DE60315714T2

DE60315714T2 - Modularbauelement und verfahren zu seiner montage

Info

Publication number: DE60315714T2
Application number: DE60315714T
Authority: DE
Inventors: John G.Bowden Market Harborou Window
Original assignee: Henley Consultants Ltd
Current assignee: Henley Technology Ltd Isle Of Man Gb
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2023-12-04
Also published as: US20060265971A1; GB0228172D0; ZA200505334B; JP4425143B2; WO2004051016A1; HK1089494A1; CA2508364A1; CN100353007C; CA2508364C; DE60315714D1; ATE370288T1; ES2291720T3; EP1579086B1; JP2006509124A; CN1777724A; AU2003288411A1; EP1579086A1; NZ541055A

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft modulare Baueinheiten zur Verwendung beim Errichten von weitgehend vorfabrizierten Büros, Hotels und Wohnblöcken und Gebäuden ähnlicher Natur. Derartige modulare Baueinheiten sind boxartige Strukturen, welche abseits der Baustelle hergestellt und ausgestattet werden und dann zu einer Baustelle für eine schlussendliche Montage transportiert werden können, um das Innere der Räume eines Gebäudes zu bilden. Eine derartige modulare Baueinheit ist aus dem Dokument GB-A-2192916 bekannt.
Stand der Technik
Insbesondere bei der Konstruktion von Hotels, Appartements und Studentenunterkünften ist es bekannt, die Gebäude aus Leichtgewichtgebäudemodulen zu konstruieren, von denen jedes eine Stahlskelettschale ist, welche aus Leichtgewichtstrukturstahlabschnitten gebildet ist, welche in eine boxartige Struktur verschweißt werden und mit Wandmaterial, wie beispielsweise Gipskartonwand, Sperrholz- oder OSB-Platten ausgekleidet werden. Jedes Gebäudemodul wird anfangs als eine derartige ausgekleidete Schale hergestellt, und wird dann in den gewünschten Standard der inneren Dekoration in einer Fabrik ausgestattet, bevor es zu der endgültigen Baustelle zum Einbau in ein Gebäude transportiert wird.
Die GB-A-2334045 offenbart ein Verfahren zur Konstruktion einer derartigen Baueinheit. Eine Anzahl rechtwinkliger oder in anderer Weise identisch geformter Rahmenbauteile als die Rippen der schlussendlichen Skeletthülle werden zueinander beabstandet und zueinander parallel ausgebildet und ausgerichtet. Sie werden dann über mehrfache Querklammern miteinander verbunden, welche auf der Innenseite der sich ergebenden Hülle liegen. Wandplatten werden an den Querklammern befestigt. Boden- und Deckenplatten, welche Endplatten sind, werden hinzugefügt, und das Modul wird zu seinem Endzustand der Innendekoration fertiggestellt.
Ein notwendiges Merkmal des Moduls der GB-A-2334045 besteht darin, dass das gesamte Modul in einer einzigen Fabrik hergestellt und ausgestattet wird. Der erste Fabrikationsschritt, das Auslegen der vorgeformten Reihe rechtwinkliger Rahmenbauteile und deren Verbindung mit horizontalen Querklammern erzeugt eine skelettartige, boxartige Stahlstruktur. Wenn dieses Skelett in seine boxartige Endform oder -hülle geschweißt wird, führt der Transport dieser Hülle zu beträchtlichen Kosten, wobei ein eigenes Fahrzeug oder ein eigener Tieflader erforderlich ist, um jede dieser Skeletthüllen aus der Fabrik zu bringen. Dementsprechend werden die Hüllen im selben Firmengelände aufgebaut und ausgestattet, welches in einer beträchtlichen Entfernung von der Stelle liegen kann, an der das eigentliche Gebäude errichtet werden soll. Die vollständig ausgestatteten Module werden dann in der Regel auf der Straße zu der Baustelle zur Errichtung des Hotels oder des Appartementblocks, welches errichtet werden soll, transportiert. Dies geht mit beträchtlichen potenziellen Transportkosten einher.
Ein anderes Merkmal des Moduls gemäß der GB-A-2334045 besteht darin, dass ein direkter thermischer Weg aus der inneren Wandschalung zu den Rahmenbauteilen durch die Querklammern geschaffen wird. Ein Feuer im fertiggestellten Gebäude hat dementsprechend einen relativ kurzen Wärmeweg, bevor es eine Zerstörung der Rippen- oder Rahmenbauteile verursacht, welche in den Struktursäulen des fertiggestellten Gebäudes vorliegen. Dies ist Grund für eine große Besorgnis, da der Stahl der Rahmenbauteile und Querklammern ein Leichtgewichtrahmenstahl ist und im Fall einer thermischen Überhitzung einfach verformt werden kann. Die maximale Höhe eines Gebäudes, welches aus Modulen gemäß der GB-A-2334045 gebaut werden kann, hat dementsprechend eine relativ geringe Anzahl von Stockwerken, typischerweise vier oder fünf.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Gebäudemodul und ein Verfahren zum Herstellen derartiger Module vorzuschlagen, welche Kosten reduziert und die Feuerbeständigkeit des Gebäudes im Vergleich zur Verwendung von Materialien ähnlicher Gütestufe bei den bekannten Methoden zur Herstellung von modulen Gebäudeeinheiten verbessert. Durch Verbesserung der Feuerbeständigkeit jedes Moduls ermöglicht die Erfindung unter Verwendung der Gebäudemodule gemäß der Erfindung die Errichtung höherer Blocks von Räumen.
Die Erfindung
Die Erfindung umfasst ein Modulbauelement gemäß den Ansprüchen 1 bis 11 und ein Verfahren zum Herstellen eines Modulbauelements gemäß Anspruch 12.
