DE69721311T2

DE69721311T2 - Hausbaumodul und dazugehörige methode

Info

Publication number: DE69721311T2
Application number: DE69721311T
Authority: DE
Inventors: Sten Engwall
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-17
Filing date: 1997-10-16
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2017-10-17
Also published as: NO308549B1; HUP9904604A2; DE69721311D1; CA2267766A1; HUP9904604A3; YU18699A; PL188884B1; JP2001502393A; WO1998016704A1; NZ335817A; ATE238467T1; EP0954654A1; US6185879B1; CN1234089A; EE9900145A; JP3880070B2; DK0954654T3; IL129353A0; NO991829D0; SE9603830D0

Description

Häuser werden nicht nach industriellen Prinzipien, d. h. in großen Serien und mit integrierten Lösungen, hergestellt und sind daher weder gut noch kostengünstig, sondern im besten Fall nur gut.
Es trifft zu, dass kleine Häuser mit vorgefertigter Konstruktion hergestellt werden, dies wird jedoch bei sehr begrenzten Größen der Wetterschutz-Außenhaut getan. Wände können nur mit Schwierigkeiten länger als bis zur doppelten Länge der Wandhöhe, d. h. 4,8 m, hergestellt werden. Bei größeren Längen müssen Maßnahmen ergriffen werden, um die Stabilität der Wand selbst in der Längsrichtung auszugleichen.
Der Rest der Wetterschutz-Außenhaut wird gegenwärtig als Quersegmente der Längsrichtung des Hauses und in jedem Fall so gebaut, dass keine Stabilität in zwei Richtungen möglich ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Hausbaumodul mit einem Wandabschnitt und einem Fundamentabschnitt des Typs, der im Oberbegriff von Anspruch 1 aufgeführt ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Moduls des Typs, der im Oberbegriff von Anspruch 5 aufgeführt ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Hauses unter Verwendung eines Moduls des Typs, der im Oberbegriff von Anspruch 9 aufgeführt ist.
Herkömmliche Hausbauverfahren basieren normalerweise auf dem Bau vor Ort. Dies ist häufig kompliziert und kostenaufwendig. In gewisser Hinsicht ist mit Hausbauverfahren angestrebt worden, die Rationalisierungsvorteile zu nutzen, die durch den Einsatz vorgefertigter Elemente entstehen, um so Zeit und Kosten für das Bauen zu verringern. Die vorgefertigten Elemente waren jedoch im Allgemeinen lediglich separate Einheiten des Gebäudes, wie beispielsweise Wandelemente.
Ein wichtiger Aspekt beim Bau eines Hauses ist die Verbindung seiner Wände mit dem Fundament. Auch in diesem Fall könnten die Prinzipien der Vorfertigung in größerem Maße angewendet werden. Es sind bestimmte Versuche in dieser Hinsicht unternom men worden. Weitere wichtige Aspekte beim Einsatz des Modulprinzips beim Hausbau sind die Verbindung der Wände mit den Dachabschnitten sowie die Verbindung der Module miteinander und ihre Verbindung mit anderen Elementen des Hauses, so beispielsweise struktureller Träger.
EP-0 016 478 offenbart eine vorgefertigte Einheit, die einen Wandabschnitt sowie einen Basisabschnitt enthält. Die Konstruktion ist, da sie ein massiv gegossenes Betonelement ist, schwer und unflexibel und in verschiedener Hinsicht problematisch für den Einsatz beim rationellen Bauen.
Des Weiteren ist aus SE-415 989 ein Basiselement in Form eines umgedrehten T bekannt. Das Basiselement enthält jedoch nicht die Wand an sich, sondern bildet lediglich ihren Basisabschnitt. Daher weist es die mit dem herkömmlichen Bauverfahren verbundenen Nachteile auf. In der Zeitschrift Byggforskning Nr. 3/96 beschreibt ein Artikel auf den Seiten 3–5 ein neues Denkmodell bezüglich des Einsatzes von Modulen beim Hausbau. Unter anderem werden die Möglichkeiten der Herstellung von Wänden, die aus Polystyrol und Blechprofilen bestehen, die durch Gießen mit den Fundamentwänden verbunden werden, erläutert. In dem Artikel gibt es jedoch keine weitergehenden Informationen darüber, wie sich dies in Form eines vorgefertigten Moduls ausführen ließe.
