EP2742191B1

EP2742191B1 - Bauelement zur wärmedämmung

Info

Publication number: EP2742191B1
Application number: EP12746343.8A
Authority: EP
Inventors: Harald Braasch
Original assignee: Schoeck Bauteile GmbH
Current assignee: Schoeck Bauteile GmbH
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2016-07-27
Anticipated expiration: 2032-08-13
Also published as: KR20140068958A; EP2742191A1; EP3118382A1; US20140202102A1; US20140190108A1; EP2742190B1; PL2742191T3; EP2742190A1; CA2844955A1; JP2014527129A; RU2014108884A; WO2013021070A1; CA2844952A1; RU2014108886A; WO2013021069A1; US9382705B2; US9435115B2; JP2014525523A; KR20140064855A; PL2742190T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauelement zur Wärmedämmung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Im Stand der Technik sind bereits verschiedene Ausführungsformen von Bauelementen zur Wärmedämmung mit einem separaten Druckkraftverteilungselement bekannt, das dafür sorgt, dass die Druckkraft über eine möglichst große Oberfläche zwischen Druckelement und angrenzendem Bauteil übertragen werden kann. So wiesen in den Anfängen derartiger Bauelemente zur Wärmedämmung Druckelemente einen die Isolierkörperebene durchquerenden Druckstab auf und endständig an den Druckstab angeschweißte Druckplatten, siehe beispielsweise DE-A-41 03 278 .
In der Folgezeit wurden jedoch auch Bauformen vorgeschlagen, bei denen die Druckstege und die Druckkraftverteilungselemente zueinander beweglich angeordnet waren, wie es beispielsweise in der DE-A-40 09 987 beschrieben ist, wo der Drucksteg aus einem Metallstab besteht, an den sich stirnseitige manschettenartige Druckkraftverteilungselemente anschließen und den Drucksteg sowie die beiden Druckkraftverteilungselemente miteinander gelenkig verbunden sind - zumindest nachdem eine zu Montagezwecken vorgesehene gegenseitige Lagesicherung beseitigt ist. Diese Lagesicherung besteht aus stirnseitigen Fortsätzen des Druckstegs, die sich in entsprechende Öffnungen der manschettenartigen Druckkraftverteilungselemente erstrecken und dort nietenförmig festgelegt sind. Dadurch ist sichergestellt, dass diese drei Elemente, also das Drucksteg sowie die endständigen Druckkraftverteilungselemente die ihnen vorgegebene bzw. zugedachte Position beibehalten bis nach dem Anfügen der angrenzenden Bauteile und bis zum ersten tatsächlichen Belastungsfall, der zu einer seitlichen Abscherbewegung dieser nietenartigen Fortsätze führt. Nachteilig ist dabei jedoch, dass das Abscheren keinesfalls bündig mit der stirnseitigen Oberfläche des Druckelements erfolgen kann und dass auch die Öffnung für den Lagesicherungsvorsprung genau im Anlagebereich des Druckstegs an das Druckkraftverteilungselement vorgesehen ist, also dort ebenfalls keine optimale Bewegungs- und Krafteinleitungsfläche zur Verfügung steht. Folglich kann bei dieser aus der DE-A-40 09 987 bekannten Ausführungsform zwar das Druckkraftverteilungselement großflächig Druckkräfte übertragen und in einen entsprechend hinsichtlich der Wärmedämmung optimierten Drucksteg mit möglichst minimalem Querschnitt einleiten und ebenso können Druckkraftverteilungselemente und Druckstege gegenseitige Relativbewegungen durch die gelenkige Verbindung nahezu querkraftfrei mitmachen, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung der Funktion bei der Druckkraftübertragung kommt. Jedoch ist die Druckkraftübertragung durch die gestörten bzw. wenig optimierten einander zugewandten Anlageflächen verbesserungsbedürftig.
Im Stand der Technik ist aus der DE-A-196 27 342 eine weitere Ausführungsform eines Druckelements mit Druckkraftverteilungselement bekannt, bei dem das Druckkraftverteilungselement aus einem plattenförmigen Bauteil besteht, das durch eine schwalbenschwanzförmige formschlüssige Verbindung mit der Stirnseite eines zugeordneten Druckstegs verbunden ist und so in Horizontalrichtung verlaufenden Relativbewegungen nahezu querkraftfrei folgen kann, bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Druckkraftübertragungsfunktion. Die genannte schwalbenschwanzförmige Ausbildung der formschlüssigen Verbindung zwischen Druckkraftverteilungselement und Drucksteg sorgt einerseits zwar für eine gute Lagesicherung im Einbau- und Transportzustand, sie führt jedoch aufgrund der zahlreichen großflächigen Anlagebereiche zwischen Druckkraftverteilungselement und Drucksteg sehr schnell zu Zwängungen, vor allem wenn keine exakt horizontale Relativbewegung zwischen Druckelement und zugeordnetem Bauteil stattfindet, sondern eine beispielsweise leichte Neigung oder Schrägstellung. Die dabei entstehenden Zwängungen führen zu entsprechenden Querkräften bis hin zu Zerstörungen des Druckstegs oder des Druckkraftverteilungselementes im gegenseitigen Anlagebereich.
Des Weiteren ist festzustellen, dass es inzwischen durch die bekannten Lösungen mit zusätzlichem Druckkraftverteilungselement gelungen ist, die Druckkraftübertragung durch gattungsgemäße Bauelemente zur Wärmedämmung zu optimieren und dennoch temperaturbedingte Relativbewegungen zwischen den angrenzenden Bauteilen nicht bzw. nur kaum zu behindern. Bei aller angestrebter Optimierung der Druckkraftübertragung und gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Beweglichkeit ist jedoch in der Vergangenheit eine weitere Optimierung hinsichtlich der Wärmedämmung etwas aus dem Fokus gerückt, welche seit Beginn der Hauptgrund für die Entwicklungen auf dem Gebiet der Bauelemente zur Wärmedämmung war. Die querschnittsreduzierten Druckstege des Standes der Technik gründeten dabei bereits auf der Erkenntnis, dass eine bessere Wärmedämmung mit einer möglichst geringen Querschnittsfläche im Bereich des Drucksteges einhergeht. Mit anderen Worten, je kleiner der Querschnitt bei einem gegebenen Druckstegmaterial ist, desto geringer ist auch der Wärmedurchgang, also die durch den Drucksteg übertragene Wärme.
