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Mauerwerk aus Hohlblocksteinen Die Erfindung betrifft ein Mauerwerk
aus Formsteinen und bezweckt, Bauwerke einfacher, schneller und billiger zu erstellen,
als dies mit den bisher bekannten Hilfsmitteln möglich ist. Außerdem sollen Mangelstoffe,
wie Holz, Zement, Eisen usw., weitmöglichst eingespart werden, ohne daß darunter
die Stabilität und der Formenreichtum der Bauwerke zu leiden haben.
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Wirtschaftliche Überlegungen haben in der Vergangenheit vom Ziegelmauerwerk
zum Hohlblockmauerwerk geführt. Unabhängig davon ist die Stahlbetonskelettbauweise
entwickelt worden, deren Grundgedanke darin zu sehen ist, daß sämtliche Lasten,
Auflast der Dachkonstruktion, Gewicht der Wände und Decken sowie die Winddruckkräfte
von einem biegesteifen Rahmen aufgenommen werden, wobei der Ausfachung zwischen
den einzelnen Rahmenfeldern keinerlei statische Funktion zugewiesen wird. Die Ausfachung
dient vielmehr lediglich zur Raumabschließung und übernimmt den Wärme- und Schallschutz.
Die Nachteile der Skelettbauweise bestehen in der Notwendigkeit der Verwendung von
Schalholz zur Errichtung von Schalgerüsten mit den dazu erforderlichen Materialien
und der Arbeit von Fachkräften, sowie in den langen Abbindezeiten für den Beton
in Verbindung mit den Zeitverlusten, die durch die Entfernung der Schalgerüste verursacht
werden. Da -das Betonskelett die gesamten Kräfte aufzunehmen hat, ergibt sich ein
hoher Aufwand an Zement, hervorgerufen durch unverhältnismäßig große Säulenquerschnitte,
wobei die Säulen aus Gründen der Knickfestigkeit stärker gewählt werden müssen,
als es die reine Belastung erforderlich machen würde.
Die Wand hängt
statisch mit dem Skelett in keiner Weise zusammen, zumal die Verbindung zwischen
Skelett und Mauerfeld schwierig ist. Die Fundamentdrücke werden auf wenige Stellen
konzentriert, so daß an diesen Stellen eine starke Betonierung notwendig ist.
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Ein 19 auerwerk gemäß der Erfindung unterscheidet sich von der bekannten
Hohlblockbauweise und von der üblichen Skelettbauweise grundsätzlich dadurch, daß
eine Kombination beider Bauarten angestrebt wird. Durch Herstellung einer guten
Verbindung zwischen Skelett einerseits und Mauer andererseits werden hochwertige
Baustoffe nur dort verwendet, wo sie statisch erforderlich sind unter gleichzeitiger
Vermeidung der bisherigen Nachteile des Skelettbaues. Es handelt sich bei der Erfindung
im Grunde genommen um eine durch ein Skelett versteifte Wand, wobei durch die innige
Haftung der Betonsäulen mit dem als Schalung dienenden Hohlblockmauerwerk eine genieinsame
Tragwirkung stattfindet. Demgemäß wird durch die Erfindung vorgeschlagen, ein Mauerwerk
aus Hohlblocksteinen, die in der bekannten Weise im Verband durchgehende vertikale
Kanäle bilden, wobei die vertikalen Kanäle mit einer Versteifungsmasse ausgegossen
sein können, so auszugestalten, daß zwischen den den Mauerwerksverband durchsetzenden
Säulen aus Schwerbeton und dem als Schalung dienenden HohlblockmauerNverk aus Leichtbeton
eine statische Wechselwirkung mit daraus resultierender gemeinsamer Tragwirkung
stattfindet, wobei die in der Leichtbetonschalung angeordneten, nicht armierten
Schwerbetonsäulen mit dem Hohlblockmauerwerk eine monolithische Verbindung bilden.
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Die Voraussetzung dafür, daß Kräfte vom Skelett auf die Mauer und
umgekehrt übertragen werden können, bildet die Haftung der Betonsäulen im Mauerwerk.
Diese Haftung ist um so größer, je raubwandiger die Innenfläche der zur Schalung
verwandten Hohlblocksteine ist. Im Gegensatz zur üblichen Skelettkonstruktion sind
die Betonsäulen die Kernfüllung im Mauerelement. Da die Schalungssteine mit dem
Betonsäulenkern im Verband mit den zwischen den Säulen liegenden Steinen kraftübertragend
vermauert sind, liegen alle Voraussetzungen dafür vor, daß eine Übertragung der
Kräfte von der Skelettsäule zur Mauer und umgekehrt stattfindet.
