DE3871953T2 - Modulargefuege in bewehrtem beton zur gebaeudekonstruktion. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Konstruktion von Gebäuden mit einem Modulargefüge aus bewehrtem Beton.
• Die Anforderungen an die Konstruktion von Gebäuden sind dreifacher Art: Architektur, Bauzeit und Kosten. Zahlreiche Konstruktionssysteme sind in der Vergangenheit bereits ausgearbeitet worden, um sie zu erfüllen.
• Es erweist sich jedoch als schwierig, die drei Bedingungen gleichzeitig zu erfüllen.
• Es sind bereits Modulargefüge zur Konstruktion von Gebäuden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt (US-Patente 3.380.209 und 4.625.484). Das erste dieser Dokumente beschreibt ein Deckenmodulargefüge aus Metall, das mittels Streben in Form des St.-Andreas-Kreuzes in Vorspannung gesetzt ist; das zweite beschreibt vorgefertigte Decken mit integrierten Trägern, die ihrerseits je nach Anforderung auf vorgefertigten Pfosten an den Ecken der Decken zur Befestigung kommen. Keine dieser Techniken erlaubt jedoch, große Deckenflächen auf mehreren Ebenen ohne Stützmauer mit Verbindung des Ganzen durch den auf die Deckenelemente gegossenen Füllbeton zu verwirklichen.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu beheben. Diese Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst das Problem, eine vorgefertigte Modularstruktur aus bewehrtem Beton zu schaffen, bei der einerseits die Deckenelemente, die die zwischen den Pfosten angeordneten Träger aufweisen, direkt auf den Pfosten ohne Anwölber bei Verbindung der Elemente untereinander durch den Füllbeton ruhen können, um nur ein einziges Stück bewehrten Betons zu bilden und andererseits die Stützmauern völlig vermieden werden können, um über ein Maximum an verfügbarem Volumen unter einer konstanten Höhe verfügen zu können.
• Das erfindungsgemäße Modulargefüge aus bewehrtem Beton zur Konstruktion von Gebäuden mit vorgefertigten Pfosten, vorgefertigten selbsttragenden Deckenelementen, Metallstreben in Form des St.-Andreas-Kreuzes, die aus über Verbindungsmuffen mit Spannstücken verbundenen Zugstangen gebildet sind, und vorgefertigten Deckenelementen mit den Abmessungen eines vollständigen Rahmens ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß die Pfosten mit am Fuß und Kopf derselben befindlichen Verbindungselementen vorgefertigt sind, daß die vorgefertigten Deckenelemente zur Bildung eines einzigen Betonteils zwischen den Pfosten und den Kantenaufnahmen angeordneten Gerüstträger aufweisen, daß die Kantenaufnahmen der vorgefertigten Deckenelemente die gleiche Höhe wie die fertige Platte aufweisen, daß die Streben in den vertikalen Ebenen angeordnet und mit in den Decken versenkten Verbindungselementen verbunden sind und daß ein Füllbeton die Verbindung der Elemente untereinander bewirkt.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verbindungselemente der Pfosten verstiftete Verbindungen, die auf Basis eines Sockelstifts und eines Rohrs verwirklicht sind.
• Das Verfahren zur Herstellung des vorstehend beschriebenen Modulargefüges ist dadurch gekennzeichnet, daß es besteht aus:
• - Fixieren der Pfosten auf einer Stützstruktur mittels verstifteter Verbindungen;
• - Positionieren von Deckenelementen mit Trägern für die Struktur und einstückigen Randaufnahmen auf den Tragepunkte bildenden Pfosten;
• - Vorsehen von Aussparungen in den langen Kantengeraden für den Durchlaß von Zufuhr- und Abführleitungen;
• - Vergießen des Füllbetons bis zur Höhe des integrierten Trägers oder der Kantengeraden;
• - Anordnen der Streben in der vertikalen Ebene der durch die Stabilitätskalkulation definierten Rahmen; und
• - Spannen der Streben.
• Die durch diese Vorrichtung und dieses Verfahren erhaltenen Vorteile bestehen im wesentlichen daraus, daß sie gestatten, Deckenflächen auf mehreren Etagen ohne Stützmauer zu verwirklichen, indem nur zwei Bauteile kombiniert werden, daß lediglich drei Arbeitsvorgänge für die Montage des Modulargefüges einschließlich des Gießens des Füllbetons auf die Deckenelemente, was die Verbindung des Ganzen in einem einzigen Vorgang gewährleistet, ausreichen; daraus resultieren in Anbetracht der industriellen Herstellung der Bauteile sehr kurze Montagezeiten ohne vorherige Konstruktionszeichnung, und es werden die architektonischen Belange berücksichtigt.