Die Gebäudeelemente gemäß der Erfindung können in einer horizontalen und vertikalen Reihe unter Verwendung von Randpositionierungsmitteln, wie sie in der ebenfalls anhängigen Patentanmeldung Nr. WO68005 , welche hiermit angemeldet wurde, beschrieben und beansprucht sind, gestapelt und miteinander horizontal und vertikal verbunden werden, wie dies in der ebenso hiermit eingereichten Anmeldung WO68006 beschrieben und beansprucht ist, um 20 oder mehr Stockwerke hohe Gebäude zu schaffen. Wenn es gewünscht ist, kann die Außenseite derartiger Gebäude unter Verwendung diagonaler Strukturbauteile, welche selbst aus kaltverformten Leichtgewichtstahlabschnitten hergestellt sind, mit Querklammern versehen werden. Solche Querklammern sind per se bekannt. Dies mag jedoch nicht erforderlich sein, wenn die Querklammern anstatt horizontal diagonal angeordnet sind.
Die Leichtgewichtstrukturstahlabschnitte, verwendet als Struktursäulen in den modularen Baueinheiten gemäß der Erfindung, haben eine exzellente Zugspannungswiderstandsfähigkeit, jedoch eine relativ geringe Kompressionsbeständigkeit. Zusätzlicher Zugspannungswiderstand kann jedoch durch Integration einer Stange oder eines Rohrs oder eines Kabels innerhalb ausgewählter Struktursäulen vorgesehen werden. Wenn Stangen oder Rohre verwendet werden, dann erstreckt sich vorzugsweise jede über die gesamte Höhe des Wandgitterrahmenwerks, welches die Höhe eines ganzen Stockwerks des errichteten Gebäudes ist, und vorzugsweise an jedem seiner Enden mit Einrichtungen zum Verbinden der Stange oder des Rohrs mit ausgerichteten Stangen oder Rohren der vertikal benachbarten Stockwerke endet. Dies verbindet in effektiver Weise die aufeinanderfolgenden Stockwerke des fertiggestellten Gebäudes in vertikaler Richtung miteinander. Wenn es gewünscht ist, kann sich eine einfache Stangen-, Rohr- oder Kabelverstärkung horizontal von Ende zu Ende oder von Seite zu Seite des Gebäudemoduls durch das Wandgitterrahmenwerk oder durch die Querklammern hindurch erstrecken, um benachbarte Module des errichteten Gebäudes in der horizontalen Ebene miteinander zu verbinden.
Insbesondere für die Konstruktion von Gebäuden mit mehr als 20 Stockwerken oder Gebäuden, die seitlichen Scherkräften, welche durch Seitenwinde verursacht werden, ausgesetzt werden können, werden die äußeren Wände der Gebäude vorzugsweise durch hoch kompressionsbeständige Säulen, welche entweder in der Wanddicke der vorgeformten rechteckigen Rahmeneinheiten untergebracht sind oder an den Außenseiten der individuellen Module oder Stapel von Modulen verstärkt.
Eine bevorzugte Form einer kompressionsbeständigen Säule ist eine solche, welche einen hohlen rohrförmigen Stahlabschnitt aufweist, welcher mit Beton, vorzugsweise mit einem Beton, welcher mit Stahlstangen armiert ist, gefüllt ist. Der Stahlabschnitt kann heiß verformt sein, beispielsweise als rechtwinkliger oder kreisförmiger Abschnitt einer rohrförmigen Stahlsäule, oder kann aus einem kaltverformten Leichtgewichtstahl hergestellt werden, welcher ähnlich dem Stahl ist, welcher im übrigen Gebäude verwendet wird. Einzelne kompressionsbeständige Säulen können in der Höhe einer einzelnen modularen Baueinheit oder in der Höhe von zwei oder mehreren Stockwerken des fertiggestellten Gebäudes vorliegen. Wenn das Erstere der Fall ist, dann können die kompressionsbeständigen Säulen in die einzelnen Wandgitterrahmenwerke integriert werden. Ansonsten können Sie an der Außenseite des montierten Gebäudemoduls oder an der Außenseite des montierten Gebäudes angebracht werden. Wunschgemäß können die kompressionsbeständigen Säulen vorgegossene und optional mit Stahlbeton verstärkte Säulen sein, welche jeweils in einem Zwischenraum, welcher zwischen zwei oder mehr zueinander beabstandeten parallelen Struktursäulen vorliegt aufgenommen werden, und das Wandgitterrahmenwerk wird um solche Säulen herum gebaut.
