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Verfahren zur Herstellung von gewichtsersparenden Zwischenbauteilen
für Massivdecken Bei der Herstellung von Geschoßdecken, insbesondere bei der Wiederherstellung
von Geschoßdecken in zerstörten Gebäuden, wird man infolge des Holzmangels im allgemeinen
von Holzbalkendecken absehen und sich auf Massivkonstruktionen beschränken müssen.
Aber zur Ausführung der letzteren stehen die Hauptrohstoffe Stahl und Zement auch
nur in beschränktem Maße zur Verfügung, so daß in dieser Hinsicht der Wirtschaftlichkeit
der Konstruktionen erhöhte Aufmerksamkeit geschenkt werden muß. Die bisher bekanntgewordenen
Konstruktionen der Fertigbalkendecken besitzen durchweg ein zu hohes Eigengewicht
und bieten dabei größtenteils einen ungenügenden Wärmeschutz, so daß außerdem noch
zusätzlich gewichtserhöhende Maßnahmen ergriffen werden müssen.
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Der Hauptanteil des hohen Eigengewichts rührt von dem schweren Gewicht
der Zwischenbauteile her, die zwischen die Stahlträger oder Fertigbalken eingebaut
werden.
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Zweck der Erfindung ist daher, äußerst leichte Zwischenbauteile mit
ausreichendem Wärmeschutz ohne zusätzliche Konstruktionen zu schaffen.
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Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß man die bekannten, mit Zement,
Kalk, Magnesia usw. gebundenen Leichtbaufaserstoffplatten aus Holzwolle, Stroh,
Schilf usw. nicht nur als Isolierschichten benutzt, sondern sie gleichzeitig als
Tragkonstruktion ausbildet.
Bisher war nur bekannt, daß man derartige
Leichtbaustoffplatten als Deckenputzträger heranzog. Hierbei hat man ihre Tragfähigkeit
dadurch zu erhöhen versucht. daß man bei ihrer Herstellung Holzstäbe eingepreßt
hat.
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Die hierdurch erzielte Erhöhung der Tragfähigkeit der Platte kann
aber immer nur gering bleiben, weil die Holzstäbe einerseits infolge der geringen
Plattenstärke in der neutralen Schicht oder in ihrer unmittelbaren Nähe liegen müssen
und weil sie andererseits selbst nur eine geringe Biegungssteifigkeit besitzen.
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Des weiteren hat sich gezeigt, daß die gleichmäßige Verteilung der
Holzstäbe auf die Zug- und Druckzone unwirtschaftlich ist. Diese Anordnung der Stäbe
setzt voraus, daß die Leichtbaustoffplatten als ein homogener Baustoff mit gleicher
Zug- und Druckfestigkeit angenommen werden. Die Erfindung bringt nun aber den Nachweis,
daß die bekannten" aus Faserstoff mit Bindemitteln bestehenden Leichtbaustoffplatten
hinsichtlich ihrer statischen Wirkung nicht als homogen, sondern als Verbundquerschnitt
zu behandeln sind, und zwar verhalten sich ihre Querschnitte gerade umgekehrt wie
die Betonquerschnitte. Während man nämlich bei den letzteren zur Erhöhung der Tragfähigkeit
zuerst die Zugzone durch eine Stahlbewehrung erhöht und die Druckzone ohne; irgendwelche
Verstärkung weiterarbeiten läßt, muß man bei den Leichtbaustoffplatten die Druckzone
erst so lange verstärken, bis die Zugfestigkeit der Faserstoffe nicht mehr ausreicht.
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Rüttelt man nämlich auf der oberen Seite einer zementgebundenen Leichtbaustoffplatte
eine dünne, nur einige Millimeter starke Betonschicht ein und belastet sie durch
Auflasten. auf Biegung, so nimmt diese Betonschicht sämtliche Druckspannungen auf,
und man erhält schon mit dieser einfachen Verstärkung dieselbe Wirkung wie bei einer
mit Holzstäben bewehrten Leichtbaustoffplatte. Die Fasermassen der Druckzone haben
dann nur noch die Aufgabe, die schiefen Hauptspannungen, die bekanntlich geringer
sind als die Druckspannungen, aufzunehmen. Die Zugkräfte greifen im Schwerpunkt
des Spannungsdreiecks an, so daß praktisch nach Abb. i der Hebelarm der inneren
Kräfte
ist.
