EP2222924B1

EP2222924B1 - Modulares gebäude

Info

Publication number: EP2222924B1
Application number: EP07856162.8A
Authority: EP
Inventors: Bernd Heidenreich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2027-12-28
Also published as: PL2222924T3; LT2222924T; US20110000147A1; DE112007003760A5; EP2222924A1; MX2010005749A; WO2009082991A1; US8584404B2; DK2222924T3

Description

Die Erfindung betrifft ein modulares Gebäude, das aus Grundelementen hergestellt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung Wohn-, Verwaltungs- und Gewerbegebäue.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Gebäude, insbesondere Ein- und Mehrfamilienhäuser sowie kleine und mittlere Büro- oder Gewerbegebäude, in so genannter Massivbauweise zu erstellen, bei denen die Gebäude aus Baustoffen am Ort ihrer Errichtung erstellt werden. Ein Boden, Wände und Decken werden im Wesentlichen vor Ort erstellt. Hierbei sind eine Vielzahl von Arbeitsschritten zu koordinieren und auszuführen. Ein Anteil manueller Arbeit, der auf der Baustelle erbracht wird, ist hoch und bringt eine höhere Fehlerwahrscheinlichkeit und begrenzte Möglichkeiten der Überwachung und Qualitätssicherung im Vergleich zu industriell organisierten Prozessen mit sich. Neu errichtete Gebäude weisen oft eine Vielzahl von Mängeln auf, deren Beseitigung kostenintensiv oder zum Teil, zumindest mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand, gar nicht möglich ist. Einige Mängel bleiben somit häufig dauerhaft bestehen. Ferner ist der Bauprozess stark von schwer beherrschbaren Witterungseinflüssen abhängig.
Aus dem Stand der Technik ist eine alternative Bauweise bekannt, bei der die Gebäude aus vorgefertigten Elementen meist auf traditionell hergestellten Kellern oder Gründungsplatten montiert werden. Die Elemente werden zum Teil mit gebrauchsfertigen Oberflächen in industriellen Prozessen gefertigt und an den Errichtungsort des Gebäudes angeliefert. Dort werden die vorgefertigten, angelieferten Elemente nichtlösbar miteinander verbunden. Da ein Kostenvorteil dieser Bauweise nur gering ist und eine Flexibilität im Hinblick auf Umbaumaßnahmen erschwert ist, hat diese "Fertighaus"-Bauweise einen stagnierenden Marktanteil bei kleineren und mittleren Wohngebäuden.
Beide aus dem Stand der Technik bekannten Bauweisen und Gebäude weisen ferner als Nachteil eine geringe Flexibilität hinsichtlich einer Umgestaltung während einer Nutzungsdauer auf. Die Entwicklung der letzten Jahrzehnte hat gezeigt, dass sich die Nutzungsanforderungen an Gebäude innerhalb der, durch technischen Fortschritt immer weiter ansteigenden, möglichen Nutzungsdauer sehr oft und teilweise sehr gravierend ändern. Dies beginnt bei Wohngebäuden beispielsweise schon mit einer natürlichen Veränderung einer Anzahl und eines Lebensalters der Nutzer und setzt sich bei grundlegenden Änderungen der Nutzungsgewohnheiten fort. Die Anpassung der Gebäude an veränderte Nutzungen und äußere Einflüsse erfordert bei den bekannten Gebäuden regelmäßig einen unverhältnismäßig hohen Aufwand.
FR2613403 A1 offenbart ein modulares Gebäude bestehend aus Grundelementen, wobei die Grundelemente aus stützenden Elementen, die zumindest Gründungselemente, Installationsgeschossstützen und Stützenelemente, aus denen eine Skelettstruktur gebildet ist, umfassen sowie Flächenelementen, die zumindest Wand-, Boden- und Dachdeckenelemente umfassen, bestehen und die Stützelemente und die Flächenelemente miteinander und aneinander lösbar verbunden sind, wobei an den Knotenpunkten der Horizontalstruktur sind vertikal verlaufende Bündel aus miteinander lösbar verbundenen Stützenelementen, wobei die Geschossstützen durch Hinzufügen oder Entfernen von Stützenelementen einer Erweiterung oder Verkleinerung der Gesamtstruktur angepasst werden können, wobei die Wandelemente Außenwandelemente umfassen, die geschosshoch sind, und deren Längen an Kantenlängen der Bodenelemente angepasst sind. Der Erfindung liegt somit das technische Problem zugrunde, ein Gebäude und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, die die erwähnten Nachteile des Standes der Technik beseitigen, insbesondere ein Gebäude schaffen, das eine hohe Flexibilität während der Nutzungsdauer bietet.
Das technische Problem wird erfindungsgemäß durch ein Gebäude mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es wird ein modulares Gebäude, welches aus Grundelementen hergestellt ist, vorgeschlagen, wobei die Grundelemente Skelettstrukturelemente, aus denen eine Skelettstruktur gebildet ist, und Flächenelemente umfasst, die zumindest Wand-, Boden- und Deckenelemente umfassen und an der Skelettstruktur befestigt sind, wobei Skelettstrukturelemente lösbar aneinander zum Ausbilden der Skelettstruktur und die Flächenelemente an der Skelettstruktur und aneinander lösbar verbunden sind. Bei einer Herstellung eines modularen Gebäudes, welches aus Grundelementen hergestellt wird, ist somit vorgesehen, dass als Grundelemente Skelettstrukturelemente und Flächenelemente, die zumindest Wand-, Boden- und Deckenelemente umfassen, hergestellt und/oder bereitgestellt werden, und die Skelettstrukturelemente miteinander lösbar zu der Skelettstruktur und die Flächenelemente an der Skelettstruktur und/oder aneinander lösbar verbunden werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass einzelne Grundelemente auf einfache Weise miteinander kombiniert und nach einer Erstellung des Gebäudes auch wieder einfach entfernt oder durch andere ersetzt und ergänzt werden können. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, das Gebäude während der Nutzungsdauer flexibel an sich ändernde Bedürfnisse anzupassen. Als lösbar wird eine Verbindung angesehen, die ohne eine Beschädigung der Grundelemente gelöst werden kann, und diese nach dem Lösen der Verbindung für eine erneute Verwendung zu Verfügung stehen. Bevorzugte lösbare Verbindungsarten sind Verkeilen, Verspannen, Verschrauben, Verrasten, insbesondere formschlüssiges Verrasten, Ineinanderstecken. Als nicht lösbare Verbindung seien Schweißen, Betonieren und klassisches Mauern beispielhaft genannt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Skelettstruktur vertikal ausgerichtete Stützenelemente, die beabstandet voneinander an Knoten- und/oder Eckpunkten eines Musters angeordnet sind, welches sich bei einer aneinander angrenzenden Anordnung von Bodenelementen zur Ausbildung zumindest einer unteren Geschossfläche ergibt, wobei die Bodenelemente an den vertikalen Stützelementen gelagert sind. Hierdurch wird eine einfache Skelettstruktur geschaffen.
Besonders bevorzugt umfasst die Skelettstruktur keine Querverstrebungen zwischen den einzelnen vertikal ausgerichteten Stützenelementen. Dies bedeutet, dass die vertikal ausgerichteten Stützenelemente bei einer solchen Ausführungsform in der Skelettstruktur nicht miteinander verbunden sind. Es wird somit eine Skelettstruktur geschaffen, die voneinander beabstandet an geordnete und nicht über Skelettstrukturelemente miteinander verbundene vertikal ausgerichtete Stützelemente umfasst. Hierdurch ist es einfach möglich neue vertikal ausgerichtete Stützelemente zu der Skelettstruktur zuzufügen oder von dieser zu entfernen, wenn das Gebäude angepasst werden soll. Durch ein Zufügen oder Entfernen von vertikalen Stützelementen kann eine untere Geschossfläche einfach verändert werden, indem entsprechende Bodenelemente zugefügt oder entfernt werden. Eine Grundfläche des Gebäudes kann somit einfach variiert werden.
Um die Flexibilität zu steigern und eine Montierbarkeit zu erleichtern sind oder werden die Stützenelemente aus Skelettstrukturelementen zusammengesetzt, die miteinander lösbar, insbesondere durch Schraubverbindungen, miteinander verbunden sind. Die einzelnen Skelettstrukturelemente sind Grundelemente, die vorzugsweise von einer menschlichen Person getragen und bewegt werden können. Dadurch dass die Stützenelemente aus mehreren Skelettstrukturelementen zusammengesetzt sind, wird ein Transport zu dem Errichtungsort und am Errichtungsort erleichtert.
Für die Flächenelemente ist es wünschenswert, dass diese in aufeinander abgestimmten Abmessungen bereitgestellt bzw. hergestellt werden. Die Herstellung erfolgt in einem industriellen Fertigungsprozess örtlich getrennt von dem Errichtungsort des Gebäudes. Hierdurch können Produktivitätszuwächse und eine verbesserte Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung erreicht werden.
Die Fertigung der Flächenelemente, die die Decken-, Boden-, und Wandelemente umfassen, erfolgt so, dass diese oberflächenfertig ausgebildet werden bzw. sind. Oberflächenfertig bedeutet, dass die Oberflächen, die für den bestimmungsgemäßen Gebrauch vorgesehene und benötigte Beschaffenheit aufweisen. Bodenelemente weisen an einer Oberseite beispielsweise einen Fußbodenbelag, beispielsweise Dielen, Parkett oder Ähnliches auf. Wandelemente, die als Außenwand vorgesehen sind und als Außenwandelemente bezeichnet werden, weisen auf der Außenseite eine witterungsbeständige Oberfläche und ein einer Innenseite beispielsweise eine ebene verputzte und gegebenenfalls farbig ausgestaltete Oberfläche auf. Die Innenseite kann auch eine Holztäfelung, eine Raufasertapete, Struktur- oder Textiltapete oder einen Rauputz aufweisen. Deckenelemente sind, wenn sie als Geschossdecken in einem mehrgeschossigen Gebäude vorgesehen sind, an einer Unterseite beispielsweise mit glatten Oberfläche oder einer Täfelung versehen und an einer Oberseite mit einem Fußbodenbelag. Dachdeckenelemente weisen beispielsweise eine witterungsbeständige Oberseite auf.
Zusätzlich sind zumindest die Außenwandelemente vorzugsweise mit Türen und Fenstern versehen.
Die Flächenelemente sind oder werden ferner so ausgebildet, dass sie bereits Installationselemente umfassen. Installationselemente können elektrische Leitungen für eine Strom- und/oder Datenübertragung, Glasfaserkabel, Wasser-, Gas- und Abwasserleitungen und sonstige Versorgungsleitungen umfassen. Ferner können Schalter, Aus- und Einlässe Absperrvorrichtungen, Verzweigungsvorrichtungen usw. vorgesehen sein.
Vorzugsweise sind die Flächenelemente so ausgebildet, dass die Installationselemente Anschlüsse umfassen, die ein Verbinden der Installationselemente aneinander angrenzender Flächenelemente ermöglichen.
Alternativ oder zusätzlich können die Wandelemente entlang oder benachbart zu einer oder mehreren Kanten kanalartige parallel zu der entsprechenden Kante verlaufende Aussparungen umfassen, um Installationen aufzunehmen. Diese kanalartigen Aussparungen werden vorzugsweise mit Abschlussleisten verdeckt.