Die Erfindung schlägt auch ein Verfahren zum Herstellen der Modulbauelemente gemäß der Erfindung vor, wenn es in kosteneffektiver Weise auf zwei Herstellungsplätze gemäß Anspruch 17 aufgeteilt wird. Die Seiten- und Endwandgitterrahmen werden an dem ersten Herstellungsplatz hergestellt und montiert, und an dem ersten Herstellungsplatz ist es in der Regel günstig, alle weiteren kaltverformten Stahlteile, einschließlich der Querbalken und aller anderen geformten Metallteile herzustellen, welche für das Endmontageverfahren verwendet werden sollen. Das heißt, dass alle Maschinen zum Kaltverformen der Strukturbauteile aus Leichtgewichtstahl an dem ersten Herstellungsplatz vorgesehen werden können. Auch die Montage der Wandgitterrahmen, was eine fachmännische Tätigkeit darstellt, welche eine einen hohen Grad von Präzision erfordert, wird zweckmäßiger Weise an dem ersten Herstellungsplatz ausgeführt. Die Montage des Wandgitterrahmens wird im Allgemeinen durch Platzieren der einzelnen geformten Strukturstahlbauteile in einer Montagevorrichtung erreicht, und dann durch Zusammenschweißen der Komponenten durch Punktschweißen, Nahtschweißen oder Bolzenschweißen. Das Endprodukt des ersten Herstellungsplatzes besteht dementsprechend in einer Reihe von im Wesentlichen flachen Wandgitterrahmen und auf Wunsch einer Reihe von im Wesentlichen linearen Strukturbauteilen wie beispielsweise den Querbalken, welche alle flach auf einen Lastwagen oder einen Eisenbahnwagen geladen werden können, wodurch es möglich ist, dass die Komponenten mehrerer modularer Baueinheiten zusammen auf einen einzigen LKW oder Lastwagen geladen werden können. Diese Komponenten werden dann von dem ersten Herstellungsplatz zu dem zweiten Herstellungsplatz transportiert, welcher typischerweise ein Platz ist, welcher relativ nah in der Gegend liegt, in der das fertige Gebäude aus einer Anzahl montierter Module errichtet werden soll. An dem zweiten Herstellungsplatz werden die Wandgitterrahmen mit den Querbalken montiert, um die Hülle zu bilden, und die Hülle wird schließlich ausgefüttert und ausgebaut. Ein Transport der Hülle von dem zweiten Herstellungsplatz erfordert einen einzelnen LKW oder Tieflader, um jedes einzelne Gebäudemodul zu dem schlussendlichen Bauplatz zur Errichtung in ein Gebäude zu transportieren; durch strategischen Einsatz regionaler Montageplätze kann jedoch die ganze Angelegenheit viel ökonomischer durchgeführt werden, als das Montageverfahren gemäß der GB-A-2334045 , welches erfordert, dass die montierten Einheiten von einem einzigen Herstellungs- und Montageplatz transportiert werden, an dem die gesamte Präzisionsarbeit, sowie die Nicht-Präzisionsarbeit der Montage und Ausstattung durchgeführt wird.
Vorzugsweise haben die Struktursäulen und die Querbalken einen C-förmigen Querschnitt. Bekanntermaßen hat ein solcher Querschnitt eine hintere Fläche, zwei Seitenflächen und zwei Vorderflächen. Zusätzliche Festigkeit kann durch Einbringen einer oder mehrerer Sicken in eine oder mehrere der Flächen der hinteren Fläche der Seitenflächen und der Frontflächen erreicht werden, und die Festigkeit kann auf Wunsch durch Hinzufügen eines eingedrehten Flansches auf einer oder beiden Frontflächen weiter erhöht werden. Eine noch höhere Festigkeit kann hergestellt werden, indem zwei C-Querschnitte zu einer Hülse zusammengefügt werden, von denen einer mit einer Sicke versehen ist und der andere nicht mit einer Sicke versehen ist oder in der entgegengesetzten Richtung mit einer Sicke versehen ist, so dass die Anordnung der beiden C-förmigen Abschnitte eine Boxstruktur erzeugt, mit einem oder mehreren kontinuierlichen Boxkanälen, welche in der Längsrichtung des fertigen zusammengesetzten Abschnitts verlaufen.
Die Spore, welche sich von den Wandgitterrahmen erstrecken, können in Grundrissansicht T-förmig sein, wobei jeder zwei Äste aufweist, von denen einer innerhalb des C-förmigen Abschnitts der zugeordneten Struktursäule sitzt und der andere sich hiervon quer, als ein Sporn erstreckt, um ein Ende eines zugeordneten Querbalkens aufzunehmen, welcher, bevor er dort angeschweißt wird, in oder um den Sporn herum eingehülst wird.
Die Struktursäulen, die Querbalken und auch die Querklammern sind jedoch vorzugsweise Strukturgebäudeelemente, welche aus kaltgerolltem Stahl gebildet sind, mit Querschnitten, wie sie in der ebenfalls anhängigen Patentanmeldung Nr. WO68007 beschrieben und beansprucht sind und wie hier in Anspruch 9 spezifiziert sind. Solche Querschnitte basieren in der Regel auf einem C-Querschnittprofil, jedoch mit dem maximalen Einsatz von Kurven mit großem Durchmesser an Stelle der konventionellen flachen Oberflächen. Diese Abschnitte werden hier als vielkurvige C-Querschnittprofile bezeichnet. Die WO68007 offenbart auch Verbinder, welche zum Verbinden solcher mit einem vielkurvigen C-Querschnitt profilierter Gebäudeelemente in einem Gitterrahmenwerk geeignet sind, wie es gemäß dieser Erfindung eingesetzt wird. In einem typischen Gitterrahmen, bei dem nur Struktursäulen, Querbalken und Querklammern, welche mit vielkurvigen C-Querschnitt profiliert sind, eingesetzt werden, werden die Querklammern in kurzen Längen vorliegen, wobei jede nur einen einzelnen Spalt zwischen benachbarten Struktursäulen überspannt und mit den Struktursäulen durch T-Verbinder oder K-Verbinder gemäß der WO68007 verbunden ist. Alternativ könnten die Querklammern breiter als die Struktursäulen sein, wobei die letzteren vollständig durch ovale Schlitze, welche während der Herstellung in die Querklammern gestanzt sind hindurchgehen. Verschweißungen wären dann erforderlich, um die Verbindungen zu sichern und den Gitterrahmen zu versteifen.
