementen aus,so ist eine statisch günstige Auflagerform mit biegesteifer Verbindung gegeben.-Je nach dem Zweck der Verbindung,je nach statischer Beanspruchung,kann die räumlich gekrümmte Kontaktfläche am Fußpunkt , am Kopf oder an der Seite eines Bauelementes als Auf-oder Widerlager ausgebildet sein.

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Die Erfindung sei nachfolgend anhand der schematischen Zeich nungen an Ausführungsbeispielen erläutert :

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Verbindungs-oder Kreuzungspunkt zweier Bauelemente 1 und 2,das Auflager 3 des Bauelementes 1 sowie eine anschliessende Fuge 4.-Das Bauelement 1 kann waagerecht,senkrecht oder auch schräg orientiert sein. Das Bauelement 2 wird entsprechend angeordnet.-Das Bauelement 1 kann statisch als Druck-oder Zugelement wirken. Das Bauelement 2 kann z.B.horizontal orientiert sein und z.B. ein Decken-oder Bodenelement darstellen;es kann aber auch z.B. vertikal orientiert sein und z.B.ein Silo-Wandelement oder ein auf Erddruck beanspruchtes Wandelement darstellen.

Wahlweise wird die Fuge 4 zwischen den Bauelementen 1 und 2 trocken oder/und mit einem vorgefertigten Fugenelement z.B.Neo-

oder
prenials Mörtel-oder Kleberkonstruktion ausgebildet.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch das Bauelement 1 der Fig.1 sowie die zugehörige Auflager-bzw.Widerlagerausbildung 3 in der Untersieht.Die Querschnittsform des stützenden Elementes kann z.B.rund oder quadratisch sein.

Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine zug-und druckfeste sowie biegesteife Verbindung,die z.B.durch Stahlbeton-Fertigi; eil elemente im Mehrgeschossbau dargestellt wird.Hierbei stellen z.B.die senkrecht orientierten Bauelemente 5 und 7 geschossweise gestossene Stützelemente dar;ihre Aussparung 6 im Kernbereich kann je nach Größe als senkrechter Versorgungsschacht dienen. Das waagerecht orientierte Deckenelement 8 kann als Flächentragwerk oder als gegliedertes Unterzugtragwerk ausgebildet werden. Das Stützelement 7 wird in Höhe der Oberkante des Stützelementes 5 gelenkig gestossen.-Die Unverschieblichkeit in waagerechter Richtung wird z.B.durch ein Stahlrohr 11 gewährleistet,das mit dem Stützelement 5 fest verankert ist und über eine Vergussfuge 9 kraftschlüssigen Kontakt zum Stützelement 7 hat. Wahlweise können an den zu verbindenden Elementen 5 und 8 im Bereich der Fuge 4 einander gegenüberliegende Vertiefungen 4 ausgebildet sein,

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die nach, der Fugenvermörtelung für spezielle Fälle die Ver bindungsfestigkeit erhöhen.

Figur k zeigt einen Horizontal schnitt durch das Bauelement 5 der Figur 3 mit einer Untersicht der Auflagerausbildung.

Figur 5 zeigt z.B.einen Längsschnitt durch eine biegesteife Verbindung zwischen einem Stützelement 12 und einer Ortbeton-Fundamentplatte 13 ·

Figur 6 zeigt z.B.einen Vertikalschnitt durch eine Ortbeton wand 14 und ein horizontal orientierten Kragbalken 15>dessen fehlende Normalkraft durch eine mechanische Verbindung 16,Z.B. eine Bolzenverbindung,ersetzt ist.

Figur 7 zeigt z.B.einen Vertikalschnitt durch ein schachtartiges Bauelement 17»in dem sich zwei einander gegenüberliegende,horizontal orientierte Bauelemente 18 biegesteif einspannen.-Eine in diesen Elementen eventuell fehlende Normalkraft wird durch eine mechanische Verbindung 19»z.B.eine Schraubverbindung, ersetzt.