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Die Erhöhung der Tragfähigkeit eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Mauerwerks durch gemeinsame Tragwirkung zwischen Betonsäulen, Skelett und Mauerfeld
ist nicht nur praktisch erprobt, sondern auch experimentell nachgewiesen worden,
wobei nachstehende Versuchsergebnisse Erwähnung verdienen: Bei einem Mauerwerk von
2,65 m Länge und 2,54 m Höhe ergab sich bei ausschließlicher Verwendung von Hohlblocksteinen
aus Leichtbeton eine I löc'listlast von 123 t, entsprechend .16,6 t/m ; bei Anordnung
von zwei Vertikalsäulen aus Schwerbeton mit einem Säulenabstand von 1,25 m eine
Höchstlast von 189t, entsprechend 71,2 t/ni; bei einer versuchsweise durchgeführten
Stahlarmierung der Betonsäulen eine Höchstlast von 200 t, entsprechend 75,5 t/m.
"'ähreiid durch Anordnung zweier Betonsäulen gemäß der Erfindung die Tragfähigkeit
pro m von .46,6 auf 71,2 t gesteigert werden konnte, hatte die zusätzliche Stahlarmierung
lediglich eine Zunahme der Tragfähigkeit um weitere 4,3 t zur Folge. Daraus ist
ersichtlich, daß die Armierung nicht nur vernachlässigt werden kann, sondern daß
die zusätzliche Anordnung einer Armierung einer Materialvergeudung gleichkäme, die
durch die erzielte Wirkung nicht gerechtfertigt wäre.
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Demgegenüber wird bei Verwirklichung der Erfindung Wert darauf gelegt,
daß eine nicht armierte Schwerbetonsäule mit einer Leichtbetonschalung eine monolithische
Verbindung eingeht. 'Man kann in diesem Falle die SchNverbetonsäule praktisch bis
zur Würfelfestigkeit belasten, und zwar auch bei verhältnismäßig kleinem Säulenquerschnitt,
weil die Säule, die von der Leichtbetonschalung gehalten wird, keine Möglichkeit
zur Ausknickung erhält. Die besondere Haftungsverbindung, die zur monolithischen
Wirkung führt, wird dadurch unterstützt, daß der Säulenkern aus Schwerbeton besteht,
während diese Kernfüllung in einem aus Leichtbeton bestehenden Mauerelement eingebettet
liegt. Abgesehen davon, daß auf diese Weise eine zweckentsprechende Wechselwirkung
zwischen harten und weicheren Baumaterialien zustande kommt, ergibt sich daraus
der weitere Vorteil, daß die weiche Umhüllung des harten Kernes als Schall- und
wärmeisolierender 'Mantel die Entstehung von Schall- und `'Wärmebrücken unterbindet.
Die Verminderung der Ausknickungsgefahr kann auch darauf zurückgeführt werden, daß
sich die weichere Schalung als elastische Unterstützung für den harten Kern erweist.
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Zur Herstellung der nicht bewehrten Betonsäulen und des Mauerwerks
zwischen den Säulen werden gemäß der Erfindung langgestreckte Formsteine aus Leichtbeton
mit rauliein Gefüge verwendet, die in der einen Hälfte mit den an sich bekannten,
auf Steinhöhe durchgehenden Hfohlräumen versehen sind und im Verband derart vermauert
sind, daß in einem dem Abstand der Betonsäulen entsprechenden Abstand ihre Hohlräume
durchgehende mit Schwerbeton ausgefüllte Kanäle und in dem zwischen den Säulen befindlichen
Mauerwerk ihre Hohlräume zusammen mit den Steinen der aufeinanderfolgenden Lagen
zellenartig abgeschlossene Luftkammern bilden.
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Auf diese Weise ist es möglich, ein Mauerwerk mit der geschilderten
gemeinsamen Tragwirkung der Betonsäulen und der Formsteine mit nur einer einzigen
Steinform zu schaffen, wobei gleichzeitig durch die im :Mauerwerk zwischen den Betonsäulen
befindlichen Luftkammern eine gute Isolierung des Mauerwerks erreicht wird.