Die elastischen Stäbe aus kaltverformtem Stahl, welche die Wandplatten mit den Querklammern verbinden, sind vorzugsweise Profile mit Z-Querschnitt, welche beide stumpfe Winkel bilden. Ein Längsrandabschnitt eines solchen Z-Querschnitts ist ein Flansch, welcher mit den Querklammern vorzugsweise entlang einer vertikalen Linie von Befestigungspunkten in der Mitte zwischen benachbarten Struktursäulen nach unten verbunden ist. Die Wandplatten der inneren Verkleidung sind mit dem gegenüberliegenden Längskantenabschnitt des Z-Querschnitts verbunden, welcher ebenfalls als Kantenflansch ausgebildet ist. Die Befestigungsmittel für die Wandplatten mit den elastischen Stäben können jede Art von üblichen Befestigungsmethoden wie beispielsweise selbstschneidende Schrauben sein. Die beiden stumpfen Winkel des bevorzugten Z-Querschnittprofils schaffen eine Elastizität für die Montage der inneren Verkleidung im Inneren der Hülse, wobei diese Elastizität ausreicht, um die Schallübertragung zwischen den Wandplatten und der Hülse zu vermindern. An keiner Stelle berühren die Wandplatten die Struktursäulen oder die Querklammern, da sie im Abstand von den elastischen Stäben gehalten werden. Dementsprechend ergibt es keine direkte Schallübertragung von den Wandplatten zu den Struktursäulen, und noch wichtiger: ein verlängerter Wärmeweg ist zwischen den Wandplatten und den Struktursäulen vorgesehen, welcher zuerst durch die elastischen Stäbe zu den Querklammern und dann längs zu den Querklammern führt, bevor diese wiederum mit den Struktursäulen verbunden sind. Dieser verlängerte Wärmeweg schafft für den Fall eines Feuers innerhalb der modularen Gebäudeeinheit einen ausgezeichneten thermischen Schutz für die Struktursäulen. Vorzugsweise haben die Wandplatten, welche als innere Verkleidung im Innenraum der Hülse eingesetzt werden, zwei Dicken einer Kartonplatte für sogar noch höhere akustische und thermische Isolierung.
Die innere Verkleidung im Inneren der Hülse weist auch Boden- und Deckenplatten auf. Vorzugsweise werden äußere Platten einer Bodenplattendicke und -festigkeit auf dem Dach der Hülse angebracht. Das Letztgesagte bedeutet, dass, wenn die modularen Gebäudeeinheiten zu einem Gebäude montiert werden, diese zusätzlichen äußeren Platten, welche auf das Dach der Hülse aufgebracht sind, das Gewicht der Arbeitsgruppe aufnehmen können, welche das Gebäude montiert, ohne dass ein Baugerüst oder Laufstege erforderlich sind.
Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung des Zeichnungszusammenhangs der 2a bis 2e.
2a und 2b zeigen Seitenrisse der Skelettstrukturen zweier Seitenwandgitterrahmen eines Modulbauelements gemäß der Erfindung.
2c und 2d zeigen Seitenrisse der Skelettstrukturen zweier Endwandgitterrahmen der modularen Baueinheit.
2e zeigt einen Grundriss der Boden- und Deckenbalken der modularen Baueinheit.
3 bis 8 zeigen Querschnitte entlang der Schnittebenen 3-3 bis 8-8 gemäß der 2c, 2d und 2b.
9 bis 12 zeigen vergrößerte Schnittdetails der Bereiche, welche mit den Bezugszeichen 9 bis 12 in 2e angegeben sind.
13 zeigt eine Grundrissansicht eines Teils eines Stahlblechs, welches abgekantet wird, um einen ersten Teil eines Spornbauteils zum Sichern der Querbalken an den Wandgitterrrahmen herzustellen, wobei die vorgesehenen Knicklinien gestrichelt dargestellt sind.
14 zeigt eine perspektivische Ansicht des Blechs von 13, gefaltet in seine fertige Form.
15 zeigt eine perspektivische Ansicht gemäß 14, jedoch mit einer zugefügten Verstärkungsplatte.
16 zeigt eine perspektivische Ansicht gemäß 15, jedoch mit zwei hinzugefügten vertikalen C-förmigen Kanälen, um eine im Wesentlichen T-förmige Grundrissansicht für das Spornelement zu entwickeln.
17 zeigt eine perspektivische Ansicht einer alternativen Konstruktion eines Spornbauteils.
18a bis 18j zeigen alternative C-Querschnitte, welche für die Struktursäulen eingesetzt werden können.
18k bis 18n zeigen alternative mehrfachkurvige C-Querschnittprofile, welche in der WO68007 offenbart sind.
19 zeigt den Querschnitt einer Querklammer zur Verwendung mit den C-Querschnitten der 18a bis 18j.
20 zeigt den Querschnitt eines elastischen Stahlstabs, um die Wandplatten zu stützen und sie von den Struktursäulen entfernt zu halten.
21 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine kompressionsbeständige Säule zur Verwendung beim Aufbau eines hohen Gebäudes aus Modulen, gemäß der Erfindung.
22 zeigt einen Horizontalschnitt durch zwei Struktursäulen, welche eine vorgegossene kompressionsbeständige Stahlbetonsäule überspannen, welche als Alternative zu der Säule nach 21 eingesetzt werden soll.
23 zeigt eine Seitenrissansicht eines bevorzugten Gitterrahmens, bei welchem Struktursäulen und Querklammern mit dem in 18k gezeigten Querschnitt eingesetzt werden.
Gemäß den 1 und 2 ist die modulare Baueinheit gemäß der Erfindung hergestellt, indem zuerst zwei Seitenwandgitterrahmen, wie sie in den 2a und 2b gezeigt sind, und zwei Endwandgitterrahmen, wie sie in den 2c und 2d gezeigt sind, konstruiert werden. Jeder solche Gitterrahmen weist eine Reihe von zueinander parallelen beabstandeten Struktursäulen 20 auf, welche miteinander über horizontale Querklammern 22 verbunden sind. Die Struktursäulen 20 sind kaltverformte Leichtgewichtstrukturstähle mit C-Querschnitten, welche jedes der allgemeinen Profile haben können, wie sie in den 18a bis 18j gezeigt sind. In den 18 bis 18h ist der C-Querschnitt entweder ohne Sicken (18a) oder mit einer oder oder mehreren Sicken 23 gezeigt, welche in der Rückwand 20a, Seitenwand 20b oder Vorderwänden 20c des Querschnitts geformt sind. Die 18e, 18f, 18g und 18h zeigen, wie der C-Querschnitt einen nach innen gedrehten Flansch 24 auf jeder Seite der Vorderwände 20c des Querschnitts aufweist. Die 18i und 18j stellen dar, wie der C-Querschnitt durch Einschluss zusätzlicher C-förmiger Querschnitte weiter verstärkt werden kann, um geschlossene Box-Querschnitte für eine zusätzliche Festigkeit zu schaffen.