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Bei der handelsüblichen Faserleichtbaustoffplatte, insbesondere bei
der Holzwolleleichtbaustoffplatte, hat man bisher auf eine besondere Anordnung der
Holzfasern verzichtet. Man hat vielmehr nur darauf gesehen, daß die mit Zement und
Chemikalien getränkte Holzwollemasse gleichmäßig in der Preßform ausgebreitet liegt.
Dabei verlaufen die einzelnen Holzfäden wahllos nach allen Richtungen. Ordnet man
aber die Fasern der äußersten Schichten der Zugzone so, daß sie gleichlaufend zu
der Kraftrichtung liegen, so weisen. diese, Schichten gegenüber den darüberliegenden,
in. üblicher Weise angeordneten Schichten bedeutend größere Zugfestigkeit auf, so
daß sämtliche Zugspannungen von ihnen allein aufgenommen werden können. Der Hebelarm
der inneren Kräfte vergrößert sich und nähert sich der Plattenstärke.
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Aber auch Leichtbaustoffplatten. dieser Art werden infolge der hohen
Druckfestigkeit des Betons immer noch dadurch zu Bruch gebracht, daß die Zugfestigkeit
der Holzwollefasern überwunden wird. Als nächster Schritt zur Erhöhung der Tragfähigkeit
der Leichtbaustoffplatte wird daher im Sinne der Erfindung eine Bewehrung der Zugzone
durch eingepreßte Holzstäbe, gedrillte, mit Beton oder Holzwolle ummantelte Drähte
usw. notwendig werden. Diese Bewehrung der Zugzone mit Holzleisten in Verbindung
mit der durch Beton verstärkten Druckzone gewinnt somit eine ganz neu.-Bedeutung.
Während nämlich. die in der bisher üblichen Weise eingepreßten Holzleisten nur mit
der Größe ihres eigenen Widerstandsmomentes und ihrer Schwierpunktabstände von der
neutralen Schicht auf die Tragfähigkeit der Platte einwirken, müssen sie jetzt -mit
verbessertem Wirkungsgrad nur in, der Zugzone mit dem Beton der Druckzone zusammenarbeiten.
Mit dieser Bewehrung der Zugzone ist die Tragfähigkeit der Leichtbaustoffplatte
voll ausgenutzt.
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Alle weiteren Erhöhungen der Tragfähigkeit werden nun durch entsprechende
Vergrößerung des Hebelarmes der inneren. Kräfte erzielt. Dieses wird am einfachsten
dadurch erreicht, daß man anstatt der dünnen Betonschicht schmale Betonstreifen
von Zementmörtel auf die Oberfläche. der Leichtbaustoffplatte rüttelt
(vgl. Abb. 2).
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Hierbei ist der Materialverbrauch von Zementmörtel und somit auch
das Eigengewicht der Platte nicht größer als bei der aufgerüttelten Vollbetonschicht.
Gleichzeitig erhöht sich aber das Widerstandsmoment der Platte derartig, daß man
mit dieser Konstruktion als putztragende Abschlußdecke schon alle im Hochbau üblichen.
Trägerabstände ohne irgendwelche Maßnahme überbrücken kann.
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Der weitere Verfolg des Erfindungsgedankens, die Tragfähigkeit der
Leichtbaustoffplatten ohne merkliche Gewichtszunahme durch Verstärkung der Druckzone
und Vergrößerung des Hebelarmes der inneren Kräfte zu steigern, führt zur Entwicklung
der Leichtbaustoffrippenplatte. Preßt man nämlich nach Abb. 3- eine solche Platte
aus einem Stück und ummantelt die Rippen mit einer Zement-Mörtel-Schicht (Abb. 4.),
so wird der Sch"verbeton auf Grund seiner dem Leichtbaustoff gegenüber weit überragenden
Festigkeit alle Druckspannungen aufnehmen. Trifft man hierbei ferner noch die bei
der Platte bereits erwähnten Vorkehrungen zur Verstärkung der Zugzone, so wird der
Widerstand der Platte durch die Vergrößerung des Hebelarmes der inneren Kräfte,
der ja bekanntlich das Widerstandsmoment mit seiner zweiten. Potenz beeinflußt,
derartig gesteigert, daß die Konstruktion. als Zwischenbauteil in Wohnhausdecken
allein in. der Lage ist, alle auf sie wirkenden Belastungen auf die Träger bzw.
Fertigbalken zu übertragen. Hierbei hat man es in der Hand, die Rippe wiederum ohne
merkliche Gewichtsvermehrung nach Bedarf zu
erhöhen. Selbstverständlich
spielt auch hier die Ordnung der Fasern, ähnlich wie bei der Zugzone der Platte
zur einwandfreien Verbindung zwischen Rippe und Platte einerseits und zur Verstärkung
der Zugzone andererseits, eine wichtige Rolle.