Gleichwohl ist jedoch zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Druckkraftübertragung ein gewisses Maß an stirnseitiger Krafteinleitungsfläche erforderlich. Aus diesem Grund sind im Stand der Technik Druckelemente bekannt, bei denen die Druckstege bei reduzierter Querschnittsfläche in einem mittleren Bereich endständig wieder mit einem größeren Querschnitt versehen sind, siehe z.B. EP 1 225 283 A2 .
In der WO-A-2008 113348 wird ein Bauelement zur Wärmedämmung mit integrierten Druckelementen vorgeschlagen, die aus mehreren fest miteinander verbundenen Teilstücken bestehen, um die einzelnen Teilstücke an verschiedenste Anforderungen anpassen zu können. Dabei können beispielsweise die jeweiligen stirnseitigen Teilstücke, die als Druckkraftverteilungselement fungieren, zur Verbesserung der Wärmedämmung aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit, z.B. aus Schaum- oder Leichtbeton bestehen und eine Wärmeleitfähigkeit zwischen etwa 0,2 und 2,0 W/mK aufweisen.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, das hinsichtlich der Druckkraftübertragung, der Wärmedämmung und der Aufnahme von Relativbewegungen im Bereich des Druckelements optimiert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Bauelement zur Wärmedämmung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen, deren Wortlaut hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird, um unnötige Textwiederholungen zu vermeiden.
Erfindungsgemäß ist das Druckkraftverteilungselement aus einem Material hergestellt, das eine Wärmeleitfähigkeit λ aufweist, die niedriger ist als 2,0 W/mK, so dass es eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die niedriger, d.h. besser ist als der üblicherweise verwendete Stahlbeton. Dieser Anforderung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass dem angrenzenden Bauteil, welches üblicherweise aus ei nem Stahlbeton, insbesondere aus einem Beton der Festigkeitsklasse C20/25 nach DIN 1045-1 oder höher besteht, ein Druckkrafteinleitungsbereich für das Druckelement vorgeschaltet werden soll, der gleichzeitig eine deutliche verbesserte Wärmedämmeigenschaft aufweist. Das heißt, das erfindungsgemäße Druckelement liefert einen Druckkrafteinleitungsbereich für das angrenzende Bauteil in Form des Druckkraftverteilungselements mit, ersetzt also den entsprechenden Bereich des angrenzenden Bauteils durch einen eigenen Bereich mit optimierten Eigenschaften. Und damit dies nicht nur zu einer verbesserten Druckkrafteinleitung führt, sondern auch zu verbesserten Wärmedämmeigenschaften, ist das Druckkraftverteilungselement erfindungsgemäß mit einer Wärmeleitfähigkeit λ von unter 2,0 W/mK ausgestaltet.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Material des Druckkraftverteilungselements eine Wärmeleitfähigkeit λ aufweist, die niedriger als 1,6 W/mK und insbesondere niedriger als 1,0 W/mK ist. Dabei ist es bereits aus dem Stand der Technik bekannt, anstelle herkömmlicher Druckelemente aus Stahl, insbesondere Edelstahl, zur Optimierung der Wärmedämmung hochfeste oder ultrahochfeste Betone zu verwenden, die nicht nur eine bessere Tragfähigkeit aufweisen und damit einen geringeren Querschnitt zur geforderten Druckkraftübertragung benötigen, sondern auch eine geringere Wärmeleitfähigkeit als Stahl. Wird also für nicht nur als Material der Druckstege, sondern auch noch für das Material der Druckkraftverteilungselement hochfester oder ultrahochfester Beton oder Mörtel verwendet, so lässt sich nicht nur über die verbesserte Druckkrafteinleitung in die angrenzenden Bauteile die Tragfähigkeit verbessern, sondern gleich auch die Wärmedämmung im Krafteinleitungsbereich.
Besonders vorteilhaft für die Bestückung und die Montage des Bauelements zur Wärmedämmung ist es, dass das Druckelement ein Lagesicherungselement aufweist und das Druckkraftverteilungselement über das Lagesicherungselement am Drucksteg positionierbar ist. Dadurch ist es in besonders vorteilhafter Art und Weise möglich, die durch das separate Druckkraftverteilungselement bereits begonnene Funktionentrennung weiter zu betreiben und ein zusätzliches Lagesicherungselement vorzusehen, so dass also weder der Drucksteg noch das Druckkraftverteilungselement selbst für die Lagesicherung sorgen müssen, sondern dass diese über ein separates Bauteil erfolgt.
Damit können Drucksteg und Druckkraftverteilungselement weiter hinsichtlich der Ihnen zugedachten Druckkraftübertragungsfunktion optimiert sein. Beispielsweise kann das Druckelement einen möglichst minimalen Querschnitt aufweisen, der zu einer demgemäß reduzierten Wärme- bzw. Kälteübertragung durch die Bauteilfuge bzw. den darin angeordneten Isolierkörper führt. Um aber gleichzeitig die Druckkraftübertragung zu verbessern, muss der Drucksteg stirnseitig nicht selbst eine möglichst große Druckkrafteinleitüngsfiäche aufweisen, sondern kann dies durch das Verwenden des separaten Druckkraftverteilungselements gewährleisten, das entsprechend großflächig ausgebildet sein kann. Damit nun die Druckkraftübertragung zwischen Drucksteg und separatem Druckkraftverteilungselement in optimaler Art und Weise erfolgen kann, sorgt das erfindungsgemäß vorgesehene Lagesicherungselement dafür, dass beide Bauteile in der ihnen zugedachten gegenseitigen Orientierung und Position eingebaut werden, wobei dieses Lagesicherungselement auch für eine etwaige gewünschte Relativbeweglichkeit zwischen Druckkraftverteilungselement und Drucksteg sorgen kann.