• Weitere Merkmale und Vorteile gehen aus der folgenden Beschreibung verschiedener Arten von Konstruktionen nach diesem Verfahren und unter Benutzung dieses Modulargefüges hervor, die als nicht beschränkende Beispiele mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen angegeben sind:
• - Fig. 1 stellt eine perspektivische Gesamtansicht des erfindungsgemäß hergestellten Modulargefüges eines Gebäudes dar;
• Fig. 2 stellt die Montage einer Decke des laufenden Typs dar;
• - Fig. 3 stellt die Montage einer Decke mit langer Kantengeraden dar;
• - Fig. 4 stellt die Montage einer Decke mit kurzer Kantengeraden dar;
• - Fig. 5 stellt die Montage einer Eckdecke dar;
• - Fig. 6 stellt ein laufendes Deckenelement dar;
• - Fig. 7 stellt ein Deckenelement mit langer Kantengeraden dar;
• - Fig. 8 stellt ein Deckenelement mit kurzer Kantengeraden dar;
• - Fig. 9 stellt ein Eckdeckenelement dar;
• - Fig. 10 stellt das Detail der Armierung eines laufenden Deckenelements dar;
• - Fig. 11 stellt das Detail der Armierung eines Deckenelements mit langer Kantengeraden dar;
• - Fig. 12 stellt das Detail der Armierung eines Deckenelements mit kurzer Kantengeraden dar;
• - Fig. 13 stellt das Detail der Armierung eines Eckdeckenelements dar;
• - Fig. 14 stellt eine Ansicht im Teilschnitt entlang der in den Fig. 11 und 13 angegebenen Schnittebenen AA eines Deckenelements mit langer Kantengeraden oder eines Eckdeckenelements dar;
• - Fig. 15 stellt eine Ansicht im Teilschnitt entlang der in den Fig. 12 und 13 angegebenen Schnittebenen BB eines Deckenelements mit kurzer Kantengeraden oder eines Eckdeckenelements dar;
• - Fig. 16 stellt eine Ansicht im Teilschnitt entlang der in den Fig. 10 bis 13 angegebenen Schnittebenen CC eines laufenden Deckenelements, eines Deckenelements mit langer Kantengeraden, mit kurzer Kantengeraden oder eines Eckdeckenelements dar;
• - Fig. 17 stellt im Teilschnitt eine Ansicht der Verbindung der Pfosten in Höhe einer Etage dar;
• - Fig. 18 stellt im Teilschnitt eine Ansicht der Verbindung der Decken in Höhe einer Etage dar;
• - Fig. 19 stellt die Ausführung einer Aussparung in den langen Kantengeraden von zwei Deckenelementen dar, und
• - Fig. 20 stellt das System der Verstrebung dar.
• Beim Studium der Fig. 1 bemerkt man, daß ein Modulargefüge eines Gebäudes auf mehreren Ebenen verwirklicht werden kann, indem einzig die Pfosten und die Decken zusammengefügt werden und mittels eines Füllbetons 2 untereinander verbunden werden, was somit die endgültige Höheneinstellung und die betonierten Verbindungen gewährleistet. Die Mauern und die Zwischenwände können dann anschließend hergestellt werden, ohne daß ihr Beitrag zur Festigkeit des Gebäudes berücksichtigt zu werden braucht, da diese bereits durch das Modulargefüge selbst und die an bestimmten durch die Berechnung festgelegten Stellen angeordneten Streben gewährleistet ist. Die inneren Räume, die folglich nicht durch Mauern oder Zwischenwände unterteilt sein werden, können einfach durch leichte, nachträglich einfach zu ändernde Zwischenwände abgetrennt werden. Da die tragende Struktur auf ein Minimum beschränkt und industriell herstellbar ist und das Verfahren nur drei Arbeitsvorgänge je Etage benötigt, kann das Modulargefüge des Gebäudes sehr schnell aufgebaut und in sehr kurzer Zeit abgedeckt werden.
• Beim detaillierteren Studium der Fig. der Zeichnung 2 bis 20 bemerkt man, daß das Skelett des Systems entlang eines Gitters von 2,70 m Breite auf 5,40 m Länge aufgebaut ist und folgende Merkmale aufweist:
• a) drei Basisrahmen können einzeln, zu je zweien angeordnet oder alle drei zusammen in einem gleichen Projekt verwendet werden. Diese Rahmen sind die folgenden:
• - ein optimaler Rahmen genannter Basisrahmen von 2,70 m auf 5,40 m,
• - zwei Ergänzungsrahmen genannte Rahmen von 2,70 m auf 6,00 m und von 3,00 m auf 5,40 m.
• b) Die Pfosten 20 des Modulargefüges sind aus bewehrtem Beton mit Querschnitt 0,25 m x 0,25 m. Die Verbindungen Pfosten-Unterbau oder Pfosten-Decken sind, wie in Fig. 17 dargestellt, mit Hilfe von Sockelstiften 10 ausgeführt, die in den Rohren 11 mit Dehnmörtel vergossen sind, wobei der Pfosten 20 in den Mörtel 12 eingetaucht auf der Decke ruht.