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Nach den Baupolizeivorschriften ist es nicht zulässig, Leichtbaustoff
über dem Auflager zu verwenden. Daher werden die Auflagerenden der Rippe voll massiv
ausgebildet (vgl. Abb. 5).
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Zur einwandfreien Ausbildung der Rippenköpfe werden die Leichtbaustoffrippenenden
durch Sägenschnitte zugespitzt (vgl. Abb. 6). Nötigenfalls können sie auch nach
Abb. 7 eine leichte Stahlbewehrung erhalten.
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Aber auch zur Übertragung von schweren Lasten ist die betonummantelte
Leichtbaustoffrippenplatte nach der Erfindung sehr einfach zu verwenden. Bildet
man nämlich die Rippenummantelung nach den Vorschriften des Stahlbetonbaues als
doppelstegigen Plattenbalken gemäß Abb. 8 aus und bringt darauf eine Fußbodenkonstruktion
an, die auf den Abständen der Rippen frei trägt, so können zwischen den Rippen die
noch erforderlichen Schichten für Wärme- und Schalldämmung ohne Schwierigkeiten
eingebracht werden. Auch die Trittschallübertragung kann durch Einfügen einer Dämmschicht
zwischen Rippenoberfläche und Fußbodenauflager in einfachster Weise beseitigt werden.
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Die Lastübertragung ist natürlich jetzt eine andere. Infolge der Stahlbewehrung
(vgl. Abb. 9) werden die Zug- und die Druckkräfte in Richtung der Rippen nicht mehr
von der Leichtbaustoffrippenplatte, sondern vom Stahlbetonquerschnitt aufgenommen.
Ihr fällt nur noch die Aufgabe zu, die, Belastungen der Leichtbaustoffplatten auf
die Stahlbetonrippe zu übertragen. Die Leichtbaustoffplatte zwischen den. Rippen
kann selbstverständlich nötigenfalls noch nach den Vorschlägen der Erfindung verstärkt
werden.
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Wegen der schwereren Nutzlasten ist hier auf die Ausbildung der Rippe
größter Wert zu legen. Während nämlich bei massiven Stahlbetonbaudecken mit Rücksicht
auf die Gewichtsersparnis die Nutzhöhe der Platte so gering wie möglich gehalten
und dabei ein hoher Stahlverbrauch in Kauf genommen werden muß, kann bei der stahlbewehrten
Leichtbaustoffrippenplatte zur Erzielung einer Mindestbewehrung die Rippe ohne einen
merklichen Gewichtszuwachs entsprechend erhöht werden. Ja, im Gegenteil wird man
sogar bestrebt sein, die Überhöhung der Rippe möglichst weit zu treiben, um ihre
Höhe der Balkenhöhe anzupassen.
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Natürlich ist auch die Zementeinsparung gegenüber Stahlbetonmassivdecken
recht beträchtlich, da einerseits Schwerbeton nur in ganz geringem Maße verwandt
wird und andererseits eine Leichtbaustoffplatte weit weniger Zement benötigt als
eine gleich starke Betonplatte.
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Hinsichtlich des Bedarfs an Holzwolle für die Rippenplatte sei noch
hervorgehoben, daß gerade in jüngster Zeit von ersten Fachleuten immer wieder darauf
hingewiesen wird, daß Stahlbetondecken einen ungenügenden Wärmeschutz bieten und
daß zusätzlich Maßnahmen für die Wärmedämmung erforderlich sind. Die hierzu benötigte
Leichtbaustoffplatte unter der Stahlbetondecke erfordert aber fast ebensoviel Holzwolle
wie die Leichtbaustoffrippenplatte; denn die Dämmplatte muß mindestens 3,5 cln stark
gehalten werden, während die Rippenplatte eine Stärke von beispielsweise q. cm aufweist.
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Schließlich muß noch festgestellt werden, daß bei den neuen Leichtbaustoffrippenplatten
natürlich auch alle allgemeingültigen Forderungen, die an eine gute Zwischenkonstruktion
zu stehlen sind und auf die im vorstehenden nicht besonders eingegangen ist, erfüllt
sind.
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So läßt sich neben der bereits vorhandenen vorzüglichen Wärme- und
Schalldämmung sehr leicht auf den Rippen noch ein besonderer Trittschallschutz anbringen.