Ein Anschließen und/oder Verteilen und/oder Zusammenführen der Versorgungsleitungen wird vorzugsweise über ein unter den Bodenelementen befindliches vorzugsweise mindestens kriechhohes Installationsgeschoss vorgenommen. Daher werden die Bodenelemente vorzugsweise aufgeständert.
Eine Gründung erfolgt über Gründungselemente. Diese sind oder werden vorzugsweise beabstandet voneinander und getrennt auf dem Baugrund, der grob vorgeebnet und verdichtet wird, angeordnet oder in den Baugrund eingelassen. Ein Einlassen in den Baugrund ist in der Regel bei den außen gelegenen Gründungselementen notwendig, um eine Frostsicherheit zu gewährleisten. Weist der Baugrund eine ausreichende Tragfähigkeit auf, können Stahlplatten als Gründungselemente dienen, auf denen die Stützenelemente, insbesondere die Installationsgeschossstützen angeordnet werden. Nur wenn geologische Bedingungen dieses erfordern, können die Gründungselemente als Tiefgründungen ausgeführt sein oder werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Stützenelemente längenverstellbare Installationsgeschossstützen, um die Bodenelemente beabstandet von den Gründungselementen oder einem Baugrund aufzuständern und ungleiche Höhen der Gründungselemente oder des Baugrunds auszugleichen. Bei einer Ausführungsform umfassen die Instalationsgeschossstützen zwei Gewindehülsen mit gegenläufigen Gewinden und einen entsprechenden zweiteiligen Gewindestab auf, der zwischen den Gewindehülsen angeordnet ist oder wird. Über eine Längenverstellbarkeit können im Laufe der Nutzungsdauer auftretende Setzungen an einzelnen Gründungspunkten leicht ausgeglichen werden. Bei einer anderen Ausführungsform umfasst eine Installationsgeschossstütze ein hohles Rohr, auf dem drehbar gelagert eine Mutter mit einem Innengewinde aufliegt, in dem ein so genannter GEWI-Stab 13 geführt ist, der ein zu dem Innengewinde passendes Außengewinde aufweist. Über eine Drehung der Mutter kann bei dieser anderen Ausführungsform ein Ein- und Ausfahren des GEWI-Stabs, d.h., eine Längenverstellung der Installationsgeschossstütze, bewirkt werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Gründungselemente auf Kreisen angeordnet. Auf diesen sind Stahlträger oder Schienenprofile angeordnet, die Vollkreise bilden. An einem unteren Ende der vertikal ausgerichteten Stützenelemente sind Räder befestigt, die auf den Stahlträgern oder Schienenprofilen gelagert sind, um das Gebäude drehen zu können. Das Gebäude ist vorzugsweise um eine im Innern des Gebäudes, bevorzugt durch eine Mitte einer Grundfläche, verlaufende vertikale Achse drehbar. Vorzugsweise sind Anschläge vorgesehen, die ein Drehen des Gebäudes auf einen Winkelbereich, beispielsweise 270°, beschränken. So kann eine Zu- und Abführung der Versorgungsleitungen über flexible Leitungen auf einfache Weise realisiert werden. Ein solches Gebäude, an dem auch Solarthermische oder Fotovoltaikelemente angeordnet sein können, kann so einem Sonnenstand nachgeführt werden. Bei einer solchen Ausführungsform liegt das Installationsgeschoss bevorzugt oberhalb des umgebenden Geländeniveaus.
Um auch nach einer Errichtung des Gebäudes eine flexible Umgestaltung vornehmen zu können und die verbauten Grundelemente erneut verwenden zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Flächenelemente nur in einer begrenzten Anzahl von Umrissformen und Abmessungen, d.h. standardisiert, gefertigt werden. Bevorzugt weisen die Bodenelemente alle dieselbe geometrische Grundform auf.
Als bevorzugte Grundform für die Bodenelemente hat sich die Form eines gleichschenkeligen, rechtwinkeligen Dreiecks erwiesen. Die maximalen Abmessungen sind vorzugsweise so gewählt, dass die dreieckförmigen Bodenelemente mit einem LKW transportiert werden können. Somit sind Hypotenusenlängen von 5 m bis 6 m ohne Schwierigkeiten realisierbar.
Vorzugsweise sind die Wandelemente geschosshoch und deren Längen an Kantenlängen der Bodenelemente angepasst. Eine Herstellung solcher Wandelemente erfolgt bei Verwendung von gleichschenkeligen rechtwinkeligen dreieckförmigen Bodenelementen in zwei Längen, die an eine Hypotenusenlänge und an eine Kathedenlänge der Bodenelemente angepasst sind.
Soll eine Grundfläche oder untere Gebäudefläche stärker variierbar sein, so können auch unterschiedliche geformte und oder unterschiedliche Abmessungen aufweisende Flächenelemente verwendet werden. Werden gleichschenkelig rechtwinkelige dreieckförmige Bodenelemente verwendet, so können diese in zwei Größen erzeugt werden oder verwendet sein, wobei vorzugsweise eine Hypotenusenlänge der kleineren Bodenelemente einer Kathedenlänge der größeren Bodenelemente entspricht. Hierdurch kann eine Vielzahl von Grundflächengrößen, insbesondere von recheckigen Grundflächen, realisiert werden.
Da die Skelettstruktur vertikal ausgerichtete Stützenelemente umfasst, wird es bevorzugt, wenn die Deckenelemente dieselbe Form wie die Bodenelemente aufweisen. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass die Deckenelemente dieselben Abmessungen wie die Bodenelemente aufweisen.
Die Stützenelemente weisen bei einer bevorzugten Ausführungsform geschosshohe Geschossstützen auf, die jeweils auf einer unterhalb angeordneten Installationsgeschossstütze oder einer anderen Geschossstütze befestigt werden oder sind. Die Stützenelemente werden somit bevorzugt aus einer Installationsgeschossstütze und einer oder mehreren geschosshohen Geschossstützen gebildet. Eine Geschosszahl kann so variiert werden.
Um die Geschossstützen an den Installationsstützen befestigen zu können, umfassen die Installationsgeschossstützen Kopfplatten, die Befestigungsaufnahmen und/oder Befestigungselemente zum Befestigen von Geschossstützen und/oder Wand- und/oder Boden- und/oder Deckenelementen umfasst.
Die Geschossstützen weisen vorzugsweise Endplatten auf, auf denen entsprechend die Bodenelemente und Deckenelemente gelagert und befestigt sind.
Die Geschossstützen selbst umfassen jeweils ein oder mehrere miteinander verbundene Winkelprofile, deren Öffnungswinkel jeweils zu den Eckenwinkeln der Boden- und/oder Deckenelemente korrespondieren, die an der entsprechenden Geschossstütze gelagert werden. Dadurch dass die Geschossstützen aus einzelnen Winkelprofilen zusammengesetzt werden, wird eine Handhabbarkeit gesteigert. Die Nutzung von Winkelprofilen, deren Öffnungswinkel an die Eckenformen und -Abmessungen der Boden und Deckenelemente angepasst sind, erhöhen eine Stabilität des Gebäudes. Dieses gilt insbesondere bei Ausführungsformen, bei denen die vertikal ausgerichteten Stützenelemente nicht über andere Skelettstrukturelemente miteinander verbunden sind. Insbesondere bei einer solchen Ausführungsform erfolgt eine Aussteifung des Gebäudes über die Flächenelemente, die in der Regel darüber hinaus selbsttragend in dem Sinne, dass sie ihr Eigengewicht tragen und nicht direkt auf andere Flächenelemente ablasten, ausgestaltet werden oder sind. Zumindest die Flächenelemente, die zur Aussteifung verwendet werden, sind somit tragend ausgebildet. Sie tragen ihr Eigengewicht, Verkehrs- und Aussteifungslasten.
Entsprechend weisen die Ecken der Boden- und Deckenelemente vorzugsweise Aussparungen auf, die einer Profilstärke der Winkelprofile entsprechen, aus denen die Geschossstützen gebildet sind. So ist eine Anordnung der einzelnen Boden- und Deckenelemente auf Stoß nebeneinander möglich.
Um eine gute Abdichtung der einzelnen Flächenelemente gegeneinander zu erreichen, weisen die an Kantenflächen an denen sie mit anderen Flächenelementen flächig anstoßen vorzugsweise elastisch ausgebildete Dichtungen auf.
Während die Boden- und Deckenelemente auf oder in die vertikal ausgerichteten Stützenelemente, vorzugsweise eingreifend in die Winkelprofile der Geschossstützen, auf oder eingelegt sind und an den Stützenelementen befestigt sind, werden oder sind die Außenwandelemente horizontal zwischen die Boden- und Deckenelemente zwischen die Geschossstützen eingefügt und an den Geschossstützen befestigt. Auch die Wandelemente dienen insbesondere bei Ausführungsformen, bei denen die Stützenelemente nicht über Skelettstrukturelemente verbunden sind, einer weiteren Aussteifung des Gebäudes.
Die Außenwandelemente werden oder sind so gefertigt, dass sie mit einer Außenseite bündig abschließende Vorsprünge aufweisen, die seitlich die Winkelprofile der Geschossstützen übergreifen, in die das angrenzende Boden- und/oder Deckenelement eingreift, und unten das angrenzende Bodenelement oder Deckenelement übergreift.
Die Innenwandelemente sind vorzugsweise an den Boden und Deckenelementen befestigt. Vorzugsweise werden diese lösbar zwischen den Boden und den Deckenelementen verkeilt oder über Winkel befestigt.
Um einzelne Geschossstützen in einem Geschoss einzusparen, kann die Skelettstruktur ein Hängewerk in einem darüber liegenden Geschoss umfassen. So können größere stützenfreie Räume in dem unteren Geschoss geschaffen werden.
Als Dach wird eine Flachdachkonstruktion realisiert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Flachdach weisen die Dachdeckenelemente vorzugsweise umlaufende Aufkantungen auf. Ein durch die umlaufenden Aufkantungen seitlich und durch eine Grundfläche nach unten begrenzter Raum ist oder wird vorzugsweise flüssigkeitsdicht abgedichtet und nach oben durch eine Folie als Flüssigkeitsspeicher abgedichtet. Die Folie umfasst vorzugsweise eine mittig angeordnete fluiddurchlässige Öffnung umfasst, wobei um oder benachbart zu der fluiddurchlässigen Öffnung ein Schwimmkörper angeordnet ist. Die Folie wird so ausgestaltet, dass sie, wenn der Flüssigkeitsspeicher leer ist trichterförmig durchhängt. Ist der Wasserspeicher gefüllt, so schwimmt der Schwimmkörper auf, so dass die Folie ein von der Mitte zu den Seiten abfallendes Dach über den Wasserspeicher bildet, so dass das Wasser zu den Seiten abläuft.
Um ein Eindringen von Blättern und anderen Festbestandteilen in den Wasserspeicher zu vermeiden, ist oder wird die fluiddurchlässige Öffnung bei einer Ausführungsform mit einem Filter, vorzugsweise einem Vliesfilter, gegen ein Eindringen von Feststoffen abgedichtet ist. Dieser ist vorzugsweise in einer Halterung auswechselbar angeordnet.
Die vorgefertigten Wandelemente, insbesondere Außenwandelemente, werden oder sind zumindest teilweise mit Türen und/oder Fenstern versehen.
Ein zwischen dem Baugrund und den Bodenelementen existierender Freiraum ist oder wird zu den Seiten abgedichtet und als Installationsgeschoss zum Zuführen und Abführen und/oder Verteilen und/oder Zusammenführen von Gas, Wasser, Abwasser und/oder Strom verwendet wird.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert hierbei zeigen:

