EP2824249A1 - Thermisch isolierendes Bauelement - Google Patents

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EP2824249A1
EP2824249A1 EP20140002369 EP14002369A EP2824249A1 EP 2824249 A1 EP2824249 A1 EP 2824249A1 EP 20140002369 EP20140002369 EP 20140002369 EP 14002369 A EP14002369 A EP 14002369A EP 2824249 A1 EP2824249 A1 EP 2824249A1
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EP
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outer side
pressure element
component
component according
pressure
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EP20140002369
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H Bau Technik GmbH
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H Bau Technik GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/003—Balconies; Decks
    • E04B1/0038—Anchoring devices specially adapted therefor with means for preventing cold bridging

Definitions

  • the invention relates to a thermally insulating component according to the preamble of patent claim 1.
  • connection structures are therefore preferably used, which receive the thermal protection of a building in the field of connection of external components fully functional.
  • a connection construction is for example from the DE 199 08 388 A1 known.
  • the disclosed there connection consists of an upper tensile and lower pressure reinforcement and an obliquely from top to bottom extending transverse force reinforcement, which penetrate in the region of the connecting plane an insulating body.
  • a first plate-shaped connection element is arranged, which has openings in the region of the tensile and compressive reinforcement for performing this reinforcement.
  • the transverse force reinforcement is firmly welded to the connection element.
  • connection plane aligned head plate At a close distance from the connecting part is a plane-parallel to the connection plane aligned head plate opposite, which is already associated with the external component to be connected.
  • the top plate is fixed by means of the tensile and compressive reinforcement in the connection plane, while the connecting element fixedly connected to the transverse force reinforcement holds the top plate at a predetermined height.
  • the DE 10 2011 054 275 A1 discloses a Kragplattenan gleichelement between a ceiling / bottom plate and a cantilevered plate, with an insulating body, which is penetrated by an overhead tensile reinforcement and a diagonal transverse to the insulating body transverse force reinforcement.
  • the transverse force reinforcement binds to both the ceiling / floor slab and cantilevered slab. Occurring compressive forces in the lower part of the Isoliergropers are received there via arranged pressure elements made of fiber concrete, which are supported with their ends on the top / bottom plate and the cantilevered plate.
  • the invention has the task of further improving the thermally insulating connection of a component to a building.
  • the invention is based on the assumption that the steel pressure elements, which are indispensable from a static point of view, form a thermal weak point in the heat-insulating connection of a component to a structure. Although such pressure elements are characterized by a statically good load transfer behavior, they conduct thermal energy disproportionately well.
  • the invention provides a static system in which the existing loads in the interaction of tension members made of steel (shear force reinforcement and possibly tensile force reinforcement) and pressure elements made of a hardening material, preferably a mixture of mineral aggregate and binder on cement or polymer basis, removed become.
  • the hardening material conducts heat to steel pressure elements to a much lesser extent, so that with a device according to the invention heat losses in the connection area to the structure are significantly lower.
  • the invention provides that the transverse force reinforcement in each case integrally locks with its one end in a pressure element of hardenable material.
  • This can be achieved in a simple manner by molding, wherein the composite effect between shear force reinforcement and pressure element occurs without additional effort with the hardening of the hardenable material.
  • Transverse force reinforcement and pressure element act in this way in the load transfer directly together and form a load-bearing unit both in structural and static terms. This makes it possible to initiate lateral forces from the component to be connected in this load-bearing unit, without the transverse force reinforcement in the component to be connected einbindet with the further advantage that the shear force reinforcement can no longer act as a thermal bridge between the building and component and in this way the heat-insulating effect a component according to the invention is improved.
  • a preferred embodiment of the invention provides a projection of the pressure element on the side of the insulating body.
  • the Supernatant which is preferably formed by a cylindrical projection, provides a transverse force introduction surface is available, starting from the coming of the component to be connected transverse force is absorbed by the incorporated into the pressure element shear force reinforcement.
  • the pressure element and the inclined portion of the transverse force reinforcement are preferably arranged relative to one another such that their respective longitudinal axes intersect at a point, the point lying within the projection of the pressure element. Vorzugsswiese runs through the point and the resultant of the lateral force.
  • the compressive forces which can be transmitted by means of a pressure element according to the invention can be determined both by suitable choice of the material and by suitable design of the cross section.
  • the pressure element consists of a hardened after setting mixture of mineral aggregate and cement or polymer bound matrix as a binder. These materials are available at low cost and are easy to process. To increase the strength of the liquid concrete fibers can be added in addition. Due to the good adhesion between concrete and steel, the end of the shear force reinforcement is securely anchored in the pressure element. For example, bond lengths of the transverse force reinforcement in the range of 30 mm to 50 mm are sufficient for this purpose.
  • the end of the transverse force reinforcement that joins the pressure element can be hook-shaped or has a change in cross section, for example a cross-sectional enlargement.
  • a pressure element of high strength concrete according to the invention is preferred, which, for example, the recording of compressive stresses of 60 N / mm 2 and more allows with the advantage that the pressure element formed relatively slim and / or arranged in a comparatively large lateral distance from each other could be.