Figur 8 zeigt z.B.einen Horizontalschnitt durch ein Bauelement in der Form einer Würfelzelle 2o . -

Die in vier Richtungen horizontal orientierten,zueinander um jeweils 9° Grad versetzten Bauelemente 21 finden in dieser Zelle eine biegesteife Verbindung.-Die in diesen Elementen eventuell fehlenden Normalkräfte sind durch eine mechanische Verbindung ersetzt.Setzt man die Würfelzelle 2o z.B.in den Systemknoten punkt eines räumlichen Skelett-Tragwerksystems,so lassen sich hiermit nahezu unbegrenzte Formen von Ein-und Mehrgeschosstragwerken in Skelettform erstellen.Eine Systemknotenpunktzelle in kubischer Form erlaubt z.B.eine biegesteife Verbindung in den 6 kartesischen Koordinaten des Raumes. Eine weitere Alternative bietet z.B.eine Systemknotenpunktzelle in Kugelform.Je nach Wahl des Fugenmaterials oder des Fugen elementes sind alle vorgenannten Verbindungen in einfachster Weise lösbar ausgebildet.

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Figur 9 zeigt eine Deckenelementuntersxclxt; das Deckenelement wird z.B.als Stahlbetondecke bzw.Flachrippendecke in Feldbauweise Örtlich vorgefertigt und stellt direkt nach der Montage auf vier Stützelementen ein räumlich biegesteifes Tragwerk dar. Die hierfür erforderlichen Auflagerbedingungen sind unter Figur 1 und Figur 3 dargestellt bzw.beschrieben.-Im Köcherbereich 22 ist das rippenförmig gegliederte Deckenelement massiv ausgeführt.Die technischen und wirtschaftlichen Vorteile werden bedingt durch die geringe Konstruktionshöhe, durch die einfachen Anschlüsse,die Durchiaufwirkung infolge Kragarmausbildung sowie die kraftschlüssige Auflagerverbindung zwischen Decken-und Stützelement.

Figur Io zeigt analog zu Figur 9 ein Deckenelement mit Drei punktlagerung.Die Zwischenbauteile 23 können herkömmlich -ausgeführt werden.

Figur 11 zeigt in der Üntersicht zwei Deckenelemente 24 in Zweipunktlagerung,die im Bereich der Verbindung 22 massiv ausgeführt sind,-

Die Deckenelemente 24 dienen gleichzeitig als Auflager für die herkömmlichen Zwischenbauteile 25 und 26,die ganz oder teil weise biegesteif mit den Deckenelementen 24 verbunden sind.

Figur 12 zeigt einen Horizontalschnitt durch Figur 11; Die Kennzeichnung der Stützen durch 1,5 bedeutet,daß diese wahlweise als Vollelement 1 gemäss Figur 1 oder als Hohlele ment 5 gemäss Figur 3 ausgeführt sein können.

Figur 13 zeigt einen Horizontalschnitt durch vorgenanntes Deckenelement 24.

Figur 14 zeigt Stützelemente 1,5 in Einzelansicht,die wahl weise z.B.in den Figuren 9 bis 12 Einsatz finden könnten.

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Figur 15 zeigt beispielsweise ein rahmenartiges Stützelement, Figur T6 zeigt beispielsweise ein scheibenartiges Stützelement.

Figur 17 zeigt z.B.den Grundriss zweier zellenartiger Geschosselemente 27 ·

Das z.B.im Wohnungsbau anwendbare Zellensystem weist relativ dünnwandige Böden und Decken auf (Vgl.hierzu Teil 28 der Fi gur 18).

Zwischen den schottenartigen Stütz- oder Wandelementen 29,die Boden-und Deckplatte verbinden,wird eine Boden-oder Deckenverstärkung 3o ausgeführten der die zugehörige Aussparung vor gesehen ist.-Hierdurch ist auch bei dünnwandigen Boden-oder Deckenelementen eine biegesteife Verbindung mit einem ent sprechenden Stützelement gegeben.Die Geschosselemente 27 können gleichzeitig als Auflager für herkömmliche Zwischenbauteile 25 und 26 dienen,die ganz oder teilweise biegesteif mit dem Ge schosselement 27 verbunden sind.

Figur 18 zeigt einen Höhenschnitt durch Figur 17·

Figur 19 zeigt einen Höhenschnitt durch die in den Figuren 17 und 18 dargestellte Geschosszelle 27·

Figur 2o zeigt ein Stützelement aus den Zwischengeschossen der Figuren 17 und 18 in Einzeldarstellung.

Figur 21 zeigt z.B.einen Höhenschnitt durch eine Dachkonstruktion mit Einpunktabstützung,wobei das Stützelement und die Dachkonstruktion in ihrem Verbindungspunkt die erfindungsgemässen Bedingungen aufweisen.Am Fußpunkt wird das Stützelement in her kömmlicher Weise durch nachträglichen Verguss in einen Funda mentköcher eingespannt.