• Das Verfahren unterscheidet vier Arten von Deckenelementen, wie sie in den Fig. 2 bis 5 bezüglich ihrer Montage, in 6 bis 9 bezüglich ihrer Größenmerkmale und in 10 bis 16 bezüglich ihrer Armierung dargestellt sind.
• c) Die laufenden Deckenelemente 100, wie sie in den Fig. 2, 6 und 10 dargestellt sind, sind aus dünnen Platten aus bewehrtem Beton gebildet und weisen einerseits die Hauptarmierung der Decken und andererseits die Armierung 4 der an den kurzen Kantengeraden integrierten Träger 5 auf.
• Die Deckenelemente mit langer Kantengeraden 200, wie sie in den Fig. 3, 7 und 11 dargestellt sind, sind dünne Platten aus bewehrtem Beton und weisen einerseits die Hauptarmierung 1 der Decken und andererseits die Armierung 4 der Träger 5 und die Armierung 8 der Kantengeraden 9 auf.
• Die Deckenelemente mit kurzer Kantengeraden 300, wie sie in den Fig. 4, 8 und 12 dargestellt sind, sind dünne Platten aus bewehrtem Beton und weisen einerseits die Hauptarmierung 1 der Decken und andererseits die Armierung 4 der Träger 5 und die Armierung 6 der Träger 7 auf.
• Die Eckendeckenelemente 400, wie sie in den Fig. 5, 9 und 13 dargestellt sind, sind dünne Platten aus bewehrtem Beton und weisen einerseits die Hauptarmierung 1 der Decken und andererseits die Armierung 4 der Träger 5, die Armierung 6 der Träger 7 und die Armierung der Kantengeraden 9 auf.
• Die Konzeption dieser Decken bringt vier Konsequenzen mit sich:
• - ein Rahmen muß entweder vollständig unausgefüllt oder vollständig ausgefüllt sein,
• - die Träger sind in der Höhe H der fertigen Platten integriert, was jegliche Anwölber unter den Decken vermeidet,
• - der Durchlaß der einzelnen technischen Rohrleitungen muß obligatorisch in den langen Kantengeraden der Deckenelemente in einer Aussparung 31 von ungefähr 0,30 m x 0,60 m vorgenommen werden, wie es in Fig. 19 dargestellt ist,
• - die Verteilungsleitungen für Wasser, Elektrizität und Gas können dagegen im zusätzlichen Beton der Decken untergebracht werden.
• d) Die Streben 60 sind, wie in der Fig. 20 gezeigt, aus einem System eines St.-Andreas-Kreuzes aus Metall gebildet und weisen vier untrennbare Elemente auf:
• - Verbindungsstücke 61, die in den Knotenpunkten der Decken eingelassen sind,
• - Zugstangen 62, die entlang der Diagonalen in der Ebene der Pfosten angeordnet sind,
• - Verbindungsmuffen 63 und
• - Spannstücke 64, die die Verbindungsstücke mit den Stangen verbinden und die genaue Zugbeaufschlagung der Elemente gestatten.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der in den Fig. 6 bis 9 dargestellten erfindungsgemäßen Deckenelemente haben diese Deckenelemente die folgenden Größenmerkmale:
• - laufende Elemente 100 (Fig. 6) von 2,69 m x 5,39 m mit quadratischer Aussparung 101 von 0,13 m x 0,13 m an den Ecken,
• - Elemente mit langer Kantengeraden 200 (Fig. 7) von 2,82 m x 5,39 m mit quadratischer Aussparung 201 von 0,13 m x 0,13 m an jedem Ende einer Kantengeraden und rechteckiger Aussparung 202 von 0,13 m x 0,26 m an jedem Ende der anderen Kantengeraden,
• - Elemente mit kurzer Kantengeraden 300 (Fig. 8) von 2,69 m x 5,52 m mit quadratischer Aussparung 301 von 0,13 m x 0,13 m an jedem Ende einer der kurzen Kantengeraden und einer rechteckigen Aussparung 302 von 0,13 m x 0,26 m an jedem Ende der anderen kurzen Kantengeraden,
• - Eckelemente 400 (Fig. 9) von 2,82 m x 5,52 m mit einer quadratischen Aussparung 401 von 0,13 m x 0,13 m und einer rechteckigen Aussparung 402 von 0,13 m x 0,26 m an den Enden einer Kantengeraden und einer Aussparung 403 von 0,26 m x 0,26 m und 404 von 0,13 m x 0,26 m an den Enden der gegenüberliegenden Kantengeraden.
• Die Längen-und Breitenangaben der oben angegebenen Decken müssen mit einer Toleranz von ± 0,005 m und jene der Aussparungen mit einer Toleranz von -0, +0,005 m eingehalten werden.
• Das zwischen den Decken einzuhaltende Spiel beträgt 1 cm.
• Die Fundamente der erfindungsgemäß hergestellten Gebäude werden in herkömmlicher Weise in Abhängigkeit der mit der Beschaffenheit des Bodens (tiefe, halbtiefe oder oberflächliche Fundamente) verbundenen Belastungen verwirklicht und sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die die emporstehenden Strukturen betrifft.