Fig. 1: eine schematische Übersicht einer Ausführungsform eines modularen Gebäudes;
Fig. 2: eine schematische Darstellung einer Installationsgeschossstütze;
Fig. 3: eine schematische Darstellung eines Winkelprofils;
Fig. 4: eine schematische Darstellung eines Bodenelementes;
Fig. 5: eine schematische Darstellung eines weiteren Winkelprofils;
Fig. 6: eine schematische Ansicht eines Außenwandelementes;
Fig. 7: eine schematische Darstellung einer Gebäudeecke;
Fig. 8: eine schematische Darstellung eines weiteren Außenwandelementes;
Fig. 9: eine schematische Darstellung einer weiteren Gebäudeecke eines eingeschossigen Gebäudes;
Fig. 10: eine schematische Darstellung einer Gebäudeecke eines zweigeschossigen Gebäudes; und
Fig. 11: eine schematische Ansicht eines Gebäudes, bei dem Geschossstützen durch eine Hängekonstruktion ersetzt ist.

In Fig. 1 ist schematisch eine Ausführungsform eines modularen Gebäudes 1 gezeigt. Es umfasst Gründungselemente 2 auf denen Stützenelemente 3 angeordnet sind, die eine Skelettstruktur bilden. Die Stützenelemente 3 umfassen Installationsgeschossstützen 4 und Geschossstützen 5.
An den Stützenelementen 3, vorzugsweise an den Geschossstützen 5, sind eine dreieckige Grundform aufweisende Bodenelemente 6 gelagert und befestigt. Ebenso sind an den Stützenelementen 3, vorzugsweise an den Geschossstützen 5, Deckenelemente 7 gelagert und befestigt. Die Deckenelemente 7 weisen dieselbe Grundform (Grundfläche) wie die Bodenelemente 6 auf. Diese Grundform weist in der beschriebenen Ausführungsform eine gleichschenkelige rechtwinkelige Dreiecksgrundfläche auf. Die Boden- und Deckenelemente können auch eine andere geometrische Grundfläche besitzen, beispielsweise rechteckig, quadratisch, trapezförmig usw. ausgebildet sein. Bevorzugt weisen jedoch alle Bodenelemente und alle Deckenelemente dieselbe Form auf. Ferner sind die Abmessungen so gewählt, dass ausreichend große stützenfreie Innenräume realisierbar sind und andererseits die einzelnen Boden- und Deckenelemente auf normalen LKW zu einem Errichtungsort transportiert werden können.
Seitlich werden oder sind zwischen die Bodenelemente 6 und Deckenelemente 7 und zwischen die Stützenelemente 3 zumindest Außenwandelemente 8 eingefügt. Diese werden zumindest an den Stützenelementen 3, gegebenenfalls auch an den Deckenelementen 7 oder Bodenelementen 6, befestigt. Die Bodenelemente 6, die Deckenelemente 7 und die Außenwandelemente 8 gehören zu den so genannten Flächenelementen. In Fig. 1 sind ein Bodenelement 6, ein Deckenelement 7 und ein Außenwandelement 8 durch eine Schraffur hervorgehoben und jeweils nur dieses ist mit einem Bezugszeichen versehen.
Zwischen den Bodenelementen 6, die über die Installationsgeschossstützen 4 aufgestelzt oder aufgeständert sind, und einem Baugrund 9 ist ein Installationsgeschoss ausgebildet, das vorzugsweise eine Kriechhöhe aufweist und zu den Seiten abgedichtet wird. Hierfür können spezielle Installationsgeschosswände (nicht dargestellt), die beispielsweise als vertikale Schürzen aus Dämmmaterial auf einer Tragschicht aus Blech oder Kunststoff ausgebildet werden oder sind, vorgesehen sein. Ebenso kann eine Abdichtung über eine Anschüttung von Erdreich um das Gebäude 1 erfolgen, da meistens die oberen Bodenschichten, wie unten erläutert wird, ohnehin abgetragen werden. Somit liegt dieses Installationsgeschoss in der Regel ganz oder teilweise unterhalb eines umgebenden Geländeniveaus. Das Installationsgeschoss wird jedoch bekriechbar oder begehbar gehalten. Die Zugänglichkeit für Reparaturen oder Änderungen sollte gewährleistet sein.
Zumindest die Bodenelemente 6 und die Deckenelemente 7 sind jeweils tragend ausgebildet. Vorzugsweise sind auch die Außenwandelemente 8 selbsttragend im Sinne, dass sie ihr Eigengewicht tragen, ausgestaltet. Gemeinsam dienen sie zur Aussteifung des Gebäudes. Somit sind die Außenwandelemente 8 nicht nur selbsttragend im engeren Wortsinn sondern tragend, da sie auch zur Aufnahme von Aussteifungslasten und/oder Windlasten ausgebildet sind.
Die Errichtung eines Gebäudes soll im Folgenden detaillierter beschrieben werden.
Vorzugsweise nach einem Abschieben des Mutterbodens wird ein Baugrund 9 in der Regel nachverdichtet und planiert. Gegebenenfalls wird eine Ausgleichsschicht aus Kies aufgebracht. Die Gründung des Gebäudes erfolgt nur durch Einzelstützungen in den Knoten- und Eckpunkten 10 eines Musters, das sich durch ein Ausfüllen oder Ausbilden der untersten Geschossfläche mit Hilfe der Bodenelemente 6 ergibt, die mit ihren Kanten aneinander angrenzen. Bei tragfähigem Baugrund, auch bei größerer Setzungsempfindlichkeit und langfristigen Setzungsprozessen erscheinen ausgesteifte Stahlplatten mit entsprechendem Korrosionsschutz, deren Standardfläche sich aus dem unteren Grenzwert der Tragfähigkeit der am weitesten verbreiteten Baugrundarten ergibt, als Gründungselemente 2 zweckmäßig. In Abhängigkeit von der Frostveränderlichkeit und Beschaffenheit des Baugrundes 9 sind die Gründungselemente 2 in frostsicherer Tiefe einzugraben. Dies betrifft grundsätzlich nur die Gründungselemente an außen liegenden Eck- und Knotenpunkten 10, da das Installationsgeschoss ohnehin frostfrei gehalten werden muss. Die vorzugsweise als Stahlplatten ausgebildeten Gründungselemente 2 der innen liegenden Stützenelemente 3 können auf die Oberfläche des tragfähigen Baugrunds 9 abgelegt werden. Die als Stahlplatten ausgebildeten Gründungselemente 2 können dementsprechend mehrfach verwendet oder versetzt werden.
Auf den als Stahlplatten ausgebildeten Gründungselementen 2 sind die Installationsgeschossstützen 4 angeordnet. Die Installationsgeschossstützen 4 sind längenverstellbar ausgebildet und dienen zur Realisierung einer frostsicheren Erdüberdeckungstiefe und Installationsgeschosshöhe sowie dem Ausgleich von Ungenauigkeiten der Höhe der Gründungsebene und von Setzungen. Die Installationsgeschossstützen können beispielsweise eine untere und eine obere Gewindehülse mit Rechts- bzw. Linksgewinde (oder umgekehrt) und einen entsprechend zweiteiligen Gewindestab umfassen. Eine Drehung des Gewindestabs ändert eine Länge der entsprechenden Installationsgeschossstütze.
Eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Skelettstrukturelements ist in Fig. 2 schematisch dargestellt, bei der eine Installationsgeschossstütze 4 integral mit dem als Stahlplatte ausgebildeten Gründungselement 2 ausgebildet ist. Die Installationsgeschossstütze 4 umfasst ein hohles Rohr 11, auf dem drehbar gelagert eine Mutter 12 mit einem Innengewinde aufliegt. In dem Innengewinde ist ein so genannter GEWI-Stab 13 geführt, er ein zu dem Innengewinde passendes Außengewinde aufweist. Über eine Drehung der Mutter 12 kann ein Ein- und Ausfahren des GEWI-Stabs 13 bewirkt werden.
An einem dem Gründungselement 2 gegenüberliegenden Ende ist eine Kopfplatte 14 angebracht. Die Kopfplatte 14 ist vorzugsweise achteckig ausgestaltet und weist Befestigungselemente und/oder -öffnungen auf, an denen die Geschossstützen und oder Flächenelemente des Gebäudes befestigt werden können. In der dargestellten Ausführungsform weist die Kopfplatte 14 Durchgangsöffnungen 15 auf.
Bei ungünstigen Baugrundverhältnissen können an den Eck- und Knotenpunkten beispielsweise Verbundpfähle mit Traggliedern aus BSt 500 S-GEWI nach DIN 4128 tief gegründet werden. Andere Bohrpfähle sowie Stahl- oder Stahlbetonrammpfähle können ebenfalls genutzt werden. Auch bei Tiefgründung wird bevorzugt eine Vorrichtung zur nachträglichen Höhenverstellung eingebaut.
Beim Einbau oder bei der Herstellung der Gründungselemente müssen Abstandslehren (z.B. Rohre mit gequetschten Enden und Bohrungen in genauem Abstand) verwendet werden, um die Passgenauigkeit bei der Montage der weiteren Elemente zu gewährleisten.