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In Weiterausbildung der Erfindung wird die Anordnung zusätzlicher
Horizontalgurte aus Schwerbeton in entsprechend ausgebildeten Gurtschalungssteinen
aus Leichtbeton vorgeschlagen, und zwar
derart, daß eine Verteilung
der Wand- und Deckenlasten auf das jeweils darunterliegende Mauerwerk und die Säulen
stattfindet, wobei Säulen und Gurte an ihren Anschlußstellen statisch wirksame Knotenpunkte
bilden. Diese durchlaufenden Horizontalgurte werden zweckmäßigerweise jeweils in
Stockwerkshöhe angeordnet. Wie die vorseitig genannten Versuchsergebnisse erkennen
lassen, ist es bei Anwendung der Erfindung möglich, drei- bis vierstöckige Bauten
mit der erforderlichen fünffachen Sicherheit und Wärmedämmung herzustellen, ohne
<laß die `'Wandstärke 25 cm, d. h. die Breite eines Normalbauelementes, überschreiten
muß.
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Zur Erhöhung der Wärmedämmung empfiehlt es sich, die Formsteine in
ihrer anderen Hälfte mit ,einseitig offenen Ilohlräumen zu versehen, die in dem
'.\fauer,#verk zwischen den Betonsäulen mit den zweiseitig offenen Hohlräumen übereinanderliegender
Steine derart in Deckung stehen, daß die zweiseitig offenen Hohlräume unterseitig
durch die darunterliegenden Formsteine abgeschlossen und oberseitig durch die einseitig
offenen Hohlräume der Barüberliegenden Steine überdacht sind.
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Zur Bildung der Horizontalgurte sind die Bauelemente vorteilhaft mit
einer U-förmigen Wanne und bodenseitigen Durchbrechungen für den Durchtritt der
vertikalen Säulen versehen.
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Man kann auch das Fundament nach dem Prinzip der Erfindung ausführen
und für das Fundament Bauelemente verwenden, die in Verlängerung der Vertikalkanäle
des auf dem Fundament ruhenden l\-lauerwerks durchgehend ebenfalls mit Schwerbeton
ausgegossene Kanäle bilden.
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Dadurch, daß in jedem Normalstein einerseits eine möglichst kreisrunde,
durchgehende Ausnehmung vorhanden ist, während andererseits ein oder zwei wärmetechnisch
günstige und im fertigen Bauwerk geschlossene Hohlräume angeordnet sind, können
die Steine im Mauerwerksverband so verlegt werden, daß entweder durch ganze Stockwerksllöhen
durchgehende Hohlräume entstehen oder daß im Mauerwerksverband allseitig geschlossene
Lufträume entstehen, die der Wärme- und Schallisolierung dienlich "sind.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind nachstehend an
Hand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt l,' ig. i ein erfindungsgemäß aufgeführtes Mauerwerk in schaubildlicher
Darstellung, teilweise aufgebrochen, Fig. 2 einen Normalbaustein im Achsschnitt.
Fig. 3 einen Grundriß zu Fig.2, Fig. :@ einen Fundamentstein im Achsschnitt, 1,71
g. 5 einen Grundriß zu Fig. 4, Fig.6 einen Gurtschalungsstein im Querschnitt und
Fig. 7 einen Grundriß des Gurtschalungssteines. Eine gemäß der Erfindung ausgebildete
Mauer besteht aus Hohlblocksteinen i, die außer einem auf Steinhöhe durchgehenden
zylindrischen Hohlraum 2 zwei fünfseitig geschlossene Kammern (Wannen) 3 besitzen.
Die Steine' i werden grundsätzlich im Verband, und zwar mit der offenen Seite der
Wannen 3 nach unten versetzt.
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An den Wandstellen, an denen die Betonsäulen i i errichtet werden
sollen, werden die Hohlblocksteine i so vermauert, daß ihre zylindrischen Hohlräume
2 übereinanderliegen und Hohlsäulen bilden, die mit Beton vergossen werden. Die
Wahl des Säulenabstandes kann selbstverständlich entsprechend den statischen Erfordernissen
variiert werden. Dort, wo keine Betonsäulen i i gewünscht werden, werden die Steine
i so vermauert, daß jeweils eine Doppelwanne 3 eine Röhre 3 abdeckt. Infolgedessen
erhält das Mauerwerk zellenartig abgeschlossene Kammern, die sich als äußerst wärmedämmend
bewährt haben. Der Abschluß der Hohlräume 2 erfolgt dabei nach unten durch die obere
Deckwand des darunterliegenden Bausteines i, nach oben durch die nach unten offenen
Wannen 3 des darüberliegenden Steines i. Die Wannen 3 des jeweils darüberliegenden
Steines i überdachen somit den durchgehenden Hohlraum 2 des jeweils Barunterliegenden
Steines i, wodurch allseitig geschlossene, Luft enthaltende, wärmeisolierende Hohlräume
entstehen. Die Innenwandungen der Hohlräume 2 sind möglichst rauh gehalten, so daß
sich beim Ausgießen mit Beton eine gute Haftung des Säulenbetons an den rauhen Steinen
ergibt und eine nahezu monolithische Verbindung entsteht, die bewirkt, daß die gemäß
der Erfindung erstrebte gemeinsame Tragwirkung von Säulenbeton und Mauerwerk erreicht
wird.