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Ebenso stellt gleichzeitig die Unterseite der Leichtbaustoffplatte
den wohl anerkannt besten Putzträger dar.
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Ferner können in die waagerechte obere Rippenfläche mühelos Holzleisten
einbetoniert werden, so daß ein Holzfußboden ohne: Verwendung von Lagerhölzern direkt
auf den Rippen befestigt werden kann.
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Des weiteren kann nicht bestritten werden, daß die Rippenplatten auf
Grund ihres leichten Gewichts Transportkosten jeglicher Art ersparen und daß sie
sich ohne besondere Vorkehrungen leicht einbauen lassen.
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Ein sehr bedeutender Fortschritt ist schließlich noch darin zu erblicken,
daß die Rippenplatten als Zwischenbauteile jeder Trägerlage, d. h. jedem beliebigen
Balkenabstand, mühelos angepaßt werden können. Da nämlich die Rohlinge der Rippenplatte
in langen Tafeln gepreßt werden, können sie auf jede gewünschte Länge zugeschnitten
werden. Die Betonummantelung und die Kopfausbildung der Rippe wird dann mit einer
verstellbaren. Schalung, die auf denRohlingen befestigt wird, durchgeführt, so daß
sozusagen die Rippenplatten nach Maö angefertigt werden können. i. Ausführungsbeispiel
Die Abb.. ioa und iob stellen als praktisches Beispiel den Quer- bzw. Längsschnitt
einer leichten Abschlußdecke dar, wie sie bei dem Ausbau von Dachgeschossen ausgeführt
wird. Zwischen den massiven Fertigbalken i werden die Zwischenbauteile :2 verlegt.
Diese bestehen. aus Leichtbaustoffrippenplatten, deren Rippen 2a lediglich eine
Betonummantelung 3 erhalten haben, so daß die Leichtbaustoffplatte 2 alle Zugspannungen
aufzunehmen hat. Auf der Leichtbaustoffplatte 2 zwischen den Rippen 2a ist die dünne
verstärkende Betonschicht q. der Plattendruckzon.e eingerüttelt. In der oberen waagerechten
Druckfläche der Betonummantelung 3 sind schmale Holzleisten 5 einbetoniert, durch
die der auf den Rippen 211 verlegte Holzfußboden 6 befestigt wird. Der Zwischenraum
zwischen Fußboden. 6 und Leichtbaustoffplatten 2
ist mit Koksschlacke
7 als zusätzliche Isolierung ausgefüllt. Jede Rippenplatte weist hier zwei Mittel-
und zwei Randrippen 211 auf. Um die Tragfähigkeit der letzteren voll auszunutzen,
werden die Rippenplatten nicht dicht an dicht, sondern in Abständen verlegt, die
durch Paßstücke 8 überbrückt werden. Letztere haben zugleich den Zweck, wie bereits,
ihr Name besagt, die Anpassung an die Länge des Fertigbalkens zu bewirken. 2. Ausführungsbeispiel
Die Abb. x z zeigt in perspektivischer Darstellung eine Decke für schwerere Nutzlasten.
Zwischen den Trägern xa werden in einfachster Weise die Rippenplatten 2, 2a mit
den Paßstücken 8 verlegt. Zur Erzielung einer ebenen Deckenuntersicht ist die Rippenhöhe
der Trägerhöhe angepaßt. Aus diesem Grund wird auf den Rippen 2a des Rohlings ein
Ausgleichstück 9 aus Leichtbaustoff mit Zementmörtel befestigt.-Danach wird die
Stahlbetonummantelung der erhöhten Rippen mit den Trageisen xo, den Verteilungseisen
xz und den Bügeln x2 eingerüttelt. Gleichzeitig erhält die Platte zwischen den Rippen
2a die verstärkende Druckschicht 4. Nach dem Verlegen der Zwischenbauteile 2 wird
die Ummantelung der Stahlträger xa mit Betonmörtel 13 zwischen den Rippen
der Leichtbaustoffrippenplatten durchgeführt. Diese Ummantelung erfüllt zugleich
als Betonbalken den Zweck, die Rippen gegenseitig zu versteifen, so daß die Decke
mit Nutzlasten befahren werden kann.
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Die zusätzlichen Isoliermassen 7 auf der Isolierplatte zwischen den
Rippen brauchen nur in dünner Schicht aufgebracht zu werden und nicht bis zur Oberkante
zu reichen.
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Als Fußbodenabschluß ist hier ebenfalls eine Leichtbaustoffplatte
mit Betondruckschicht 14 vorgesehen.