Bei geeigneten Grundrissen oder entsprechenden Verstärkungen der Skelettstruktur können bei einer Ausführungsform (nicht dargestellt) die Gründungselemente auch in einem oder mehreren Kreisen angeordnet werden, auf denen Stahlträger mit Schienenprofilen befestigt werden. Auf diesen Stahlträgern oder Schienenprofilen laufen Stahlräder mit Eisenbahn- oder Kranradprofil, die an den an den Eck- und Knotenpunkten vorgesehenen Stützenelementen bzw. den Verstärkungen der Skelettstruktur befestigt sind, und schaffen so die Möglichkeit der Drehbarkeit des gesamten Gebäudes (mit Ausnahme der Gründungselemente) (z.B. dem Sonnenstand folgend). Die Drehung erfolgt vorzugsweise um eine durch ein Inneres des Gebäudes verlaufende vertikale Achse. Die Achse verläuft bevorzugt durch eine Mitte einer Grundfläche des Gebäudes. Bei einer eingeschränkten Drehbarkeit über etwa nur 270° und nächtlicher Zurückführung in die Ausgangslage ist auch das Problem der Anschlüsse an die Ver- und Entsorgungssysteme einfach lösbar. Eine Höhenverstellung der Stützenelemente ist nicht erforderlich, jedoch müssen die Schienenprofile oder Stahlträger horizontal eben ausgerichtet sein. In einem solchen Fall sind somit vorzugsweise höhenverstellbare Elemente zwischen den Gründungselementen und den Stahlträgern oder Schienenprofilen angeordnet.
Auf den Kopfplatten 14 der Installationsgeschossstützen 4 werden die Geschossstützen 5 befestigt. Eine Geschossstütze 5 umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Winkelprofile 16, die aneinander und an der Kopfplatte 14 befestigt werden, vorzugsweise verschraubt werden. Ein beispielhaftes Winkelprofil 16 ist in Fig. 3 dargerstellt. Das Winkelprofil 16 ist geschosshoch ausgebildet oder aus mehreren Winkelprofilelementen zusammengesetzt. Die einzelnen Winkelprofilelemente können hier bei über Steckverbindungen oder Verschraubungen miteinander verbunden werden. Ein von dem Winkelprofil 16 eingeschlossener Winkel α entspricht einem Winkel einer Ecke eines Bodenelements und eines Deckenelements, die an der Winkelstütze gelagert werden. Hierfür sind eine untere Endplatte 17 und eine obere Endplatte 18 an dem Winkelprofil 16 befestigt, vorzugsweise angeschweißt. Auch andere Fügetechniken können verwendet werden. Die untere Endplatte 17 weist einen Dorn 19 auf. Dieser ist für ein Eindringen in eine entsprechende Aufnahmeöffnung 20 in einer Ecke 21 des Bodenelements 6 vorgesehen, das auf der unteren Endplatte 17 gelagert wird. Ein solches Bodenelement 6 ist schematisch exemplarisch in Fig. 4 dargestellt. Zu erkennen sind die Aufnahmeöffnungen 20 in den Ecken 21.
Die untere Endplatte 17 des Winkelprofils 16 weist ferner ein Durchgangloch 22 auf, welches zum Verschrauben des Winkelprofils 16 mit der Kopfplatte 14 der Installationsgeschossstütze 4 zum Erstellen des Stützenelements 3 vorgesehen ist.
Die obere Endplatte 18 umfasst zwei nebeneinander angeordnete Durchgangslöcher 23, 24, die relativ zu Schenkeln 25,26 des Winkelprofils 16 identisch wie der Dorn 19 und das Durchgangsloch 22 auf der unteren Endplatte 17 angeordnet sind. Das einer Spitze 27 des Winkelprofils 16 zugewandte Durchgangsloch 23 korrespondiert somit mit dem Dorn 19 und ist vorgesehen, ein Befestigungselement (nicht dargestellt) zum Befestigen eines Deckenelements aufzunehmen. Das Durchgangsloch 23 kann mit einem Innengewinde versehen sein. Alternativ kann vorgesehen sein, dass ein Deckenelement analog zu dem Bodenelement nach Fig. 4 Aufnahmeöffnungen umfasst, die ein Innengewinde zum Aufnehmen einer Schraube aufweisen. Die Schraube kann dann von unten durch das Durchgangsloch 23, welches in einem solchen Fall ohne ein Innengewinde ausgestaltet ist, in die Aufnahmeöffnung des Deckenelements geführt und verschraubt werden.
Das weiter außen gelegene Durchgangsloch 24 ist zum Verschrauben des Winkelprofils 16 mit einem weiteren Winkelprofil einer nächsten Geschossstütze vorgesehen. Hierbei kann es vorgesehen sein, eine Zwischenplatte (nicht dargestellt), die korrespondierend zu der Kopfplatte 14 ausgestaltet ist, vorzusehen.
Während das in Fig. 3 dargestellte Winkelprofil 16 einen Winkel α von 45° zwischen seinen Schenkeln 25, 26 einschließt, ist in Fig. 5 ein weiteres Winkelprofil 16' dargestellt, das einen Winkel α' von 90° zwischen seinen Schenkeln 25', 26' einschließt. Einander entsprechende technische Merkmale sind in den Fig. 3 und 5 mit demselben Bezugszeichen versehen, wobei den Bezugszeichen, die sich auf Fig. 5 beziehen, ein Apostroph angefügt ist. Außer dem eingeschlossenen Winkel unterscheiden sich die Winkelprofile 16 und 16' dadurch, dass das weitere Winkelprofil 16' zwei Durchgangslöcher 22' in der unteren Endplatte 17 und entsprechend zwei Durchgangslöcher 24' in der oberen Endplatte 18' aufweist.
Die Winkelprofile 16, 16' und die Kopfplatte 14 sowie deren entsprechende Durchgangslöcher 22, 22' und Durchgangsöffnungen 15 korrespondieren miteinander. Sie weisen denselben Abstand von einer Mitte 28 der Kopfplatte 14 beziehungsweise der Spitze 27, 27' des Winkelprofils 16, 16' auf und sind unter demselben Winkelraster bezogen auf die Mitte 28 bzw. die Spitze 27' angeordnet.
Wie oben bereits erwähnt, werden die Bodenelemente 6 in die Geschossstützen 5 bzw. deren Winkelprofile 16, 16' eingelegt und Deckenelemente 7 entsprechend auf diesen aufgelegt. Die Ecken weisen vorzugsweise Aussparungen (nicht dargestellt) auf, deren Abmessungen und Tiefen den Abmessungen und Stärken der Schenkel 25, 26, 25', 26' der Winkelprofile 16, 16' entsprechen. So können die einzelnen Bodenelemente 6 und Deckenelemente 7 jeweils ohne Zwischenräume aneinander gefügt werden. Die Bodenelemente 6 und Deckenelemente 7 liegen an ihren Ecken 21 auf den Endplatten 17, 18 auf. Durch die in die Durchgangslöcher 22 eingreifenden Dorne 19 ist sichergestellt, dass die Stützenelemente 3 ihre definierten Abstände zueinander behalten.
Die Flächenelemente umfassen die Bodenelemente 5, Deckenelemente 7 und Außenwandelemente 8. Für die Bodenelemente 6 und Deckenelemente 7 wird als Grundflächenform ein gleichschenkeliges, rechtwinkeliges Dreieck bevorzugt. Die Außenwandelemente 8, von denen eines exemplarisch in Fig. 6 dargestellt ist, weisen eine rechteckige Grundflächenform auf.
Das Außenwandelement 8 umfasst einen Zentralbereich 29 und einen Vorsprung 30, der sich über die untere Seite 33 und seitliche Seiten 34 des Zentralbereichs 29 erstreckt. An einer Außenseite schließt der Vorsprung 30 bündig mit einer Außenfläche des Zentralbereichs 29 des Außenwandelements 8 ab.
Eine Seitenlänge einer Unterkante 35 und einer Oberkante 36 des Außenwandelements 8 (einschließlich des Vorsprungs 30) ist an die Länge einer Hypotenusenseite 31 oder die Länge einer Kathedenseite 32 der Bodenelemente 6 angepasst (vergleiche Fig. 3). Eine Länge der unteren Seite 33 des Zentralbereichs 29 ist so bemessen, dass diese einem freien Abstand zwischen zwei benachbarten Geschossstützen 5 entspricht. Eine Länge der seitlichen Seiten 34 des Zentralbereichs 29 entspricht der Geschosshöhe. Der Vorsprung 30 ist so ausgestaltet dass er unten ein Bodenelement 6 oder Deckenelement 7 (einer Geschossdecke) überspannt und seitlich jeweils das Winkelprofil 16, 16', in oder an dem das angrenzende Bodenelement 6 und/oder angrenzende Deckenelement 7 gelagert ist.
Die einzelnen Grundelemente werden in einem industriellen Fertigungsprozess weitgehend vorgefertigt. Insbesondere die Flächenelemente werden weitestgehend vorgefertigt zu dem Errichtungsort geliefert.
Die Bodenelemente 6 und Deckenelemente 7 sind vorzugsweise geometrisch und hinsichtlich ihrer Grundflächen gleich. Sie können also wirtschaftlich in hohen Stückzahlen im Werk produziert werden. Besonders geeignet sind als Boden- oder Deckenelemente