Für Struktursäulen in der Form gemäß den 18a bis 18j haben die Querklammern 22 einen Zylinderhutquerschnitt wie in 19 gezeigt ist, und sind mit der Rückseite der Struktursäulen 20 wie in den 2a bis 2d dargestellt ist, punkt- oder bolzengeschweißt. Für eine erhöhte Steifigkeit können kurze Abstandshalterabschnitte 26 eines ähnlichen Querschnitts zwischen benachbarten Struktursäulen 20 angeordnet und mit den Querklammern 22 verschweißt werden.
Die 18k bis 18n zeigen, wie die Struktursäulen ein vielkurviges C-Querschnittsprofil haben können, wie dies in der WO68007 beschrieben und beansprucht ist, wobei in diesem Fall die Querklammern und die Querbalken auch jedes der gleichen Grundprofile haben können.
Vertikale Gruppen elastischer Stäbe 28 aus kaltverformtem Stahl, von denen jeder einen Z-Querschnitt mit stumpfen Winkeln gemäß 20 hat, erstrecken sich auf jeder Seiten- und Endgitterstruktur vertikal nach unten und sind mit den Querklammern 22 entweder direkt oder durch die Abstandshalterelemente 26 verbunden.
Ein Paar Spornglieder 30 und 32, wie in den 8 und 7 gezeigt ist, erstrecken sich seitlich von jeder Struktursäule 20. Die Spornglieder 32 haben unterschiedliche Größen, um mit den Größen der korrespondierenden Querbalken in Boden- und Deckenhöhe zu korrespondieren; jeder ist jedoch so konstruiert, wie in den 13 bis 16 gezeigt ist. 13 zeigt ein Stück 34 eines Stahlblechs, welches entlang der gestrichelten Linien in die allgemeine Form, welche in 14 gezeigt ist, abgekantet wird. Diese Form wird dann gegen Verdrehung durch Punktverschweißen einer Verstärkungsplatte 36 in Position fixiert, wie in 15 gezeigt ist, wobei die Linien der Punktverschweißungen durch eine Reihe von Kreuzen in 15 gezeigt ist. Schließlich wird ein Paar vertikaler Kanäle mit C-förmigem Querschnitt entlang der vertikalen Kante, wie in 16 gezeigt ist, verschweißt, um einen Grundrissquerschnitt zu erzeugen, welcher T-förmig ist. Der Querstab des T, definiert durch die beiden C-Querschnitte 38, wird in den Ausnehmungen der Struktursäulen 20 in denselben Positionen aufgenommen, wie die C-förmigen Verstärkungsabschnitte 25, welche in den 18i und 18j gezeigt sind, wobei der Längsbalken des Buchstaben T als ein Sporn 30 oder 32 quer nach außen ragt. Auf oder in jedes vorragende Spornelement 30, 32 ist ein Querbalken 40 des Bodens oder des Dachs des Moduls aufgehülst, wie in 2e gezeigt ist. Verstärkungsquerbauteile 42 können nach Bedarf für eine höhere Strukturfestigkeit vor Ort verschweißt werden.
17 zeigt eine alternative Konstruktion für die Spornelemente 30, 32. Ein einzelnes Stück eines Kanals 40 mit einem C-förmigen Querschnitt wird mit einer Kappe 42 mit einem Zylinderhutquerschnitt versehen, wobei die beiden über Punktschweißung oder Bolzenschweißung miteinander verschweißt werden. Der Zylinderhutabschnitt 42 bildet den Querbalken des sich ergebenden Spornelements mit einem T-förmigen Querschnitt, und wird in dem C-Querschnitt der Struktursäulen aufgenommen. Der C-förmige Querschnitt 40 ragt als der Sporn vor.
Wenn die Struktursäulen und Querbalken die Profile gemäß der 18k bis 18n haben, werden die Spornelemente, wie in meiner ebenfalls anhängigen Patentanmeldung Nr. WO68007 beschrieben, verbunden.
Wenn die Skeletthülse wie oben beschrieben montiert ist, wird sie beispielsweise mit Kartonplatten 44, wie in den 3 und 4 gezeigt ist, ausgekleidet. Vorzugsweise werden an den Wanden und an der Decke zwei Lagen Kartonplatten 44 verwendet. Der Boden 46 (siehe 4) wird ebenfalls hinzugefügt und kann beispielsweise aus Sperrholz-, Spanholz- oder OSB-Platten bestehen.
Die Verbindung der Kartonplattenverkleidung 44 mit der Skeletthülle besteht durch die elastischen Stahlstäbe 28, welche so bemessen sind, dass sie die Wandpaneele 44 aus Kartonplatten von den Struktursäulen 20 fernhalten, wie dies in den 3 und 4 gezeigt ist. Der Abstand ist hier als extrem klein dargestellt. Jedoch schafft sogar ein kleiner Abstand eine akustische Isolierung zusammen mit einem langen und verschlungenen Wärmeweg von den Wandpaneelen 44 aus Kartonplatten zu den Struktursäulen 20, da jede sich ergebende Wärme beispielsweise von einem inneren Feuer in dem fertiggestellten Modul seitlich quer über die elastischen Stäbe 28 zu den Querklammern 22 und dann längs entlang dieser Querklammern 22 zu den Struktursäulen 20 strömen muss.