  • the area available for heat transfer is minimized in this way and consequently increases the thermal insulating effect of the device according to the invention.
  • Another advantage of the invention results from the material-related corrosion resistance of the printing elements, so that additional measures for corrosion protection can be relatively small or completely eliminated.
  • the use of a polymer-based binder results in a pressure element Polymer concrete, which is predestined for use in a chemically aggressive environment.
  • the production of printing elements according to the invention takes place by molding and subsequent hardening of the material.
  • This type of production allows a complex shaping of the printing elements, which is optimized, for example, in terms of the flow of forces and building physics properties.
  • the end faces of the pressure element which are brought into abutment with the structure or the component, be formed convex to produce a defined force application point on the opposite bearing surface of the component or structure.
  • Position inaccuracies when installing a component connection according to the invention as well as manufacturing tolerances are compensated in this way.
  • the pressure elements have over their length a variable cross-sectional area, wherein the cross-sectional area in the central region of the pressure elements is smaller than in the region of the ends.
  • the opposite longitudinal sides and / or top and bottom of the pressure element to form concave.
  • the cross section which in this way gradually narrows towards the center of the pressure element, causes a gradually increasing load concentration in the pressure element, so that sudden stress peaks in the pressure element are avoided.
  • Fig. 1, 2 and 3 show a device according to the invention 1 in various sections and views, wherein from Fig. 1 the intended integration of the component 1 in a building emerges.
  • a structure 2 for example, the floor slab or wall of a building, to which a component 3 connects, for example, a cantilever of a balcony, a pedestal or the like.
  • Both the building 2 and 3, it may be precast concrete or manufactured in cast-in-situ construction components, or to steel or wooden structures.
  • a thermally insulating component 1 is inserted between the building 2 and the component 3, wherein the first outer side. 6 of the component 1 forms a contact surface with the component 3 and the opposite second outer side 7 forms a contact surface with the structural body 2.
  • the component 1 has a substantially rectangular cross-section and extends perpendicular to the plane of representation of Fig. 1
  • the height of the component 1 corresponds to the thickness of the component to be connected 3.
  • An essential part of the component 1 is a plate-shaped insulating body 4, which may consist of a foamed material such as polystyrene, polyethylene, polyvinyl chloride or the like ,
  • the insulating body 4 is traversed by a tensile reinforcement 5 in the upper, the Werzone of the terminal embodying area.
  • How out Fig. 2 shows the tensile reinforcement 5 is formed of steel rods which are parallel to the axis and in a uniform lateral distance to each other and initiate the existing tensile forces from the component 3 in the building 2.
  • the tensile reinforcement 5 can already be foamed in the manufacture of the device 1 in the insulator 4 or is subsequently inserted through the insulator 4, including sleeve or groove-shaped bushings in the insulating body 4
  • the pressure zone forming region of the component 1 can be seen at regular intervals rod-shaped pressure elements 8 with a constant over the length rectangular cross-section, but could also be round.
  • the pressure elements 8 pass through the insulating body 4 horizontally and form with their ends in each case a projection 9 on the first outer surface 6 and second outer surface 7 from.
  • the supernatants 9 richly fit in niches 10, which are provided at the corresponding points of the building 2 or component 3, on the one hand to achieve a toothing to secure the position of the pressure hull 8 and on the other hand, the recording and dissipation of coming from the component 2 transverse forces.
  • Fig. 1 formed by steel straps shear force reinforcement 11 which is parallel to the axis in the region of the structure 2 at the level of the tension reinforcement 5 and in the lateral distance to this and in the region of their exit from the building 2 by the angle ⁇ ( Fig. 4 ) is bent down and the insulating body 4, starting from the second outer side 7 in the direction of the pressure element 8 penetrates approximately diagonally.
  • the lower end of a bracket of the transverse force reinforcement 11 binds in each case in a pressure element 8, so that pressure elements 8 and transverse force reinforcement 11 together each result in a prefabricated unit 12, which is foamed in the course of production of the insulating body 4 in this.
  • the prefabricated units 12 are within the Insulating body 4 arranged in a mutual lateral distance between 8 cm and 20 cm, preferably between 10 cm and 15 cm.
  • the angle ⁇ is for a force-optimized suspension of the transverse force in the building 2 in a range between 30 ° and 50 ° and is in the present case 45 °.
  • the angle ⁇ By a suitable choice of the angle ⁇ , the relative position of the point of intersection of the longitudinal axes of the reinforcement section 19 and the pressure element 8 can also be adjusted.
  • Subject of the 4 to 6 is an embodiment of such a prefabricated unit 12 ', in which the pressure element 8' relative to the under Fig. 1 to 3 modified embodiment described.
  • the shape of the in the 4 to 6 shown pressure element 8 ' is defined by the opposite end faces 13 and longitudinal sides 14 and top 15 and bottom 16.
  • the end faces 13 are convex and have a spherical surface due to their double curvature.