Vorteilhafterweise sind also die Druckkraftverteilungselemente durch jeweils ein Lagesicherungselement im Bereich der Stirnseite am Drucksteg festlegbar, wobei zweckmäßigerweise die eigentliche Festlegung außerhalb des Druckkraftübertragungsbereichs, also insbesondere außerhalb der Stirnseiten erfolgt.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich dann, wenn das Lagesicherungselement aus einer Gießform besteht und das Druckkraftverteilungselement und/oder der Drucksteg aus einem in die Gießform einbringbaren aushärtenden und/oder abbindfähigen Füllstoff besteht, insbesondere aus einem zementhaltigen, faserbewehrten Baustoff wie Beton, wie hochfester oder ultrahochfester Beton oder wie hochfester oder ultrahochfester Mörtel oder aus einem Kunstharzgemisch oder aus einem Reaktionsharz. Dadurch ist sichergestellt, dass das Lagesicherungselement und das Druckkraftverteilungselement einerseits und/oder das Lagesicherungselement und der Drucksteg andererseits passgenau zueinander angeordnet sind. Wird dann die Gießform in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zusammen mit dem Druckkraftverteilungselement und/oder dem Drucksteg eingebaut, bildet also das Lagesicherungselement eine verlorene Gießform, so lässt sich sicherstellen, dass die optimale Anlage des Druckkraftverteilungselements und/oder des Druckstegs am Lagesicherungselement auch nach dem Einbau beibehalten wird und die Gießform eine toleranzfreie an die Oberfläche des Druckkraftverteilungselements und/oder den Drucksteg optimal angepasste Oberfläche zur Verfügung stellt.
Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass das Lagesicherungselement eine Gleitschicht zwischen dem Drucksteg und dem Druckkraftverteilungselement bildet; wenn also bereits das Lagesicherungselement ohnehin vorhanden ist, kann es in erfindungsgemäßer Art und Weise auch die Funktion einer Gleitschicht übernehmen, die bei beweglich gelagerten Druckelementen ohnehin oft vorhanden ist. Da auch dort bei den üblichen Anwendungsfällen die Gleitschicht lagegesichert am Druckelement festgelegt werden muss, ist es vorliegend besonders vorteilhaft, wenn dies durch das erfindungsgemäße Lagesicherungselement erfolgen kann, die Gleitschicht also selbst aus dem Lagesicherungselement besteht. Als Gleitschicht ist in diesem Zusammenhang nicht eine etwaige dünnschichtige Auftragung einer Beschichtung auf Drucksteg und/oder Druckkraftverteilungselement zu verstehen, sondern eine körperliche Schicht, die erfindungsgemäß aus dem Lagesicherungselement und insbesondere der genannten Gießform bestehen kann. Die Gleitschicht weist dabei üblicherweise eine Schichtdicke in der Größenordnung von wenigen Zehntel Millimeter und bevorzugt 0,5 mm und darüber auf.
Es liegt dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wenn das Lagesicherungselement aus einer Gießform für das Druckelement besteht, wie es beispielsweise aus der EP-A-1 225 282 A2 bekannt ist, nur dass nunmehr die Gießform die weitere Funktion des Lagesicherungselements erfüllen und hierzu an ein separates Druckkraftverteilungselement angeschlossen sein muss.
Dabei ist es möglich und regelmäßig auch sinnvoll, sowohl Drucksteg als auch Druckkraftverteilungselement durch ein und dieselbe Gießform herzustellen. Ebenso ist es aber natürlich auch möglich, nur eines der beiden Elemente durch die Gießform herzustellen und das jeweils andere Element beispielsweise vorzufertigen.
Wie bereits erwähnt, können der Drucksteg und das Druckkraftverteilungselement miteinander unter Zwischenfügen des Lagesicherungselements gelenkig verbunden sein, wobei dann das Lagesicherungselement eine Gleitschicht für die Pendel- bzw. Schwenkbewegung zwischen Drucksteg und Druckkraftverteilungselement bilden kann.
In diesem Zusammenhang empfiehlt es sich, dass der Drucksteg an seiner Stirnseite ein dem Bauteil zugewandtes im Vertikalschnitt und/oder im Horizontalschnitt konkav oder konvex gewölbtes Kontaktprofil aufweist und dass das Druckkraftverteilungselement eine im Vertikalschnitt und/oder im Horizontalschnitt in der Form an das Kontaktprofil entgegengesetzt angepasste konvex oder konkav gewölbte Krafteinleitungsfläche aufweist, so dass Drucksteg und Druckkraftverteilungselement flächig entlang einer gewölbten Oberfläche aneinander anliegen. Wenn diese Wölbung eine Kreisbogenform aufweist, lässt sich hierdurch eine gelenkige Bewegung des Druckstegs gegenüber dem Druckkraftverteilungselement entlang der kreisbogenförmigen gewölbten Oberfläche zur Verfügung stellen.
Besonders empfehlenswert ist es, wenn das Druckkraftverteilungselement vollständig oder zumindest überwiegend im angrenzenden Bauteil angeordnet ist; dann kann sich der Drucksteg auf den Bereich des Isolierkörpers beschränken und das Druckkraftverteilungselement durch form- bzw. stoffschlüssige Verbindung mit dem angrenzenden Bauteil mitbewegt werden, so dass dann die Relativbewegung vorzugsweise im Randbereich des Isolierkörpers, also in der Trennfläche zwischen Isolierkörper und Bauteil erfolgt. Dazu empfiehlt es sich also, dass der Drucksteg mit seiner dem benachbarten Bauteil zugewandten Stirnfläche zumindest in etwa bündig mit der Isolierkörperseitenfläche abschließt.