Ein Hausbaumodul mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist in WO 84/02549 dargestellt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Problem der Schaffung eines praktisch einsetzbaren modularen Systems zum Bau von Häusern zu lösen, das unter ökonomischen Gesichtpunkt vorteilhaft ist, und insbesondere, die Probleme zu lösen, die mit der Verbindung von Hauswänden mit dem Fundament des Hauses auf optimale Weise in Form eines Moduls zusammenhängen, wobei gleichzeitig die Nachteile von bisherigen Versuchen in der Technik umgangen werden.
Gemäß der Erfindung werden die oben aufgeführten Probleme dadurch gelöst, dass ein Hausbaumodul des im Oberbegriff von Anspruch 1 aufgeführten Typs, ein Hausbaumodul des im Oberbegriff von Anspruch 2 aufgeführten Typs sowie Verfahren zum Herstel len eines derartigen Moduls des in den Oberbegriffen der Ansprüche 5 und 9 aufgeführten Typs jeweils die speziellen Merkmale und speziellen Maßnahmen aufweisen, die in den entsprechenden kennzeichnenden Abschnitten definiert sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Modulsystem werden Möglichkeiten des rationellen Einsatzes von vorgefertigten Elementen beim Hausbau geschaffen, da das System Module enthält, die Wandabschnitte mit Fundamentabschnitten verbinden.
Durch das erfindungsgemäße Hausbaumodul, bei dem der Wandabschnitt integral mit dem Fundamentabschnitt verbunden ist, wird jegliche Wärmebrücke zwischen der Wand und dem Fundament dadurch ausgeschlossen, dass eine durchgehende Isolierung zwischen ihnen vorhanden ist, und aufgrund des Einsatzes mehrerer verschiedener Materialien ist es möglich, das Gewicht des Moduls zu verringern, wodurch der Transport erleichtert wird und die Auswahl des Materials für den Wandabschnitt bzw. den Fundamentabschnitt für die jeweilige Funktion optimiert werden kann. Da es möglich ist, das Gewicht gering zu halten, können größere Elementflächen hergestellt werden. Darüber hinaus kann dies auf rationelle Weise geschehen. Dadurch wiederum wird der Bauvorgang beschleunigt. Des Weiteren kann die lasttragende Struktur schwächer ausgeführt werden.
Vorzugsweise hat der Fundamentabschnitt ein höheres spezifisches Gewicht als der Wandabschnitt, wobei dies ein wichtiger Aspekt bezüglich des Gesamtgewichtes und der Erleichterung des Transports ist.
Die drei Materialien sind Metall, Schaumstoff und Beton, wobei die Materialien, wenn sie in dem Modul auf geeignete Weise kombiniert werden, dazu geeignet sind, das niedrige Gewicht und die rationelle Herstellung sowie Handhabung zu erreichen.
Die in dem kennzeichnenden Abschnitt von Anspruch 5 aufgeführten Maßnahmen ermöglichen es, das Hausbaumodul gemäß der Erfindung mit Wand- und Fundamentabschnitt schnell herzustellen und eine geeignete Kombination von Materialien für die verschiedenen Teile sowie eine wirkungsvolle Verbindung derselben zu erreichen.
Das in Anspruch 9 aufgeführte Verfahren nutzt die mit dem Hausbaumodul gemäß der Erfindung erzielten Vorteile bei der Herstellung von Häusern. Das Modul eignet sich damit besonders zur Vorfertigung. Aufgrund der Kombination von Materialien, die es ermöglicht, dass der Wandabschnitt geringere Dichte hat als der Fundamentabschnitt, ergibt sich eine geeignete Transportmöglichkeit für die Module, da sie sich in einer aufrechtstehenden Position befinden können.
Die Ansprüche, die von den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen abhängen, definieren vorteilhafte Ausführungen der Erfindung.