Holzrahmenplatten gegebenenfalls mit statisch mitwirkenden Beplankungen und eingebauter Dämmung,
Stahlbetonkassettenplatten, oder
Bewehrte Leicht- oder Porenbetonplatten mit konstanter Dicke.

Auf bzw. unter die inneren Strukturelemente werden die Dämm- und Nutzschichten und ggf. Verkleidungen ebenfalls im Werk nutzungsfertig aufgebracht. Erforderliche Wärmedämmung wird bei den Stahlbetonkassettenplatten oberseitig auf- und bei den Holzrahmenplatten eingebracht.
Grundsätzlich gilt das vorher Beschriebene auch für die Deckenelemente, die ein Dach ausbilden, zumindest wenn die Deckenelemente ein Flachdach ausbilden.
Eine Grundfläche der Dachdeckenelemente entspricht in der Regel der der Bodenelemente. An den Rändern der Dachdeckenelemente werden jedoch vorzugsweise Aufkantungen befestigt oder ausgebildet. Die Auflagerung erfolgt je nach Steifigkeit der gewählten inneren Struktur des Dachdeckenelementes entweder vorzugsweise punktförmig an den Ecken oder linienförmig entlang des Umfangs.
Die Außenwandelemente 7 werden ebenfalls vollständig und oberflächenfertig im Werk hergestellt. Als Materialien bieten sich an:

Holzrahmenplatten mit eingebauter Dämmung
Leicht- oder Porenbetonplatten
Mehrschichtenplatten aus unterschiedlichen Trag-, Dämm- und Wetterschutzschichten