Alternativ dazu kann natürlich das Druckkraftverteilungselement auch im Bereich der Bauteilfuge, also im Isolierkörperbereich angeordnet sein, wobei es dennoch auch bei dieser Ausführungsform vorteilhaft wäre, das Druckkraftverteilungselement mit dem angrenzenden Bauteil derart fest zu verbinden, dass eine etwaige Relativbewegung zwischen den angrenzenden Bauteilen vom Druckkraftverteilungselement auf den Anlagebereich zwischen Drucksteg und Druckkraftverteilungselement übertragen wird und so im vom Lagesicherungselement gebildeten Gleitschichtbereich stattfindet, der hinsichtlich der Beweglichkeit und Passgenauigkeit optimiert ist.
In diesem Zusammenhang empfiehlt es sich, dass das Lagesicherungselement aus Kunststoff, insbesondere aus HD-Polyethylen besteht, welches optimale Festigkeitswerte bei entsprechend optimalen Oberflächen-/Gleiteigenschaften aufweist.
Weiterhin liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die den beiden einander gegenüberliegenden Stirnseiten eines Drucksteges zugeordneten Lagesicherungselemente miteinander beispielsweise über ein Verbindungselement verbunden sind, so dass hierdurch eine Einheit aus Drucksteg, stirnseitig jeweils angeschlossenen Druckkraftverteilungselementen und zugehörigen Lagesicherungselementen mit Verbindungselement zur Verfügung gestellt und diese Einheit gemeinsam in den Isolierkörperbereich eingesetzt werden kann, der für sie vorgesehen ist. Alternativ dazu ist es natürlich aber auch möglich, die Einzelteile nacheinander im Isolierkörper anzuordnen, beispielsweise wenn das Lagesicherungselement aus einer Gießform besteht und das jeweilige Element erst im eingesetzten Zustand des Lagesicherungselements in den Isolierkörper hergestellt werden soll. Schließlich ist es durch die vorliegende Erfindung auch möglich, ein gemeinsames Lagesicherungselement für zwei zueinander horizontal benachbarte, insbesondere nebeneinander angeordnete Druckstege vorzusehen, wobei durch das gemeinsame Lagesicherungselement entweder für jeden Drucksteg ein separates Druckkraftverteilungselement zur Verfügung gestellt werden kann oder auch ein gemeinsames Druckkraftverteilungselement für die zwei benachbarten Druckstege.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung; hierbei zeigen

Figur 1a-1e: ein Lagesicherungselement für ein erfindungsgemäßes Bauelement zur Wärmedämmung in Figur 1d in perspektivischer Draufsicht, in Figur 1b im Vertikalschnitt, in Figur 1a im Horizontalschnitt entlang der Ebene B-B aus Figur 1b, in Figur 1c im Horizontalschnitt entlang der Ebene A-A aus Figur 1b und in Figur 1e in perspektivischer Draufsicht auf einen Schnitt entlang der Ebene A-A aus Figur 1 b;
Figur 2: ein Druckelement eines erfindungsgemäßen Bauelements zur Wärmedämmung in Seitenansicht mit Drucksteg, stirnseitig angeschlossenen Druckkraftverteilungselementen und Lagesicherungselementen;
Figur 3: das Druckelement aus Figur 2 mit Drucksteg, Lagesicherungselementen und Druckkraftverteilungselementen in Draufsicht;
Figur 4: eine alternative Ausführungsform eines Druckelements eines erfindungsgemäßen Bauelements zur Wärmedämmung in Draufsicht;
Figur 5: eine Ausführungsform eines Bauelements zur Wärmedämmung in Seitenansicht;
Figuren 6 - 8: verschiedene Ausführungsformen eines Druckelements eines Bauelements zur Wärmedämmung in perspektivischer Seitenansicht; und
Figur 9: das Druckelement aus Figur 8 in geschnittener Seitenansicht.

In den Figuren 2 und 3 ist der untere Teilbereich eines erfindungsgemäßen Bauelements 10 dargestellt mit einem quaderförmigen Isolierkörper 16 und durch den Isolierkörper in Horizontalrichtung und senkrecht zu dessen Längserstreckung verlaufenden Druckstegen 19a, 19b, wobei die in den Figuren 2 und 3 gestrichelt dargestellten Druckstege 19a, 19b parallel zueinander in Horizontalrichtung benachbart angeordnet sind, sich von einem angrenzenden Bauteil A, beispielsweise einer Deckenplatte zu einem gegenüberliegenden angrenzenden Bauteil B, beispielsweise einer Balkonplatte erstrecken und zur gegenseitigen Druckkraftübertragung mit kreisbogenförmig gewölbten Stirnseiten 22a, 22b, 22c, 22d geringfügig gegenüber der Isolierkörperebene in die Ebenen der Bauteile A, B vorstehen.
Erfindungsgemäß ist nun im Bereich der Bauteile A, B im Bereich der Stirnseiten der Druckelemente 19a, 19b jeweils ein Druckkraftverteilungselement 20a, 20b vorgesehen, welches zur Druckkrafteinleitung bzw. Druckkraftausleitung zwischen den Druckelementen 19a, 19b und den angrenzenden Bauteilen A, B, dient. Im gezeigten Ausführungsbeispiel bilden zwei Druckstege 19a, 19b und zwei Druckkraftverteilungselemente 20a, 20b zusammen ein Druckelement 12. Der Vollständigkeit halber sei hierzu angemerkt, dass es ebenso im Rahmen der Erfindung liegt, dass Druckelemente nur einen Drucksteg und insgesamt zwei jeweils stirnseitig an den Drucksteg angeschlossene Druckkraftverteilungselemente aufweisen.