Durch eine Kombination von Materialien und eine Verbindungslösung, die bisher nicht genutzt wurde, ermöglicht es die vorliegende Erfindung Einheiten industriell herzustellen und zu transportieren, mit denen sowohl die Raum- als auch die Gewichtskapazität der Transportfahrzeuge besser genutzt werden, und der Bauvorgang vereinfacht wird.
Das Material umfasst Schaumstoff, Beton und Blechprofile. Die Blechprofile haben einen Flansch, der in Nuten in dem Schaumstoff passt. So wird verhindert, dass die Flansche brechen, da der Schaumstoff hohe dynamische Drücke absorbieren kann.
Die U-Profile auf beiden Seiten des Schaumstoffs reichen jeweils nicht bis an den Flansch des anderen, und daher ist keine so genannte Wärmebrücke in den Elementen der Wetterschutz-Außenhaut vorhanden. Die Blechprofile sind, wenn dies erforderlich ist, durch ein Stahlband (wie es in der Verpackungsindustrie eingesetzt wird) miteinander verbunden, dessen Querschnittsfläche in Form einer Wärmebrücke praktisch vernachlässigt werden kann (5 mm² pro Quadratmeterwand).
Der Beton haftet sehr gut am Schaumstoff und kann daher vorteilhafterweise mit dem 6 Schaumstoff durch Gießen in der Längsrichtung der Elemente verbunden werden, während die U-Profile, die sich quer zu den Elementen erstrecken, eingebettet sind und so Stabilität in dieser Richtung verleihen.
Es muss keine Form für das Gießen hergestellt werden, da die in der Konstruktion enthaltenen Materialien selbst die Form bilden. Dies ist von großer wirtschaftlicher und praktischer Bedeutung bei der Herstellung, insbesondere bei der Herstellung auf der Baustelle.
Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlicher anhand bevorzugter Ausführungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine auseinandergezogene Ansicht eines Hauses mit dem Modul gemäß der Erfindung ist,
2 ein Längsschnitt durch ein Fundament-Wand-Modul gemäß einer ersten Ausführung des Moduls ist,
3 ein Längsschnitt wie in 2 durch eine zweite Ausführung der Erfindung ist,
4 ein Teilschnitt entlang der Linie IV-IV in 2 ist,
5 eine Vorderansicht der Konstruktion eines Fundament-Wand-Moduls gemäß einer dritten Ausführung ist,
6 eine Seitenansicht des Moduls in 5 ist,
7 eine Seitenansicht von Fundament-Wand-Modulen während des Transports ist,
8 eine Vorderansicht der Darstellung in 7 ist,
9-11 ein Stadium in der Produktion in Draufsicht, Seitenansicht bzw. Perspektivansicht darstellen,
12 ein Detail eines Fundament-Wand-Moduls gemäß der Erfindung ist,
13 ein Teilschnitt durch ein Fundament-Wand-Modul gemäß der Erfindung ist,
14 eine Perspektivansicht des fertigen Fundament-Wand-Moduls ist,
15 eine Perspektivansicht eines Fundament-Wand-Moduls während des Transportes ist, und
16 eine Perspektivansicht eines Details einer bevorzugten Ausführung eines Moduls gemäß der Erfindung ist.
In 1 ist ein Haus dargestellt, das aus vorgefertigten Hausbaumodulen gemäß der Erfindung gebaut ist, wobei einige Module auch separat dargestellt sind und das Modul 70 ein Fundament-Wand-Modul des oben beschriebenen Typs ist.
Das Hausbaumodul in 2 ist in der liegenden Position dargestellt, d. h. der Wandabschnitt 1 befindet sich in der horizontalen Position, und der Fundamentabschnitt 2 am weitesten links in der Figur. Plane Stahlsegmente 3 verbinden den Wandabschnitt 1 und den Fundamentabschnitt 2 und bilden Bewehrung. Der Fundamentabschnitt 2 besteht hauptsächlich aus Beton 4, und der Wandabschnitt 1 besteht aus Schaumstoff 5. Das plane Stahlsegment 3 weist, wenn das Baumodul seine Position einnimmt, einen Vorsprung 6 auf, der dem Innenraum des Hauses zugewandt ist, wobei eine Seite 7 desselben horizontal ist, wenn sich das Modul an Ort und Stelle befindet, und eine Balkenauflage als eine Lagerung für die Deckenbalken bildet.