Wenn die innere Verkleidung, wie beschrieben, in Position befestigt ist, kann das Gebäudemodul in einer Fabrik vollständig ausgestattet werden, bevor es zu einem Bauplatz transportiert wird, wo es entlang oder auf andere ähnliche Module in Position gehoben wird, um das fertige Gebäude zu bilden. Tür- und Fensterendbeschläge werden zusammen mit elektrischen und sanitären Verbindungen in jedem Modulbauelement integriert, bevor die Einheit mit anderen zu einem Gebäude montiert wird. Dann muss alles Erforderliche mit solchen Serviceleistungen verbunden werden und das Gebäude mit einer schlussendlichen Außenhaut versehen werden, welche aus Ziegel oder Holz bestehen kann, um ein innen vollständig ausgestattetes Gebäude zu schaffen.
Weitere Einzelheiten der Struktur ergeben sich aus den 9 bis 12. Elemente von Türrahmen 50 sind in 9 gezeigt und weisen Bolzen auf, welche einen LC-Querschnitt mit einem Einsatz mit SC-förmigem Querschnitt aufweisen. 10 zeigt ein Detail einer Verbolzung einer Ecke. An den Ecken sind Struktursäulen 52 vorgesehen, wobei jede aus einem LC-förmigen Querschnitt mit einem Einsatz mit SC-förmigem Querschnitt besteht. Die 11 und 12 zeigen, wie eine größere Strukturlänge auf einer äußeren Wand durch Erzeugen der äußeren Endwand als Sandwich einer ersten Reihe von Struktursäulen 20, welche über Querklammern 22 verbunden sind, erzeugt wird und mit der Außenseite der zweiten Reihe von Struktursäulen 20' verbunden wird, welche zusammen mit Querklammern 22' verbunden werden. Außen wird das Modul mit einem Bodenwinkel 54 und einem Dachwinkel 56 komplettiert, um die Ecken fertigzustellen, und innen über einen Bodenwinkel 58 und einen Dachwinkel 56 komplettiert, wie in den 3 und 4 gezeigt ist.
In der Praxis werden die Seiten- und Endwandgitterrahmen gemäß der 2a bis 2d in einer ersten Fabrik hergestellt. Auf Wunsch können die Spornelemente an diesem ersten Montageplatz in Position geschweißt werden; sie können alternativ so vorbereitet werden, dass sie vor Ort geschlitzt werden und dann von weniger qualifizierten Personen an einem zweiten Montageort in Position verschweißt werden, vorausgesetzt, dass die Seiten- und Endwandgitterrahmen mit adäquaten Positionseinrichtungen versehen sind, um zu ermöglichen, dass diese Spornelemente in einer vollständig positionierten Endposition angeordnet werden, bevor sie in Position verschweißt werden. Die im Wesentlichen flachen Querschnitte werden dann über die Straße oder über die Schiene zu dem zweiten Bauplatz transportiert, welcher ein Bauplatz in der Gegend ist, in der das fertiggestellte Modul aufgebaut werden soll. Zuerst werden die beiden Seitenwandgitterrahmen miteinander mittels der Querbalken 30 und 32 in Boden- und Deckenhöhe verbunden. Dann werden die Endwandgitterrahmen aufgestellt und in Position geschweißt. Als Nächstes wird die innere Verkleidung an Ort und Stelle befestigt und vorzugsweise eine zusätzliche Platte einer externen Dachverkleidung mit auf dem Dach des Moduls befestigt. Die Dachverkleidung kann beispielsweise eine OSB-Platte mit einer vollständigen Bodenfestigkeit sein. Schließlich wird das Innere des Moduls angestrichen und in einen gewünschten Endzustand dekoriert, einschließlich, wenn erforderlich, Teppichen und allgemeinen Befestigungen, wie beispielsweise Einbauschränken, bevor das fertiggestellte Modul von der zweiten Montagestelle zur endgültigen Baustelle gebracht wird.
Das Aufeinanderstapeln benachbarter Module und die Befestigung derselben untereinander geschieht wie in meinen anderen drei Patentanmeldungen WO68005 , WO68006 und WO68007 , welche hiermit eingereicht wurden, beschrieben und beansprucht wird. Die Module, wie sie schon beschrieben wurden, können zu Gebäuden bis zu einer Höhe von 20 Stockwerken gestapelt und montiert werden. Um jedoch höhere Gebäude zu konstruieren oder Gebäude, welche ernstzunehmender Seitenbelastung ausgesetzt sind, entweder durch ihren Bau in einer windigen Umgebung oder aufgrund ihrer hohen, schmalen Geometrie, kann es erwünscht sein, die äußeren Wände unter Verwendung von Diagonalquerklammern oder kompressionsbeständigen Säulen zu verstärken. Die kompressionsbeständigen Säulen können in den Wänden der vorgeformten, rechtwinkligen Rahmeneinheiten eingebaut werden oder können an der Außenseite der einzelnen Module oder Stapel von Modulen angebracht werden. In dem ersteren Fall würden die Struktursäulen in der gleichen Höhe wie die individuellen Wände der Gebäudeeinheiten hergestellt werden, im letzteren Fall können Sie die Höhe eines einzelnen Stockwerks des Gebäudes oder die Höhe von zwei oder mehr Stockwerken haben. 21 zeigt eine Form einer kompressionsbeständigen Säule, welche durch Füllen einer rohrförmigen Metallsäule 62 mit Beton 63 hergestellt wird. Die Stahlsäule 62 kann aus einem kaltverformten Leichtgewichtstahlquerschnitt gebildet werden. Die Betonfüllung 63 wird an der Oberseite in eine erhabene Nase 64 gebildet, mit einer korrespondierenden nasenförmigen Ausnehmung 65 am Boden. Wenn die sich ergebenden Säulen übereinander angeordnet werden, um eine äußere Verstärkung des fertiggestellten Gebäudes zu bilden, dann kommt die Nase 64 jeder Säule mit der korrespondierenden Ausnehmung 65 der korrespondierenden Säule des Stockwerks direkt darüber in eine zwangsläufige Positionierung. 21 zeigt auch den Einsatz von verstärkenden Stahlstangen 66, welche die kompressionsbeständigen Säulen mit einer weiteren Strukturfestigkeit ausstatten. Wenn die Säulen nicht in den Wanden der einzelnen Module verbaut werden, dann können sie beispielsweise durch Verschweißen an den Außenwänden befestigt werden.