Die Druckkraftverteilungselemente 20a, 20b schließen im Wesentlichen bündig mit den Seitenflächen der Bauteile A, B ab und verlaufen somit im eingebauten Zustand entlang der Seitenflächen 21a, 21b des Isolierkörpers 16. Lediglich im Bereich der Druckelemente springen sie etwas aus dieser bündigen Erstreckung zurück und sind dort angepasst an die kreisbogenförmig gewölbten Stirnseiten 22a, 22b, 22c, 22d der Druckelemente 19a, 19b und weisen somit hieran angepasste komplementäre kreisbogenförmig Rücksprünge 23a bis 23d auf.
Wie insbesondere aus der Draufsicht in Figur 3 ersichtlich ist, liegen die Druckelemente mit ihren kreisbogenförmig ausgebildeten konvexen Stirnseiten flächig an den genannten Rücksprüngen der Druckkraftverteilungselemente an und gehen mit diesen eine gelenkige Verbindung ein, durch die es möglich ist, dass sich die Bauteile A und B parallel zueinander in Horizontalrichtung verschieben und hierbei die Druckelemente 19a, 19b der Verschiebebewegung durch leichte Schrägstellung nahezu querkraftfrei folgen.
Erfindungswesentlich ist nun, dass die Druckkraftverteilungselemente aus einem Material bestehen, das eine Wärmeleitfähigkeit A aufweist, die niedriger ist als 2,0 W/mK. Beim in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Ausführungsform gezeigt mit Druckkraftverteilungselementen, die aus hochfestem Beton bestehen und somit eine Wärmeleitfähigkeit in der Größenordnung von nur 0,8 W/mK. Der Ortbeton des hieran angrenzenden Betonbauteils A, B hat demgegenüber eine Wärmeleitfähigkeit λ von etwa 2,1 W/mK. Hieraus ist schnell und unschwer erkennbar, dass das erfindungsgemäße Druckkraftverteilungselement eine Isolierschicht für das angrenzende Bauteil darstellt, es also die im Bereich des Druckstegs bereits deutlich reduzierte Wärmeleitfähigkeit (im vorliegenden Ausführungsbeispiel bestehen auch die Druckstege aus hochfestem Beton mit einer Wärmeleitfähigkeit in der Größenordnung von nur 0,8 W/mK) bis in den Bereich des angrenzenden Bauteils aufrechterhält.
Erfindungswesentlich ist außerdem, dass zwischen den Druckelementen 19a, 19b und den Druckkraftverteilungselementen 20a, 20b Lagesicherungselemente 11a, 11b angeordnet sind, die die Druckstege 19a, 19b und die Druckkraftverteilungselemente 20a, 20b gegenseitig positionieren und vorzugsweise auch festlegen. Diese Lagesicherungselemente 11a, 11b bestehen im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Gießform für die Druckstege 19a, 19b und für die Druckkraftverteilungselemente 20a, 20b und sie entsprechen den Lagesicherungselementen 1 a, 1 b aus Figur 1, welche nachfolgend im Detail beschrieben werden.
Im Ausführungsbeispiel aus den Figuren 2 und 3 bilden die Lagesicherungselemente eine Gleitschicht zwischen den zwischen den Druckelementen 19a, 19b und den Druckkraftverteilungselementen 20a, 20b, durch die die Haftreibung im gegenseitigen Anlagebereich der Druckstege und der Druckkraftverteilungselemente deutlich reduziert wird, so dass eine gleitende Schwenkbewegung ohne größere Hafteffekte und dadurch verursachte Querkräfte möglich ist.
In den Figuren 2 und 3 sind die als Gießform für die Druckkraftverteilungselemente fungierenden Lagesicherungselemente 11a, 11b lediglich als Umrisslinien der Druckkraftverteilungselemente 20a, 20b erkennbar, wobei ersichtlich ist, dass diese insgesamt eine etwa quaderförmige Außenkontur aufweisen mit den als Gleitschichten 14a, 14b, 14c, 14d dienenden kreisbogenförmigen Rücksprüngen, an denen die entsprechenden Stirnseiten 22a bis 22d der Druckelemente 19a, 19b einerseits und die gegenüberliegenden Rücksprünge der Druckkraftverteilungselemente 20a, 20b, nämlich die dortigen Oberflächen 23a bis 23d anliegen.
In Figur 1 ist ein Teil eines erfindungsgemäßen Bauelements zur Wärmedämmung dargestellt, nämlich ein Lagesicherungselement 1a, 1b, welches aus einer Gießform 13 besteht mit einem Hohlraum 2a, 2b, in welchen Beton, insbesondere hochfester oder ultrahochfester Beton für ein nicht in Figur 1 nicht dargestelltes Druckkraftverteilungselement eingefüllt werden kann, sowie mit einem Hohlraum 7a, 7b, in welchen Beton, insbesondere hochfester oder ultrahochfester Beton für einen in Figur 1 nicht dargestellten Drucksteg eingefüllt werden kann.
Die Gießform 13 weist nicht nur die Hohlräume 2a, 2b, 7a, 7b des Lagesicherungselements auf, sondern auch gekrümmte Oberflächen 3a, 3b, 3c, 3d, die als Gießform-Teil zweier in Figur 1 nicht dargestellter Druckelemente fungieren, genauer gesagt für die Stirnseiten der beiden Druckelemente. In diesem gekrümmten Oberflächenbereich 3a - 3d bildet das Lagesicherungselement 1 a, 1 b somit eine Gleitschicht 4a, 4b, 4c, 4d für den Kraftübertragungs- und - anlagebereich zwischen Druckkraftverteilungselement einerseits und den einzelnen Stirnseiten des Drucksteges andererseits. Durch die gekrümmte Kreisbogenform dieser Gleitschichten 4a bis 4d sowohl auf der den Druckstegen zugewandten Oberflächen 3a bis 3d als auch auf den gegenüberliegenden, dem Druckkraftverteilungselement zugeordneten Oberflächen 5a bis 5d iiegen die Druckstege und die zugehörigen Druckkraftverteilungselemente gelenkig aneinander an und können entlang der Kreisbogenform zueinander Relativbewegungen durchführen und dadurch sicherstellen, dass die Druckkräfte weiterhin querkraftfrei über die Gleitschicht zwischen Drucksteg und Druckkraftverteilungselement übertragen werden können.