In der Ausführung gemäß 3 besteht ein Teil des Fundamentabschnitts 2, d. h. der Kernabschnitt 8 desselben, ebenfalls aus Schaumstoff. Ansonsten ist diese Ausführung identisch mit der in 1 dargestellten. Ein Teil des Moduls in 3 ist in einem Längsschnitt in 4 dargestellt, aus dem zu ersehen ist, wie die planen Stahlsegmente mit Stützen 9 an dem Wandabschnitt verbunden sind, wobei zwischen den Stützen 9 der Schaumstoff angeordnet ist.
Bei den in 2–4 dargestellten Modulen wiegt der Fundamentabschnitt 2 ungefähr 3–500 kg pro laufenden Meter und der Wandabschnitt ungefähr 40–80 kg pro laufenden Meter.
5 und 6 zeigen, wie das Modul als stehender tragender Rahmen aus Stützen 9 ausgebildet sein kann, die in kleinere Einheiten 10 integriert sind, so beispielsweise als LE-CA-Steine mit Standardlänge. Dies wird durch direktes Einbinden oder mit speziellen Klammern bewerkstelligt, in diesem Fall jedoch nur in der oberen Schicht.
In 7 ist zu sehen, wie die Hausbaumodule in einer aufrechtstehenden Position transportiert werden können. Das dargestellte Modul 12 umfasst eine vollständige Fasadenlänge und weist an der Oberseite Verlängerungen 13 von tragenden Teilen auf, die, wie in der Figur angedeutet, zum Anheben genutzt werden können und die nach der Montage abgeschnitten werden können.
Aus 8 ist zu ersehen, wie eine Vielzahl von Modulen 12 dieses Typs beim Transport in einer aufrechtstehenden Position nebeneinander angeordnet wird, wobei ihre Fundamentabschnitte auf der Plattform aufsitzen. Aufgrund der Gewichtverteilung in den Modulen, bei der ein großer Teil des Gewichtes sich auf den Fundamentabschnitt konzentriert, ist ein niedriger Schwerpunkt vorhanden, und damit vorteilhafte Transportbedingungen.
In 9–11 ist dargestellt, wie ein Hausbaumodul gemäß der Erfindung auf vorteilhafte Weise hergestellt werden kann. Während der Herstellung befindet sich der Wandabschnitt des Moduls in der horizontalen Position, liegt beispielsweise auf dem Boden der Fertigungseinrichtung, und in 9 ist dies von oben dargestellt. Eine Platte 14 ist auf dem Boden angeordnet und bildet einen Teil der Form, in der der Fundamentabschnitt gegossen wird. Die Längsabmessung der Platte entspricht der Länge des Moduls, und an jedem Ende ist sie mit einem Winkelsegment 15 versehen. Eine Vielzahl von Stützen 9 sind quer zur Längsausdehnung der Platte 14 angeordnet, und zwar so, dass ein Ende jeder Stütze sich über eine kurze Strecke von der Platte 14 wegerstreckt. Die Stützen können geeigneterweise eine Abmessung von 50 × 150 mm haben und sind in 9 hochkant aufgestellt. Der Abstand zwischen den symmetrischen Achsen der Stützen beträgt normalerweise 60 cm oder 120 cm. Die Stützen sind auf drei Latten 16 parallel zu der Platte 14 gelegt, wobei die Latten eine Abmessung von 50 × 50 mm haben und eine Latte an jedem Ende sowie eine in der Mitte der Stützen angeordnet ist. Jede Stütze 9 wird, wenn sie aufgelegt ist, mit einem planen Stahlsegment 3 an dem Ende versehen, das der Platte 14 zugewandt ist. Das Stahlsegment 3 ist auf aus 12 ersichtliche Weise so gebogen, dass der Vorsprung 6 mit der Auflagefläche 7 ausgebildet ist, die den Deckenbalken trägt. Das plane Eisensegment ist so stark, dass es das Anheben des gesamten Moduls mit einer Hebevorrichtung am gegenüberliegenden Ende des Wandabschnitts aushält. Die Position des Segments 3 an der Stütze wird so gewählt, dass die Deckenbalkenauflage 6 die richtige Höhe hat. Es kann ein Vorteil sein, die Stützen als Alternative dazu als hohle rechteckige Metallprofile herzustellen.