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In den Lagen, wo Horizontalgurte zur Verstärkung erforderlich sind,
sind Kranzsteine 4 mit U-förmiger Wanne 5, nach oben offen, verlegt. Die Schenkel
der Kranzsteine verjüngen sich nach oben. Aus der Betonfüllung der durchlaufenden
horizontalen Wannen 5 ergeben sich durchlaufende Gurte 13, die als Abschluß eines
jeden Geschosses angeordnet sind. An den Stellen, an welchen sich die Gurte 13 mit
den Säulen i i kreuzen, sind Kranzsteine 4 mit einem Durchbruch 7 derart verlegt,
daß sich die Durchbrüche 7 mit den Röhren 2 der . Bausteine i der darüber oder darunter
angeordneten Steinlage decken. In den Knotenpunkten des Betonskelettes treten daher
die Betonsäulen i i durch die runden Aussparungen 7 am Boden der Betonkranzsteine
4 hindurch, so daß statisch wirksame Knotenpunkte gewährleistet sind. Die Füllung
der die Schalung für die Säulen i i verbindenden Vertikalkanäle sowie die Füllung
der von den Säulen 3 der nebeneinander verlegten Kranzsteine 4 gebildeten Schalung
8 für die Gurte 13 erfolgt mit fortschreitendem Bau abschnittweise.
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Das Fundament des Mauerwerks ruht wie üblich auf einem Kiesbankett
mit Zementabstrich und ist aus Steinen 8 errichtet. Die Steine 8 haben zwei auf
Steinhöhe durchgehende Hohlräume und io und sind lagenweise gegeneinander versetzt,
derart, claß jeweils ein durchgehender Hohlraum 9 des Steines einer Lage mit dem
Hohlraum io des Steines der darüber oder darunter befindlichen Lage in Deckung steht.
Die sich daraus ergebenden,
über die ganze Höhe des Fundamentes
durchgehenden Vertikalkanäle werden, soweit sie zur Bildung des mittragenden Betonskelettes
herangezogen werden sollen, entsprechend dem Fortschreiten der Bauhöhe des Mauerwerks
mit Schwerbeton oder einer entsprechenden Versteifungsmasse gefüllt, so daß Vertikalsäulen
i i entstehen, die innerhalb der Schalungssteine 8 gegen Ausknicken gesichert sind
und infolgedessen keiner besonderen Stahlarmierung bedürfen.
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Die nicht mit Beton gefüllten Vertikalkanäle werden in an sich bekannter
Weise mit Füllmasse, z. B. Kies 12, gefüllt.
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Handelt es sich um mehrstöckige Bauten, so kann in den höheren Stockwerken
der Abstand der Säulen i i vergrößert werden, da die erfindungsgemäß durchgeführte
vertikale Wandversteifung im gleichen Ausmaß wie bei den unteren Stockwerken nicht
mehr erforderlich ist, weil sich die Beanspruchung des Mauerwerks entsprechend der
restlichen Bauhöhe verringert.
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Durch Bildung einer monolithischen Verbindung zwischen einem starren,
hohe Festigkeit aufweisenden Traggerüst und einem statisch wirksam bleibenden Mauerwerk
lassen sich gegenüber bekannten Bauweisen erhebliche Festigkeitssteigerungen erzielen.
Infolge der Zusammenwirkung von Skelett und Mauerwerk kann auch bei drei- bis vierstöckigen
Bauten eine -ausreichende Seitensteifigkeit als gesichert gelten. Daher können Bauwerke
größerer Höhen und Breiten errichtet werden, als dies mit ähnlichen Bausteinen ohne
das den Baukörper erfindungsgemäß durchsetzende tragfähige Gerippe der Fall wäre.
Gleichzeitig ist die Errichtung von Bauwerken erheblich vereinfacht, da mit der
Verlegung der Steine nicht nur das mittragende Mauerwerk, sondern gleichzeitig auch
das mittragende Skelett entsprechend dem Baufortschritt entsteht.