Weiter ist in Figur 1 ein Isolierkörperteilbereich 6 dargestellt, der die in Figur 1 nicht dargestellten Druckstege vor allem auf ihrer Unterseite trägt und teilweise durch entsprechende Aussparungen 7a, 7b ebenfalls als Gießform für die Druckstege fungieren kann, indem die Aussparungen 7a, 7b der den Druckstege zugedachten Form entsprechen. Die Gießform für die sich oberhalb des Isolierkörperteilbereichs 6 erstreckenden Bereiche der Druckstege sind in Figur 1 ebenfalls nicht dargestellt. In der Zeichnung nicht dargestellt ist ein Verbindungselement, welches dazu dient, die beiden Lagesicherungselemente 1a, 1b miteinander zu verbinden. Dieses kann sich beispielsweise in Horizontalrichtung stabförmig vom einen Lagesicherungselement 1 a zum anderen Lagesicherungselement 1 b durch den Isolierkörper 6 erstrecken. Dadurch wird der Abstand zwischen den stirnseitigen Gießformoberflächen 3a bis 3d und somit die Länge der zugehörigen Druckstege vorgegeben, was etwa der Breite des Isolierkörpers 6 entspricht.
Dem in Figur 1 nicht dargestellten Verbindungssteg entspricht in Figur 3 ein Verbindungssteg 18, der zwischen den beiden Lagesicherungselementen 11 a, 11 b angeordnet ist und durch den die Druckstege 19a, 19b zwischen den Lastverteilungselementen 11 a, 11 b während der Herstellung, des Transports und des Einbaus gehalten und so in der vorgegebenen Orientierung und Position gegenüber den Druckkraftverteilungselementen 20a, 20b angeordnet werden. Figur 4 zeigt des Weiteren Teile einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelements zur Wärmedämmung mit alternativen Lagesicherungselementen 31a, 31b, mit einem aus zwei parallelen Druckstegen 39a, 39b und zwei stirnseitigen Druckkraftverteilungselementen 30a, 30b bestehenden Druckelement 32 sowie mit einem Isolierkörper 36 in geschnittener Draufsicht. Zwar dienen dabei die alternativen Lagesicherungselemente 31 a, 31 b ebenfalls als Gießform 33a, 33b mit Hohlräumen 34a, 34b für die Drückkrartverteiiungsals Gießform 33a, 33b mit Hohlräumen 343, 34b für die Druckkraftverteilungselemente 30a, 30b, allerdings nicht für die Druckstege 39a, 39b. Jedes Lagesicherungselement ist dabei mehrteilig ausgebildet und besteht aus einer entlang der Isolierkörperaußenseite 36 verlaufenden Wandung 41a, 41b, aus die Druckstege 39a, 39b stirnseitig beaufschlagenden Gleitschichten 42a, 42b, 42c, 42d sowie aus einem zusätzlichen im Horizontalschnitt U-förmigen Profilkörper 43a, 43b. Auf der Unterseite werden schließlich die Hohlräume von einer in Fig. 4 nicht dargestellten Bodenfläche begrenzt.
Die Druckstege hingegen bestehen aus ohne Beteiligung der Gießform 33 bzw. der Lagesicherungselemente 31 a, 31 b vorgefertigten Betonelementen. Sie werden im Bereich seitlich ihrer Stirnseiten 42a, 42b, 42c, 42d von den Lagesicherungselementen 31 a, 31 b umgriffen und so in der vorgegebenen Position gegenüber den Druckkraftverteilungselementen 30a, 30b festgelegt.
In Figur 5 ist nun ein erfindungsgemäßes Bauelement zur Wärmedämmung 51 vollständig in Seitenansicht dargestellt mit einem quaderförmigen Isolierkörper 56, der sich entlang der zwischen zwei Bauteilen A und B belassenen Fuge in Horizontalrichtung erstreckt, sowie mit Bewehrungselementen in Form von Zugstäben 52, Querkraftstäben 53 und Druckelementen 58. Die Zugstäbe und die Querkraftstäbe bestehen in der üblichen Art und Weise aus Stahl, nämlich im Bereich der Fuge zwischen den beiden Bauteilen A und B, d.h. im Bereich des Isolierkörpers 56 aus nichtrostendem Stahl und im Bereich weit außerhalb des Isolierkörpers, also im Bereich der Bauteile A und B aus Betonstahl, wie durch die unterschiedlichen Schraffuren der beiden Bewehrungsstäbe in Figur 5 angedeutet ist. Sie sind in der im Stand der Technik üblichen Art und Weise relativ zum Bauelement zur Wärmedämmung angeordnet, nämlich im Fall der Zugstäbe in einem oberen Bereich des Isolierkörpers, der sogenannten Zugzone, in horizontaler Richtung senkrecht zur Längserstreckung des Isolierkörpers und im Fall der Querkraftstäbe ausgehend von der Zugzone des tragenden Bauteils schräg geneigt nach unten durch den Isolierkörper bis in die untere Druckzone und von dort außerhalb des Isolierkörpers wieder vertikal nach oben bis zur Zugzone des getragenen Bauteils.