In 10 ist von der Seite eine Stütze 9 dargestellt, die mit planen Stahlsegmenten 3 versehen ist, die sich in den Raum hineinerstrecken, der teilweise durch die Platte 14 gebildet wird, die eine Gießform für den Fundamentabschnitt bildet. Die Figur zeigt auch, dass die Platte 14 einen schrägen hinteren Abschnitt 17 aufweist, der sich bis zu der nächsten Latte 16 erstreckt. Gegenüber der Latte 16 an den Fundamentabschnitt angrenzend ist eine darüber liegende Latte 18 an der Oberseite der Stütze angeordnet, und diese zwei Latten bilden ebenfalls einen Teil der Gießform.
Der Raum zwischen den Stützen 9 wird, wie in 11 dargestellt, mit Blöcken aus Schaumstoff 5 gefüllt. Auf den Teil des Schaumstoffs, der sich am nächsten an dem Fundamentabschnitt befindet, wird eine dünne Oberflächenschicht aufgetragen, die sich ungefähr 20–30 cm von der Latte 16, 18 am Fundamentabschnitt aus erstreckt.
Anschließend wird das Gießen des Fundamentabschnitts ausgeführt. Dies kann getan werden, indem die Form vollständig mit Beton gefüllt wird, so dass ein im Wesentlichen einheitlicher Fundamentabschnitt geschaffen wird, der der in 2 dargestellten Ausführung entspricht. Bei der Herstellung eines Moduls entsprechend der in 3 dargestellten Ausführung wird die Form lediglich bis in eine Höhe von 5 cm mit Beton gefüllt. Tafeln aus Schaumstoff werden dann zwischen den planen Stahlsegmenten angeordnet, um Isolierung zu erzeugen, und Beton wird auf die Oberseite gefüllt. Wenn der Fundamentabschnitt gegossen wird, bilden die Elemente, die seine Form bestimmten, auch Bestandteile des fertigen Moduls, d. h., es ist keine spezielle Form zum Gießen erforderlich.
13 zeigt das Erscheinungsbild des Fundamentabschnitts in einer Schnittansicht in der Längsrichtung der Form, wobei der darin vorhandene Schaumstoff mit 19 gekennzeichnet ist.
In 14 ist das fertige Modul dargestellt, wobei die Vorsprünge 6 der planen Stahlsegmente über den Beton hinaus vorstehen, um Auflagen für die Deckenbalken zu bilden.
Ein auf die oben beschriebene Weise hergestelltes Modul ermöglicht kompakten Transport einer Vielzahl von Modulen, die eng beieinander aufrecht stehend angeordnet sind, wie es in 15 dargestellt ist. Um dies zu erleichtern, wurden während der Herstellung Aussparungen in dem Fundamentabschnitt an der Seite angebracht, die der Deckenbalkenauflage gegenüberliegt. Eine derartige Aussparung 20 ist in 13 dargestellt. Die Breite und die Tiefe der Aussparung 20 entsprechen dem Vorsprung 6 eines angrenzenden Moduls, der in sie hinein vorsteht. So sind die Module während des Transports verankert, wodurch zusätzlich die Gefahr der Verschiebung der Last verringert wird.