22 zeigt, wie die kompressionsbeständigen Säulen in dem Wandgitterrahmen eingebaut werden können. Eine vorgegossene Säule 71 aus armiertem Beton wird vorgesehen, welche sich über die Höhe des Wandgitterrahmens erstreckt. Die Oberseite und die Unterseite können mit einer Nase und einer Ausnehmung korrespondierend zu denen vorgesehen werden, welche mit den Bezugszeichen 64 und 65 von 21 korrespondieren. Die Säule 70 wird so geformt, dass sie zwischen zwei Struktursäulen 20 liegt, welche beide das in 18n gezeigte Profil haben. Und Stahlbänder 71 werden an der Außenseite der Säulen 20 angeschweißt, um die Anordnung zusammenzuhalten. Diese verstärkte Verbundstruktursäule kann dann in einem Wandgitterrahmen, wie an anderer Stelle in dieser Beschreibung zuvor beschrieben, montiert werden.
23 zeigt einen besonders bevorzugten Wandgitterrahmen zum Einbau in ein Gebäudemodul gemäß der Erfindung. Die Struktursäulen 20 und die Querklammer 22 haben das Profil irgendeiner der 18k bis 18n. Die Querklammern 22 werden für maximale Festigkeit in einem Dreieckmuster diagonal verbunden. Jede Querklammer 22 ist mit der ihr zugeordneten Struktursäule 20 und mit der benachbarten Querklammer 22 über ein paar gestanzter Stahlplatten 72, von denen eine auf der Außenseite und eine auf der Innenseite des Wandgitterrahmens positioniert ist, verbunden und mit der Säule 20 und den Querklammern 22 verschweißt. Gestrichelte Linien 73 geben die Verbindungslinien der elastischen Stahlstäbe 28 an.
Die individuellen Gebäudemodule, welche so wie beschrieben gestaltet sind, müssen im Grundriss nicht rechtwinklig sein. Jede Grundrissform kann geschaffen werden. Trapezförmige Module können zusammengefügt werden, um entweder geradlinige oder kurvenförmige Gebäude zu schaffen. Die Module können Merkmale wie beispielsweise Balkone, welche an der Außenwand des fertiggestellten Gebaudes liegen, aufweisen. Die Wände müssen nicht einmal gerade sein, wie man sich das aus 23 erklären kann, wobei eine gebogene Wand aus den Struktursäulen, welche mit einem vielkurvigen C-Querschnitt und Querklammern gemäß meiner Patentanmeldung Nr. WO68007 gebildet sind, zur Verwendung gemäß dieser Erfindung einfach konstruiert werden kann.

Claims

Modulbauelement mit einer Mantelfläche, welche aus Seitenwandgitterrahmen gebildet ist, welche miteinander über Querstreben in Bodenhöhe und in Deckenhöhe verbunden sind, und mit Hinterwandgitterrahmen, welche an den Enden der sich ergebenden Struktur befestigt sind, wobei – jeder Wandgitterrahmen eine Gruppe von zueinander parallelen beabstandeten Strukturständern (20), welche aus kaltverformten Strukturstahlabschnitten gebildet sind, aufweist, welche durch horizontale oder diagonale Querklammern (22), welche ebenfalls aus kaltverformten Strukturstahlabschnitten hergestellt sind, befestigt werden, – wobei jede der Querstreben aus einem kaltverformten Strukturstahl mit C-förmigem Querschnitt gebildet ist und mit den Wandgitterrahmen verbunden ist, indem sie in oder um seitliche Spornglieder (30, 32) herum eingehüllt ist, welche sich von den Wandgitterrahmen erstreckt bevor sie daran angeschweißt wird, – wobei die Querklammern (22) jedes Wandgitterrahmens in einer Ebene zentriert sind, welche von den inneren Dimensionen der Mantelfläche nach außen versetzt ist, und – wobei eine innere Verkleidung auf der Innenseite der Mantelfläche Wandplatten (44) aufweist, welche mit den Querklammern (22) durch kaltverformte elastische Stahlträger verbunden (28) sind, von denen jeder einen sich längs erstreckenden Randabschnitt hat, der mit den Querklammern (22) verbunden ist, und einen gegenüberliegenden sich längs erstreckenden Randabschnitt aufweist, welcher mit den Wandplatten (44) verbunden ist, um die Wandplatten (44) außerhalb eines Kontakts mit den Strukturständern (20) zu halten, und um einen erweiterten Wärmeweg von den Wandplatten (44) zu den Strukturständern (22) durch die elastischen Träger (28) und durch einen sich längs erstreckenden Abschnitt jeder Querklammer (22) zu definieren.
Modulbauelement nach Anspruch 1, wobei die Strukturständer (20) einen C-förmigen Querschnitt haben und die Dornglieder (30, 32) T-förmig oder L-förmig sind und jeweils zwei Vorsprünge haben, von denen einer innerhalb des C-förmigen Querschnitts des zugeordneten Strukturständers (20) und der andere sich quer hiervon als ein Dorn erstreckt, um ein Ende einer zugeordneten Querstrebe aufzunehmen.