Im Gegensatz dazu sind die Druckelemente 58 unterschiedlich im Vergleich zu den bekannten Druckelementen ausgebildet. Sie bestehen aus durch den Isolierkörper 56 in Horizontalrichtung und senkrecht zu dessen Längserstreckung verlaufenden Druckstegen 59, die sich in Horizontalrichtung von einem angrenzenden Bauteil A, beispielsweise einer Deckenplatte zu einem gegenüberliegenden angrenzenden Bauteil B, beispielsweise einer Balkonplatte, erstrecken, sowie aus stirnseitig an den Druckstegen 59 angeordneten Druckkraftverteilungselementen 60a, 60b. Das dem Bauteil B zugeordnete Druckkraftverteilungselement 60b dient dazu, die Druckkraft des getragenen Bauteils B aufzunehmen und in den Drucksteg 59 einzuleiten, wohingegen das dem Bauteil A zugeordnete Druckkraftverteilungselement 60a dazu dient, die Druckkraft aus dem Drucksteg 59 in das Bauteil A zu übertragen und dort einzuleiten.
Die Druckkraftverteilungselemente sind aus hochfestem oder ultrahochfestem Beton ausgebildet und weisen somit die erfindungsgemäße günstige Wärmeleitfähigkeit auf. Im Ausführungsbeispiel aus Figur 5 ist auch der Drucksteg 59 aus demselben Material wie die Druckkraftverteilungselemente 60a, 60b ausgebildet.
Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass die Querkraftstäbe 53 in an sich bekannter Weise in ihrem geneigten Verlauf eine Lagefixierungsmanschette 54 aufweisen, über welches sie gegenüber dem Isolierkörper 56 und/oder dem Drucksteg 59 festgelegt sind, um so ein unbeabsichtigtes Ändern ihrer Einbauposition, insbesondere ein Verschieben oder Verdrehen zu verhindern.
Die Figuren 6, 7, 8 und 9 zeigen alternative Ausführungsformen von Druckelementen 68, 78 und 88, die der Ausführungsform des Druckelements 58 von Figur 5 mehr oder weniger entsprechen bzw. ähneln. Das in Figur 6 dargestellte Druckelement 68 mit dem Vierkant-Drucksteg 69 sowie den an dessen freien Enden angeschlossenen Druckkraftverteilungselementen 70a, 70b entspricht der Ausführungsform des Druckelements 58 aus Figur 5, wobei die Druckkraftverteilungselemente 60a, 60b, 70a, 70b jeweils plattenförmig ausgebildet sind. Dabei beeinflusst die Plattendicke das Isolierverhalten, indem in diesem Bereich - wie aus Figur 5 ersichtlich ist - das Material des Bauteils A, B, also insbesondere der Ortbeton mit seiner schlechten Wärmeleitfähigkeit durch das isolierendere Material der Druckkraftverteilungselemente ersetzt ist.
Figur 7 zeigt ein Druckelement 78 entsprechend dem Druckelement 58 aus Figur 5 mit dem einzigen unterschied, dass das Druckelement 78 aus zwei parallelen Druckstegen 79a und 79b besteht, die mit endständigen gemeinsamen Druckkraftverteilungselementen 80a, 80b zusammenwirken.
In Figur 8 ist ein Druckelement 88 dargestellt, bei dem ebenfalls ein Vierkant-Drucksteg 89, also ein zylindrischer Drucksteg mit quadratischem Vertikalquerschnitt mit plattenförmigen Druckkraftverteilungselementen 90a, 90b zusammenwirkt. Der Unterschied gegenüber den Druckelementen 58, 68 besteht nun darin, dass der Drucksteg 89 an seinen endständigen freien Enden 94a, 94b Querschnittsvergrößerungen aufweist, um so ein größeres Kontaktprofil 93a, 93b für das angrenzende Druckkraftverteilungselement 90a, 90b zu bilden. Aus dem Vertikalschnitt in Figur 9 ist dabei eine Kreissegmentform im gegenseitigen Anlagebereich zwischen dem konvex gewölbtem Kontaktprofil 93a, 93b des Druckstegs 89 und der entgegengesetzt konkav gewölbtem Krafteinleitungsfläche des Druckkraftverteilungselements 90a, 90b zu erkennen, die eine gelenkige bewegliche Anlage und Druckkraftübertragung in diesen Bereichen ermöglicht.
Aus dem Vertikalschnitt kann man darüber hinaus auch Profilierungen 91 an den dem jeweiligen Bauteil zugewandten Stirnseiten der Druckkraftverteilungselement erkennen, die für einen verbesserten Verbund zwischen Druckkraftverteilungselement und zugehörigem Bauteil sorgen. Dadurch ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass sich die Druckkraftverteilungselemente innerhalb des Bauteils bis weit nach unten bis fast oder ganz an dessen Unterkante erstrecken dürfen, ohne die sonst zu berücksichtigende Mindestbetonüberdeckung einhalten zu müssen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Druckelement weit nach unten innerhalb des Bauelements zur Wärmedämmung angeordnet werden darf mit einem größeren Hebelarm gegenüber der Zugbewehrung als in vergleichbaren Fällen, insbesondere mit Druckelementen aus Stahl.
Zusammengefasst bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, Druckelemente mit zusätzlichen separaten Druckkraftverteilungselementen zur Verfügung zu stellen, die für eine optimale Druckkrafteinleitung bzw. -übertragung sorgen bei gleichzeitig optimaler bzw. deutlich verbesserter Wärmedämmung, indem sie aus einem Material hergestellt sind, das eine Wärmeleitfähigkeit A aufweist, die niedriger ist als 2,0 W/mK, bevorzugt niedriger als 1,6 W/mK und insbesondere niedriger als 1,0 W/mK.