Als Alternative kann die Deckenbalkenauflage, die in den Zeichnungen dargestellt ist, nachträglich an dem Modul angebracht werden. Das verbindende plane Stahlsegment wird dann ohne die dargestellte Aussparung 6 ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Stützen als Metallprofile ausgebildet, an denen Tafeln aus Schaumstoff angebracht werden. Eine derartige Konstruktion ist in 16 dargestellt. Jede Stütze besteht aus zwei flachen U-Profilen 21 und 22 aus Blech. Diese sind an Seitenkantenflächen 47, 48 von zwei Tafeln aus Schaumstoff 23, 24, die aneinander anliegen, einander gegenüberliegend angeordnet. In jeder Tafel aus Schaumstoff ist ein Einschnitt 27, 28, 29, 30 an beiden Seiten und in einem Abstand zu den Seitenkantenflächen 47, 48 angeordnet, wobei der Einschnitt so eingerichtet ist, dass die U-Profile mit ihren Schenkeln 31–34 in die Nuten eingedrückt werden und die Tafeln 23, 24 zusammenhalten. Geeigneterweise können die zwei U-Profile an gleichen Positionen durch ein Stahlband 35 zusammengehalten werden, obwohl dies an sich nicht erforderlich ist.
Da das Modul mit derartigen Stützen aus Paaren von U-Profilen aus Blech versehen ist, können diese an wenigstens einer Seite der Tafeln aus Schaumstoff verlängert werden, so dass sie sich in den Beton hinein erstrecken und so eine Einrichtung zur Verbindung mit dem Fundamentabschnitt bilden. Diese ersetzen dann die planen Stahlsegmente 3, die bei den bereits beschriebenen Ausführungen eingesetzt werden.

Claims

Hausbaumodul, das einen Wandabschnitt (1) in ganzer Wandhöhe umfasst, wobei der Wandabschnitt vertikale Metallprofilstützen (9) und Schaumstoff (5), der an den Stützen angebracht ist, enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul des Weiteren einen Fundamentabschnitt (2) enthält, der integral mit dem Wandabschnitt verbunden ist, wobei der Fundamentabschnitt (2) eine Verstärkung in Beton (4) enthält, die sich in der Längsrichtung des Moduls erstreckt, und Verbindungseinrichtungen (3, 9) vorhanden sind, die sich sowohl in den Wandabschnitt (1) als auch den Fundamentabschnitt (2) hinein erstrecken, so dass der Wandabschnitt und der Fundamentabschnitt einen vorgefertigten integrierten Modul bilden.
Hausbaumodul nach Anspruch 1, wobei die Metallprofilstützen (9) sich in die Betonverstärkung (4) hinein erstrecken und so die Verstärkung bilden.
Hausbaumodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausdehnung des Moduls in der Längsrichtung wenigstens das Doppelte seiner vertikalen Ausdehnung ausmacht.
Hausbaumodul nach einem der Ansprüche 1–3, wobei wenigstens eine der Metallprofilstützen (9) mit einer Hebevorrichtung an ihrem Ende versehen ist, das von dem Fundamentabschnitt weg gewandt ist.
Verfahren zum Herstellen eines Hausbaumoduls mit einem Wandabschnitt, der vertikale Metallprofilstützen und Schaumstoff enthält, der an den Stützen angebracht ist, und einem Fundamentabschnitt, der integral damit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandabschnitt in einer liegenden Position hergestellt wird, eine Gießform an dem seitlichen Rand des Wandabschnitts angebracht wird, der als ein unterer Abschnitt dienen soll, Verbindungseinrichtungen an dem Wandabschnitt angebracht und so angeordnet werden, dass sie sich in die Gießform hinein erstrecken, und dass Gussmasse in die Gießform eingeleitet wird, um den Fundamentabschnitt auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Wandabschnitt hergestellt wird, indem Tafeln aus Schaumstoff an Stützen aus Metallprofilen angebracht werden, wobei die Stützen so eingerichtet sind, dass sie sich in die Gießform hinein erstrecken, um die Verbindungseinrichtungen zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Gießform im Wesentlichen aus Elementen besteht, die nach dem Gießen als Teile des Moduls verbleiben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5–7, wobei die Betonverstärkung so gegossen wird, dass die anderen Teile des Moduls als eine Gießform dafür dienen.
Verfahren zum Herstellen von Häusern mit vorgefertigten Hausbaumodulen, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgefertigten Hausbaumodule entsprechend einem der Verfahren nach den Ansprüchen 5–8 hergestellt werden, und dass die so hergestellten Module in einer aufrecht stehenden Position zu der Baustelle transportiert werden.