Claims (3)

1. Modulargefüge aus bewehrtem Beton zur Gebäudekonstruktion mit vorgefertigten Pfosten (20), mit vorgefertigten selbsttragenden Deckenelementen (100, 200, 300, 400), Metallstreben (60) in Form des St.-Andreas-Kreuzes, die aus über Verbindungsmuffen (63) mit Spannstükken (64) verbundenen Zugstangen bestehen, und vorgefertigten Deckenelementen mit den Abmessungen eines vollständigen Rahmens, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfosten (20) mit am Fuß und Kopf derselben befindlichen Verbindungselementen vorgefertigt sind, daß die vorgefertigten Deckenelemente (100, 200, 300, 400) zur Bildung eines einzigen Betonteils zwischen den Pfosten (20) und den Kantenaufnahmen (9) angeordnete Gerüstträger (5, 7) aufweisen, daß die Kantenaufnahmen der vorgefertigten Deckenelemente (100, 200, 300, 400) die gleiche Höhe wie die fertige Platte aufweisen, daß ein Füllbeton die Verbindung der Elemente untereinander bewirkt, und daß die Streben (60) in den vertikalen Ebenen angeordnet und mit in den Decken versenkten Verbindungselementen (61) verbunden sind.

2. Modulargefüge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente der Pfosten verstiftete Verbindungen sind, die auf Basis eines Sockelstiftes (10) und eines Rohrs (11) verwirklicht sind.

3. Verfahren zur Herstellung des Modulargefüges nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es besteht aus:

-Fixieren der Pfosten (20) auf einer Stützstruktur mittels verstifteter Verbindungen (10, 11);

- Positionieren von Deckenelementen (100, 200, 300, 400) mit Trägern für die Struktur (5, 7) und einstükkigen Randaufnahmen (9) auf den Tragepunkte bildenden Pfosten (20);

- Vorsehen von Aussparungen (31) in der langen Kantengeraden für den Durchlaß von Zufuhr- und Abführleitungen;

- Vergießen des Füllbetons (2) bis zur Höhe des integrierten Trägers (5, 7) oder der Kantengeraden (9);

- Anordnen der Streben (60) in der vertikalen Ebene des durch die Stabilitätskalkulation definierten Rahmens;

- Spannen der Streben (60).