Die Außenwandelemente 7 werden bei den bevorzugten Ausführungsformen zur Gebäudeaussteifung herangezogen.
Heizungs-, Lüftungs-, Sanitär- und Elektroinstallation werden vorzugsweise ebenfalls vorgefertigt und eingebaut und am Errichtungsort nur noch verbunden und angeschlossen. Installationen können aber auch in Kanälen, die vorzugsweise an oder nahe den Unterseiten des Zentralbereichs als parallel zu dieser verlaufende Aussparungen in allen Wandelementen ausgebildet werden, verlegt und bei Bedarf geändert werden. Nach der Deckenverlegung werden vor Ort nur noch Fugenprofile eingebaut.
Sowohl bei den Fenster- und Türöffnungen in den Elementen als auch bei der fertigen Elektro- oder sonstigen Installation werden vorzugsweise (preisgünstigere) Standardvarianten gefertigt. Es kann jedoch auch jegliche Sonderanfertigung hergestellt werden. Eine Besonderheit gibt es bei der Vollverglasung der gesamten Rasterfläche zwischen zwei benachbarten Stützenelementen 3. Die Verglasungselemente bestehen aus einem stabilen Grundrahmen aus möglichst schmalen Querschnitten und darin befestigter, ggf. teilweise zu öffnender oder verschieblicher Teilelemente, die per Hand versetzbar sein sollten, um problemlose Wechsel z.B. zwischen Winter und Sommer also zwischen Nutzung als Wintergarten und Terrasse bzw. Loggia zu ermöglichen.
Die Außenwandelemente werden von außen horizontal montiert und mit den Stützen lösbar (z.B. verschraubt oder verkeilt) verbunden. Fig. 7 zeigt schematisch eine ein rechtwinkeliges Winkelprofil 16' umfassende Geschossstütze 5, an der zwei Außenwandelemente 8 befestigt sind bzw. werden. Die Außenwandelemente 8 umfassen innere Strukturelemente 37, an denen eine äußere Wetterschutzschicht 38 und innere Schichten 39 befestigt sind. Die Vorsprünge 30 übergreifen das Winkelprofil 16'. Zwischen dem Winkelprofil 16' und den Vorsprüngen 30 ist jeweils eine elastische Dichtschicht 51 angeordnet. Zwischen der äußeren Wetterschutzschicht 38 und den inneren Schichten 39 können weitere Schichten, beispielsweise Dämmschichten, Installationen usw. angeordnet sein. In der dargestellten Ausführungsform sind die Außenwandelemente 8 an dem Winkelprofil 16 durch Stifte 40 verkeilt und befestigt. Die Stifte 40 sind an einem Ende gelenkig mit einer Arretierhülse 41 verbunden. Durch Arretierungsöffnungen 42 können die Stifte 40 mit den Arretierungshülsen 41 in den jeweiligen Außenwandelementen 8 betätigt werden. Die Stifte 40 werden in einer Führung 43 in dem Skelettstrukturelement 37 geführt. In die Arretierhülse 41 kann eine Hebelstange 44 eingeführt werden. Die Arretierhülse 41 kann an Rändern 45 der Arretierungsöffnung 42 abgestützt werden, so dass über eine Schwenkbewegung der Hebelstange 44 eine Befestigung des Stifts 40 (Verschwenken entlang der Pfeilrichtung 45) oder ein Lösen (Verschwenken entlang der Pfeilrichtung 46) bewirkt werden können. Die an Außenecken 47 durch die überstehende Wandelementdicke verursachten Fehlbereiche werden ebenfalls durch ein Fertigelement 48 geschlossen. Bei eventuell vorkommenden Innenecken z.B. bei Atrien müssen Sonderelemente mit mindestens einer seitlichen Gewändestütze und daran anschließender verkürzter Wandplatte zur Sicherstellung der horizontalen Montierbarkeit hergestellt werden. Ein in dem Winkelprofil 16' verbleibender Freiraum 49 kann zum Aufnehmen von Installationsleitungen genutzt werden.
Bei geringerem Anspruch an die Flexibilität können die Innenwände als herkömmliche Gipskarton-Ständerwände hergestellt werden. Flexibler sind allerdings vorzugsweise per Hand versetzbare Innenwandelemente, die zwischen Bodenelement und Deckenelement verspannt, lösbar verklebt oder mit beidseitigen Winkeln bzw. Scheuerleisten, die an das Deckenelement und das Bodenelement geschraubt werden, befestigt werden. Die schalldämmende Verbindung der Elemente erfolgt durch Einbau von dauerelastischem Material in Nuten an den Elementrändern. Neben den notwendigen Elementen, einem "Normalelement", mindestens zwei Eckelementen und dem Türelement, können auch unterschiedlichste Sonderelemente gefertigt werden. Eine Elementbreite von vorzugsweise ca. 1,25 m erscheint am zweckmäßigsten.
Die Installationen können hier ebenfalls werkseitig fertig eingebaut werden und über Steckverbinder miteinander verbunden bzw. angeschlossen oder durch vorgefertigte Kanäle an den Unterseiten der Elemente nachträglich eingebaut werden.
Als Materialien für Innenwandelemente sind Holz- oder Metallrahmen mit Beplankungen aus Gipskartonplatten oder Holzwerkstoffen (Sperrholz, Spanplatten, OSB-Platten usw.) am geeignetsten.
Die wirtschaftlichste Dachform ist ein Flachdach aus vorgefertigten Elementen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erhalten die Dachdeckenelemente, die grundsätzlich übrigen Deckenelementen entsprechen, umlaufend Aufkantungen 52, die exemplarisch in Fig. 9 und 10 zu erkennen sind, die jeweils eine Gebäudeecke schematisch zeigen. In Fig. 10 ist ein zweigeschossiges Gebäude 1' gezeigt. Die Wärmedämmung und Abdichtung bei Flachdächern werden ebenfalls schon im Werk aufgebaut. Benachbarte Aufkantungen 52 werden durch U-Profile überklemmt. Die Entwässerung erfolgt dann elementweise mit Fallrohren in den Stützenverkleidungen oder durch Kurzschluss der Dachdeckenelemente und Einleitung in wenige Fallrohre. Die Dachdeckenelemente mit Aufkantungen 52 bieten auch die Möglichkeit, Regenwasser als Brauchwasser aufzufangen und auf dem Dach zu speichern. Dazu werden beispielsweise die durch die Aufkantungen 52 gebildeten Tröge genutzt und mit einer Folie ausgekleidet. Kurz unter der Oberkante der Tröge wird eine zweite Folienebene ringsum an den Aufkantungen 52 befestigt. Diese zweite Folie hat in ihrer Mitte eine Öffnung mit einem Siebfilter, der vorzugsweise als Vliesfilter ausgebildet ist, und einem umlaufenden Schwimmkörper am Öffnungsrand. Bei leerem Speicher läuft das Regenwasser infolge des Durchhanges der oberen Folie durch die Öffnung, wo es zwischen den Folienebenen, vor Verschmutzungen geschützt, gespeichert wird. Bei vollem Speicher steigt der Schwimmkörper nach oben und das Regenwasser läuft zu den Dachdeckenelementrändern, wo es wie bei den oben beschriebenen "normalen" Dachdeckenelementen abgeleitet wird. Bei Nutzung von dunklen Folien kann das Brauchwasser auch erwärmt werden. Die Speicher haben Ableitungen in einer Dachdeckenelementecke, die innerhalb der Stützenverkleidungen in das Installationsgeschoss geführt, dort zusammengeschlossen werden. Von dort wird das Wasser den Verbrauchsstellen zugeführt wird. Bei Frostgefahr könnten die Speicher zusätzlich beheizt oder das Wasser ohne Speicherung vom Installationsgeschoss aus abgeleitet werden.
Ebenso können Solar- oder Photovoltaikelemente auf Flachdachelementen schon werkseitig aufgebracht werden. Dies ist auch möglich bei den zuvor beschriebenen Regenwasser speichernden Dachdeckenelementen.