Claims

Bauelement zur Wärmedämmung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere zwischen einem Gebäude (A) und einem vorkragendem Außenteil (B), bestehend aus einem zwischen den beiden Bauteilen anzuordnenden Isolierkörper (16) und aus Bewehrungselementen in Form von zumindest einem Druckelement (19a, 19b), das im eingebauten Zustand des Bauelementes (10) im Wesentlichen horizontal und quer zur im wesentlichen horizontalen Längserstreckung des Isolierkörpers durch diesen hindurchverläuft und jeweils an beide Bauteile zumindest mittelbar anschließbar ist, wobei das Druckelement (12, 32, 58, 68, 78, 88) mehrteilig ausgebildet ist und zumindest einen Drucksteg (19a, 19b, 39a, 39b, 59, 69, 79a, 79b, 89) sowie an zumindest einer seiner einem der beiden Bauteile zugewandten Stirnseiten (22a, 22b, 22c, 22d, 93a, 93b) ein separates Druckkraftverteilungselement (20a, 20b, 30a, 30b, 60a, 60b, 70a, 70b, 80a, 80b, 90a, 90b) aufweist, wobei das Druckkraftverteilungselement (20a, 20b, 30a, 30b, 60a, 60b, 70a, 70b, 80a, 80b, 90a, 90b) aus einem Material hergestellt ist, das eine Wärmeleitfähigkeit λ aufweist, die niedriger ist als 2,0 W/mK,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Druckelement ein Lagesicherungselement (1 a, 1 b, 11 a, 11 b, 31 a, 31b) aufweist, dass das Druckkraftverteilungselement (20a, 20b, 30a, 30b) über das Lagesicherungselement am Drucksteg (19a, 19b, 39a, 39b) positionierbar ist und dass das Lagesicherungselement eine Gleitschicht (4a, 4b, 4c, 4d, 11 a, 11 b, 42a, 42b, 42c, 42d) zwischen dem Drucksteg (19a, 19b, 39a, 39b) und dem Druckkraftverteilungselement (20a, 20b, 30a, 30b) bildet.
Bauelement zur Wärmedämmung nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Material des Druckkraftverteilungselements (20a, 20b, 30a, 30b, 60a, 60b, 70a, 70b, 80a, 80b, 90a, 90b) eine Wärmeleitfähigkeit λ aufweist, die niedriger als 1,6 W/mK und insbesondere niedriger als 1,0 W/mK ist.
Bauelement nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Druckkraftverteilungselement (20a, 20b, 30a, 30b, 60a, 60b, 70a, 70b, 80a, 80b, 90a, 90b) und/oder der Drucksteg (19a, 19b, 39a, 39b, 59, 69, 79a, 79b, 89) aus einem aushärtenden und/oder abbindfähigen Füllstoff besteht, insbesondere aus einem zementhaltigen, faserbewehrten Baustoff wie Beton, wie hochfester oder ultra-hochfester Beton oder wie hochfester oder ultra-hochfester Mörtel oder aus einem Kunstharzgemisch oder aus einem Reaktionsharz.
Bauelement nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Lagesicherungselement (1 a, 1 b, 11 a, 11 b) zumindest teilweise aus einer Gießform (13, 13) besteht und dass der Füllstoff zur Herstellung des Druckstegs (19a, 19b) und/oder des Druckkraftverteilungselements (20a, 20b, 30a, 30b) in die Gießform einbringbar ist.
Bauelement nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drucksteg (19a, 19b, 39a, 39b) und das Druckkraftverteilungselement (20a, 20b, 30a, 30b) miteinander unter Zwischenfügen des Lagesicherungselements (11 a, 11b, 31a, 31b) gelenkig verbunden sind.
Bauelement nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drucksteg (19a, 19b, 89) an seiner Stirnseite (22a, 22b, 22c, 22d, 93a, 93b) ein dem Bauteil (A, B) zugewandtes im Vertikalschnitt und/oder im Horizontalschnitt konkav oder konvex gewölbtes Kontaktprofil aufweist und dass das Druckkraftverteilungselement (20a, 20b, 90a, 90b) eine im Vertikalschnitt und/oder im Horizontalschnitt in der Form an das Kontaktprofil entgegengesetzt angepasste konvex oder konkav gewölbte Krafteinleitungsfläche (23a, 23b, 23c, 23d, 92a, 92b) aufweist.
Bauelement nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Druckkraftverteilungselement (20a, 20b, 90a, 90b) zumindest mit seiner dem Drucksteg (19a, 19b, 89) abgewandten Stirnfläche in das angrenzende Bauteil (A, B) vorsteht und insbesondere an dieser abgewandten Stirnfläche eine Oberfläche aufweist mit einem insbesondere durch eine Profilierung (91) oder Aufrauhung vergrößerten Reibbeiwert.
Bauelement nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Druckkraftverteilungselement (20a, 20b, 60a, 60b) zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend oder vollständig gegenüber dem Isolierkörper (16, 56) in Richtung eines angrenzenden Bauteils (A, B) vorsteht und somit dazu angepasst ist, zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend oder vollständig in das angrenzende Bauteil (A, B) vorzustehen.
Bauelement nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drucksteg (19a, 19b, 59) mit seiner Stirnseite (22a, 22b, 22c, 22d) zumindest in etwa bündig mit der Isolierkörperseitenfläche (21a, 21 b) abschließt.
Bauelement nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Lagesicherungselement (11a, 11b, 31a, 31b) aus Kunststoff, insbesondere aus HD-Polyethylen besteht.
Bauelement nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die den beiden einander gegenüberliegenden Stirnseiten (22a, 22b, 22c, 22d) eines Druckstegs (19a, 19b) zugeordneten Lagesicherungselemente (11a, 11b) miteinander insbesondere über ein Verbindungselement (18) verbunden sind.
Bauelement nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwei horizontal benachbarte Druckstege (19a, 19b) ein gemeinsames Druckkraftverteilungselement (20a, 20b) und/oder Lagesicherungselement (11a, 11b) aufweisen.