Modulbauelement nach Anspruch 2, wobei jeder Ast des Dornglieds (30, 32) aus einem kaltverformten Strukturstahl gefertigt ist und grundsätzlich einen C-förmigen Querschnitt hat.
Modulbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der C-förmige Querschnitt eine oder mehrere Sicken (23) auf der Rück-, Seiten- oder Frontseite des Querschnitts aufweist.
Modulbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder C-förmige Querschnitt einen eingedrehten Flansch (24) auf einer oder beiden Seiten der Frontelemente des Querschnitts aufweist.
Modulbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in jedem Wandgitterrahmen (44) die Querklammern (22) mit den Außenseiten der Strukturständer (20) verschweißt sind.
Modulbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei bei jedem Wandgitterrahmen (44) die Querklammern (22) durch Schlitze hindurch gehen, welche in den Strukturständern (20) gebildet sind.
Modulbauelement nach Anspruch 7, wobei die Schlitze durch Stanzen von Öffnungen in den Stahlklotz, aus dem die Strukturständer (20) geformt werden, erzeugt werden, bevor der Stahlklotz in das Querschnittprofil der Strukturständer (20) kaltverformt wird.
Modulbauelement nach Anspruch 1, wobei die Strukturständer (20), die Querstreben und die Querklammern (22) alle aus kaltgewalzten Strukturstahlabschnitten gebildet sind, welche ein Paar von bogenförmigen oder im Wesentlichen bogenförmigen gegenüberliegenden Seitenabschnitten aufweisen, von denen sich jeder in einem vollständigen oder im Wesentlichen glatten Bogen aus einer zentralen Schlitzöffnung auf die korrespondierende Seite erstreckt und von der korrespondierenden Seite auf einen bogenförmigen oder im Wesentlichen bogenförmigen konkaven Abschnitt einer Rückwand erstreckt.
Modulbauelement nach Anspruch 8, wobei die Querklammern (22) in der Ebene der Strukturständer (20) verbunden sind und sich diagonal von einem Strukturständer zu dem nächsten erstrecken.
Modulbauelement nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei ausgewählte Strukturständer (20) und/oder ausgewählte Querstreben verstärkt sind, in dem in einem oder in beiden bogenförmigen oder im Wesentlichen bogenförmigen gegenüberliegenden Seitenabschnitten eine verstärkende Stange oder ein verstärkendes Rohr eingesetzt ist.
Modulbauelement nach Anspruch 11, wobei die Enden der verstärkenden Stangen oder Rohre mit Verbindungseinrichtungen versehen sind, um diese mit den Verstärkungsstangen oder -rohren benachbarter Module zu verbinden, um die Module miteinander zu verbinden.
Modulbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zusätzliche bodenplattendicke äußere Platten über dem Dach der Mantelfläche befestigt sind.
Modulbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der Verbindungen zwischen den Strukturständern (20) und den horizontalen Querklammern (22) und jede der Verbindungen zwischen den Dorngliedern und den Strukturständern (20) und den Querstreben wenigstens eine Verschweißung aufweist, welche eine Punktverschweißung, eine Schweißnaht oder eine Niet lochverschweißung ist.
Modulbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Tür- und Fensterabschlussbeschläge, zusammen mit elektrischen und Rohrleitungsverbindungen in dem Modulbauelement eingebaut werden, bevor dieses Element mit anderen Elementen zu einem Gebäude zusammengebaut wird.
Verfahren zum Herstellen eines Modulbauelements nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgenden Schritten: (a) Schaffen einer Mantelfläche durch: (i) Herstellen der Wandgitterrahmen, von denen jeder aufweist: – eine Gruppe zueinander paralleler beabstandeter Strukturständer (20), welche über horizontale oder diagonale Querklammern (22) miteinander verbunden sind, wobei die Strukturständer (20) und die Querklammern (22) aus kaltverformten Strukturstahlabschnitten gebildet sind, wobei die Querklammern (22) in einer Ebene, welche von den inneren Maßen der Mantelfläche nach außen versetzt ist, zentriert sind, und – eine Reihe von Bodenniveaudorngliedern und eine Reihe von Deckenniveaudorngliedern, welche sich von den Strukturständern jedes Wandgitterrahmens seitlich erstrecken, (ii) Verbinden der Wandgitterrahmen, um durch Einhülsen der Querstreben des C-förmigen Querschnitts des kaltverformten Strukturstahls in oder um die Dornglieder herum den Mantel zu bilden und dann Verschweißen der Querstreben mit den Dorngliedern, und (iii) Befestigen der Endwandgitterrahmen an den auf diese Weise gebildeten gegenüberliegenden Enden der Mantelfläche, und (b) Bedecken der Mantelfläche durch Befestigung der Wandplatten (44) an den Querklammern durch Befestigen eines sich längs erstreckenden Randabschnitts jeder Gruppe von kaltverformten elastischen Stahlträgern (28) an den Querklammern (22) und eines gegenüberliegenden sich längs erstreckenden Randabschnitts jedes elastischen Trägers (28) an den Wandplatten (44), um die Wandplatten (44) außer Kontakt mit den Strukturständern (20) zu halten und um einen verlängerten Wärmeweg von den Wandplatten zu den Strukturständern (20) durch die elastischen Träger (28) und durch einen sich längs erstreckenden Abschnitt jeder Querklammer (22) zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Seiten- und Endwandgitterrahmen an einem ersten Herstellungsplatz hergestellt und montiert werden wobei diese montierten Rahmen zu einem zweiten Herstellungsplatz transportiert werden, wobei die Wandgitterrahmen mit den Querstreben montiert werden, um die Mantelfläche an dem zweiten Montageplatz zu bilden, und wobei die Mantelfläche an dem zweiten Montageplatz beschichtet und ausgestattet wird.