Geeignete Baustoffe für die Dachdeckenelemente entsprechen denen der Geschossdecken.
Es können aber auch andere Dachformen wie Sattel-, Walm-, Zelt- oder Pultdächer realisiert werden. Dazu wird eine Hilfskonstruktion aus Stahl oder Holz errichtet, auf denen z.B. traditionelle Holzdachstühle abgesetzt werden. Dies verringert allerdings die Gesamtflexibilität des Gebäudes. Auch in diesem Fall erscheint jedoch der Aufbau von vereinheitlichten Solar- oder Photovoltaikanlagen sinnvoll, insbesondere wenn das Gebäude drehbar gelagert wird.
Um Treppen einzufügen, werden bei den favorisierten dreieckförmigen Boden- und Deckenelementen viertelgewendelte Treppen jeglicher Art bevorzugt. Die Treppen sollten allerdings aus mehreren Bauteilen bestehen, um auch hier eine gewisse, allerdings weniger häufig benötigte Flexibilität zu erhalten. Bei Herstellung von Sonderdeckenelementen mit speziellen Treppenaussparungen können die verschiedenartigsten Treppenformen und - bauarten eingesetzt werden. Ob Sonderelemente mit Treppenöffnungen zweckmäßig sind oder zur Treppendurchführung ganze Felder freigelassen werden, hängt von der Größe und Form der Grundelemente ab.
Eine mehrgeschossige Bauweise ist selbstverständlich möglich, wie aus Fig. 10 hervorgeht.
Zur Vergrößerung des stützenfreien Raumes können einzelne oder mehrere Geschossstützen auch entfallen und durch ein räumliches Hängewerk 50 ersetzt werden, wie dieses in Fig. 11 gezeigt ist, das auch als Auflagerung für traditionelle oder besondere Dachkonstruktionen genutzt werden kann.
Allgemein gilt, dass es während der Montage vorteilhaft oder notwendig sein kann, eine zwischenzeitliche Aussteifung des im Bau befindlichen Gebäudes und/oder der bereits monierten Grundelemente beispielsweise durch Schalungsstützen mit Erdnägeln vorzunehmen, die beispielsweise an den Stahlwinkelstützen der Geschossstützen angeschraubt werden.
Möglich ist auch die Herstellung aller Kanten der Skelettstruktur aus mittragenden Stahlprofilen, was ggf. die Montage erleichtert.
Mit dem beschriebenen Verfahren bzw. der beschriebenen Bauweise ist eine sehr große Vielfalt von Gebäuden herstellbar, obwohl nur eine sehr begrenzte Anzahl verschiedener, aber vollständig vorgefertigter Grundelemente notwendig ist. Die Skelettstruktur besteht vorzugsweise aus einzeln gegründeten Stahlstützen, die mit Flächenelementen aus unterschiedlichen Materialien und mit verschiedensten Oberflächen zu einem Gebäude ergänzt werden. Ebenso kann die Dachform variieren. Die Gebäude können mit hervorragender Wirtschaftlichkeit infolge von Großserienfertigung in energetischer Hinsicht auf einen herausragenden Stand gebracht werden, indem neben passivem Wärmeschutz auch z.B.
Sonnenenergie über in großen Stückzahlen wirtschaftlich hergestellte Solar- und Photovoltaikanlagen oder flexible Verglasungen, mit denen einfach funktionierende "Wärmefallen" realisiert werden können, direkt genutzt wird.
Aus wohnkultureller Sicht erscheint die systemimmanente Möglichkeit des Baus von Häusern mit Atrien (auch "echten" Atrien mit z.B. pyramidenförmigen oberen Verglasungen mit Schubstangen zum Öffnen und Schließen) und eventuellen umlaufenden Laubengängen, die in Abhängigkeit von der Jahreszeit ganz oder teilweise vertikal innen oder horizontal oben flexibel verglast werden, besonders interessant. Die hinsichtlich der Verbesserung des Wohnwerts und der Energieeffizienz nützliche Möglichkeit der Sonnennachführung des Gebäudes ist ein wichtiger Ansatz.
Sämtliche Bauteile der Häuser werden durchgängig unter Bedingungen der industriellen Serienproduktion mit allen ihren Möglichkeiten der Rationalisierung und Automatisierung sowie idealen Möglichkeiten der Qualitätskontrolle und -sicherung hergestellt. Selbst die einzig verbleibende, standortbedingte Unwägbarkeit, nämlich der Baugrund wird durch die jederzeit mögliche Höhenverstellung einzelner Auflagerungen der Stützenelemente in sehr vielen Fällen beherrschbar.
Infolge der äußerst einfachen, mit sehr geringen Fehlermöglichkeiten auch von Laien ausführbaren Montage und der extrem geringen Montagezeit, werden menschliche Schwächen und Witterungseinflüsse als Schadensursache praktisch beinahe ausgeschaltet. Der größte Vorteil liegt aber in der schier unbegrenzten Flexibilität der Gebäude. Dies beginnt bei der jederzeit mit geringem Aufwand möglichen Änderung der Größe des Gebäudes durch Hinzufügen oder Entfernen von Grundelementen bei möglicher Wiedernutzung z.B. vorhandener Außenwandelemente und damit einer Anpassung an den Raumbedarf oder die finanzielle Situation der Nutzer. Außenwand- und Deckenelemente können mit handbetriebenen und handverfahrbaren Montagehilfsgeräten bewegt werden. Die Flexibilität setzt sich fort in den Möglichkeiten der Anpassung an die Jahreszeiten, indem z.B. im Sommer als Loggien oder Terrassen genutzte Bereiche in der kalten Jahreszeit mit geringstem Aufwand in möglicher Handmontage bzw. mit den zuvor erwähnten Montagehilfsgeräten zu Wintergärten oder geschlossenen Räumen umgewandelt werden. Auch im Sommer offene Atrien können im Winter überdacht oder verkleinert werden. Ebenso ist die vollständige Demontage des gesamten Gebäudes und der unversehrte Wiederaufbau an einem anderen Standort einfach möglich.
Auch in energetischer Hinsicht bieten Gebäude der beschriebenen Bauweise eine Reihe von Vorteilen. So können z.B. die Herstellungskosten für Photovoltaik- und Solaranlagen infolge der möglichen Serienproduktion bei standardisierter Montage erheblich verringert und ggf. die Effizienz dieser Anlagen durch die mögliche Sonnennachführung des Gebäudes deutlich gesteigert werden. Der Bereich unterhalb der Gebäude kann zur Erdkopplung (evtl. unter zusätzlicher Nutzung der Gründungspfähle) von Wärmepumpen genutzt werden.
Bei all den genannten Vorteilen, deren Aufzählung keinesfalls vollständig ist oder sein kann, entsteht bei dieser Bauweise keinerlei Eindruck von geringer Solidität, Instabilität oder gar eines Provisoriums. Die Stabilität und Dauerhaftigkeit der Gebäude ist sehr hoch, wobei zusätzlich die Möglichkeit sehr einfach auszuführender Reparatur- oder Sanierungsmaßnahmen - auch in Teilbereichen - bis hin zur werkseitigen Generalüberholung einzelner Bauteile besteht.
Die mögliche architektonische Vielfalt ist enorm groß, obwohl alle Gebäude aus austauschbaren gleichen oder ähnlichen Bauteilen und Elementen bestehen. Dies bietet neben einem effizienten, teilautomatisierten CAD-gestützten Entwurfs- und Planungsprozesses auch die Möglichkeit, Teile auszutauschen bzw. mit Neu- oder Gebrauchtteilen zu handeln. Die aufgeführten Vorteile der neuen Bauweise führen aber auch beinahe zwangsläufig zu einer neuen Art des Wohnens und Lebens. Die Möglichkeit der ganzjährigen Nutzung von geschützten aber großzügigen Naturbodenatrien trägt z.B. sicher in vielen Fällen zur Ausbildung eines neuen Lebensgefühls bei.