Alternativ kann diese Figur gleichzeitig eine punktförmig ge stützte Hochstraße darstellen.

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Figur 22 und Figur 23 zeigen z.B.analog zu Figur 21 punkt förmig gestützte,tunnelartige Versorgungs-oder Verkehrsbauwerke .

Figur 2k zeigt z.B.ein terassiertes Mehrgeschoss-Skelettbauwerk im Höhenschnitt,aus dem die Vorteile der einfachen,aber wirkungsvollen,biegefesten Verbindung erkennbar sindjmit der erfindungsgemässen Auflagerung des Deckenelementes als Flächentragwerk auf das Stützenelement entsteht eine unterzugfreie Konstruktion,die eine variable Kragarmausbildung 31 erlaubt₍ Hierdurch ist eine fortschrittliche und wirtschaftliche Durchlaufwirkung für das Deckenelement gegeben und gleichzeitig eine künstlerische Fassadenausbildung ermöglicht. Dem Vorwurf der uniformierten,kasernenartigen Montagebauweise kann hier mit einfachen Mitteln entgegengetreten werden.

Figur 25 zeigt z.B.einen Höhenschnitt durch ein Mehrgeschossbauwerk, an dessen auf herkömmliche Weise erstellten Kernteil die Zugstützelemente 32 befestigt sind;diese bilden mit den Geschoss-Deckenelementen eine erfindungsgemässe Verbindung und stabilisieren die Konstruktion daher bereits im Montagezustand. -Bildet man die Zugstützelemente 32 als Hohlkörper aus,so können sie Versorgungsleitungen für die einzelnen Geschosse aufnehmen.-Insbesondere bei einer variablen Grundrissgestaltung ist die Möglichkeit einer nachträglichen Versorgung bzw.Installationsveränderung von entscheidender Bedeutung.

Figur 26 zeigt einen Höhenschnitt durch die Achse eines Stützelementes ,das als Versorgungsschacht ausgebildet ist.-Am Fußpunkt 33 ist das Stützelement gelenkig,jedoch vertikal und horizontal unverschieblich auf dem Gründungskörper aufgelagert. Zur Erhöhung der Tragfähigkeit des Stützenelementes im Bereich der unbewehrten Fuge zum Gründungskörper wird der Stützquer schnitt im unteren Bereich nicht als Hohlquerschnitt,sondern geschlossen ausgebildet.

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Zur Verbesserung der räumlichen Gebäudesteifigkeit ist im oberen Drittel des zweiten Geschosses der Stützenstoß "}k ausgebildet.

Die horizontale Unverschieblichkeit wird in diesem Falle durch ein Stahlrohr 35 gewährleistet.-Eine veränderbare Installationsversorgung der einzelnen Geschosse wird vom Zwischendachbereich aus vorgenommen.

Figur 27 zeigt einen Höhenschnitt durch die Stützachse eines Mehrgeschossbauwerkes nach den Figuren 17*18,19 und 2o . Die Verbindung des Stützelementes zum Gründungskörper 36 zeigt die erfindungsgemässen Bedingungen zur Erlangung einer biegesteifen Verbindung.

Figur 28 zeigt einen Querschnitt durch das in Figur 11 und 12 dargestellte System in dem Bereich des Zwischenbauteils 25 .

Figur 29 zeigt einen Querschnitt durch das in den Figuren 11 und 12 dargestellte System im Zwischenbereich 26 mit der herkömmlichen, biegesteifen Schlaufenverbindung 37 mit Ortbetonverguss .

Zusammenfassend sei festgehalten,daß die Bauelementkombinationen nach der Erfindung somit besonders wirtschaftliche,vielseitig einsetzbare,lösbare,nachträglich veränderbare,leichte und platzsparende Verbindungen im Montagebau ermöglichen,die zug- und druckfest sowie biegesteif sind.

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Claims

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Patent-ZSchutzansprüche

Bauelementkombination für den Montagebau,dadurch, gekennzeichnet, Daß Längsschnitte durch die zwischen einem Bauelementlager und zugehörigem Widerlager aufgespannte,räumlich gekrümmte,ge gebenenfälls aufgerauhte und gegebenenfalls ausgefüllte Fuge mindestens teilweise zugleich Orthogonaltrajektorien der Hauptspannung slinien im Fugenbereich sind.

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