Bezugszeichen

1: modulares Gebäude
2: Gründungselement
3: Stützenelement
4: Installationsgeschossstütze
5: Geschossstütze
6: Bodenelement
7: Deckenelement
8: Außenwandelement
9: Baugrund
10: Knoten- und Eckpunkte
11: hohles Rohr
12: Mutter
13: GEWI-Stab
14: Kopfplatte
15: Durchgangsöffnungen
16: Winkelprofil
17: untere Endplatte
18: obere Endplatte
19: Dorn
20: Aufnahmeöffnung
21: Ecke
22: Durchgangsloch
23,24: Durchgangslöcher
25, 26: Schenkel
27: Spitze
28: Mitte
29: Zentalbereich
30: Vorsprung
31: Hypotenusenseite
32: Kathedenseite
33: untere Seite
34: seitliche Seite
35: Unterkante
36: Oberkante
37: Skelettstrukturelement
38: äußerer Wetterschutz
39: innere Wandschicht
40: Stift
41: Arretierhülse
42: Arretierungsöffnung
43: Führung
44: Hebelstange
45, 46: Pfeilrichtungen
47: Außenecke
48: Fertigelement
49: Freiraum
50: Hängewerk
51: Dichtschicht
52: Aufkantungen

Claims

Modulares Gebäude (1), bestehend aus Grundelementen, wobei die Grundelemente aus stützenden Elementen, die zumindest Gründungselemente, Installationsgeschossstützen und Stützenelemente (2, 4, 3), aus denen eine Skelettstruktur gebildet ist, umfassen sowie Flächenelementen, die zumindest Wand-, Boden- und Dachdeckenelemente (8, 6, 7) umfassen, bestehen und die Stützelemente und die Flächenelemente miteinander und aneinander lösbar verbunden sind, wobei die in ihrer horizontalen Form und Größe identischen Boden- (6) und Dachdeckenelemente (7) jeweils an ihren Ecken einzeln in bzw. auf Stützenelementen (3) aus Winkelprofilen (16, 16'), deren Öffnungswinkel mit den Eckwinkeln der Boden- (6) und Dachdeckenelemente (7) korrespondiert, gelagert werden, so dass an den Knotenpunkten der Horizontalstruktur vertikal verlaufende Bündel aus Stützenelementen (3) zu den Geschossstützen (5) miteinander lösbar verbunden werden, die im 1. Geschoss auf die jeweilige Kopfplatte (14) der Installationsgeschossstütze (11) aufgesetzt und miteinander lösbar verbunden werden und in den weiteren Geschossen auf die darunter befindlichen Stützenelemente (3) aufgesetzt und miteinander lösbar verbunden werden, wodurch die Geschossstützen (5) durch Hinzufügen oder Entfernen von Stützenelementen (3) einer Erweiterung oder Verkleinerung der Gesamtstruktur angepasst werden können und dass die Wandelemente Außenwandelemente (8) umfassen, wobei die Außenwandelemente (8) geschosshoch sind, und deren Längen an Kantenlängen der Bodenelemente (6) angepasst sind und wegen ihrer Form aus Zentralbereich (29) und Vorsprung (30) und ihrer Verriegelung (40 bis 44) an den Stützenelementen (3) des anliegenden Boden- (6) und Dachdeckenelementes (7) in horizontaler Bewegungsrichtung eingebaut, entfernt oder ausgetauscht werden können, ohne die anliegenden Elemente zu beeinflussen oder ganz oder teilweise entfernen zu müssen und dass ein aus Dachdeckenelementen (7) gebildetes Dach als Flachdachkonstruktion ausgebildet ist, bei der die Dachdeckenelemente (7) vorzugsweise umlaufende Aufkantungen (52) aufweisen und die Dachdeckenelemente (7) jedes einzeln entwässert wird, wodurch Dachdeckenelemente (7) ohne die Entwässerung der übrigen Dachdeckenelemte (7) zu beeinträchtigen hinzugefügt oder entfernt werden können und damit Elemente einzeln oder in Gruppen während der Nutzung und ohne Einschränkung der Nutzung des Gebäudes hinzugefügt, ausgetauscht oder entfernt werden können, ohne einzelne übrige Elemente oder die Gesamtstruktur zu beeinträchtigen, zu beschädigen oder zu zerstören, wodurch ein, der sich gegebenenfalls ändernden Anzahl und/oder Anforderungen der Nutzer entsprechend mitwachsendes oder mitschwindendes Haus gebildet wird.
Gebäude (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebäude (1) nur in den vertikalen Projektionen der Knoten- oder Eckpunkte der Boden- (6) und Dachdeckenelemente (7) auf dem Baugrund auf vorgefertigten flächigen Gründungselementen (2) mit darauf befestigten Installationsgeschossstützen (4), durch deren Ausbildung aus Gewindestäben (13) mit Muttern (12) in Rohren (11) Höhenunterschiede im Baugrund - oder Setzungsunterschiede ausgeglichen werden können, gegründet wird und die Fläche der Horizontalstruktur in dieser untersten Ebene durch Hinzufügen oder Entfernen von Gründungselementen (2) und Installationsgeschossstützen (4) zu erweitern oder verkleinern ist.
Gebäude (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass über die Höhe der Installationsgeschossstützen (4), horizontal durch den Baugrund und die Bodenelementebene (6) und seitlich durch die Installationsgeschosswände begrenztes, mindestens kriechhohes Installationsgeschoss entsteht, in dem die hauptsächlichen Installationsrohre und -kabel verlegt und während der Nutzung beliebig zu entfernen, hinzuzufügen oder umzuverlegen sind.
Gebäude (1) nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gründungselemente (2) durch Räder ersetzt werden können, die mit seitlicher Führung auf kreis- oder kreisabschnittsförmig verlegten Schienen angetrieben werden und so dass das Gebäude (1) drehbar und z.B. dem Sonnenstand folgend gelagert ist.
Gebäude (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandelemente mit entlang oder benachbart zu einer oder mehreren Kanten parallel zu der entsprechenden Kante verlaufende kanalartige Aussparungen zum Aufnehmen von Installationen ausgebildet werden.