  • the longitudinal sides 14 have a to the center line of the pressure element 8 'extending hollow curvature and are thus concave.
  • the bottom 16 of the pressure element 8 ' runs in the present embodiment plan, but could also be concave. This results in a shape of the pressure element 8 ', in which the cross section in the region of the end faces 13 is greatest and decreases toward the middle in each case.
  • the edges of the pressure element 8 ' are beveled.
  • the necessary for absorbing the shear forces transverse force reinforcement 11 consists of a plurality of steel hoops 17, each of which integrates with its first end portion 18 in the concrete of the building 2, with its central portion 19 extends diagonally into the insulating body 4 and with its second end portion 20 positively in each case a pressure body 8 'integrates, for example, with a longitudinal section of 30 mm to 50 mm in length.
  • the end portion 20 is bent like a hook and has rib-shaped profiles over its circumference.
  • FIGS. 7 and 8 relate to another embodiment of a prefabricated unit 12 ", which differs by a further modified pressure element 8".
  • pressure element 8 joins at its end faces 13 in each case a cylindrical projection 21, which merges into the concave longitudinal sides 14 and top 15 and bottom 16.
  • the projection 21 forms a projection 9, in the building 2 and the component Transverse forces emanating from the component 3 or structural body 2 can thus be introduced into the pressure element 8 via the force introduction surface provided by the projection 21 and transferred to the transverse force reinforcement 11 by force transfer Fig.
  • Fig. 9 illustrated prefabricated unit 12 '"is based on the in Fig. 7
  • the transverse force bar 17 ' is arranged symmetrically with respect to the bracket 17, relative to the symmetry plane 22 running perpendicular to the plane of representation and the longitudinal axis of the pressure element 8 " End portion 18 'of the prefabricated unit 12'"in the component to be connected 3, so that the transverse force bar 17 'is activated in a direction reversal of the lateral force load for load transfer.
  • a component 1 according to the invention can be equipped exclusively with such load-bearing units 12 '"or in combination with prefabricated units 12".
  • prefabricated units 12 For example, every second, third or fourth prefabricated unit according to the embodiment according to Fig. 9 be formed while the remaining units of in Fig. 7 shown embodiment correspond.
  • a statically appropriate effect can be achieved by a part of the prefabricated units 12, 12 ', 12 "mirrored around the symmetry plane 22 are installed in the insulating body 4, for example, every second, third or fourth unit 12, 12', 12" ,

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein thermisch isolierendes Bauelement (1) für den kraftübertragenden Anschluss eines Bauteils (3) an einen Baukörper (2), insbesondere einer Kragplatte an eine Gebäudedecke oder Gebäudewand. Das Bauelement (2) besitzt einen Isolierkörper (4) zur Anordnung zwischen Bauteil (3) und Baukörper (2), dessen erste Außenseite (6) zur Anlage am Bauteil (3) bestimmt ist und dessen zweite Außenseite (7) zur Anlage am Baukörper (2). Die erste Außenseite (6) und zweite Außenseite (7) sind dabei unterteilt in eine Zugzone und eine Druckzone. Innerhalb des Isolierkörpers (4) erstreckt sich von der ersten Außenseite (6) zur zweiten Außenseite (7) ein Druckelement (8, 8', 8"), das im Bereich der Druckzone angeordnet ist, und eine Querkraftbewehrung (11), die ausgehend von der Zugzone der zweiten Außenseite (7) diagonal in Richtung der Druckzone der ersten Außenseite (6) verläuft. Zur verbesserten Lastabtragung und Wärmedämmung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Druckelement (8, 8', 8") aus einem erhärtbaren Material besteht, in das die Querkraftbewehrung (11) mit seinem Endabschnitt (20) kraftschlüssig einbindet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein thermisch isolierendes Bauelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Beim Anschließen von Außenbauteilen, z. B. von Balkonen, Übergängen, Vordächern, Podesten und dergleichen an eine Gebäudefront, besteht stets die Gefahr, dass die flächig aufgebrachte Wärmedämmung in diesem Bereich örtlich durchbrochen wird und sich Wärmebrücken ausbilden. Über einen derart verminderten Wärmeschutz geht Wärmeenergie verloren, was neben erhöhten Heizkosten auch zu Folgeschäden wie z. B. Kondenswasserbildung an kalten Wand- und Deckeninnenflächen mit der Gefahr von Schimmelbildung führen kann.
  • In der Praxis werden daher bevorzugt Anschlusskonstruktionen eingesetzt, die den Wärmeschutz eines Gebäudes auch im Bereich des Anschlusses von Außenbauteilen voll funktionstüchtig erhalten. Eine solche Anschlusskonstruktion ist beispielsweise aus der DE 199 08 388 A1 bekannt. Der dort offenbarte Anschluss besteht aus einer oberen Zug- und unteren Druckbewehrung sowie einer schräg von oben nach unten verlaufenden Querkraftbewehrung, die im Bereich der Anschlussebene einen Isolierkörper durchdringen. An der der Anschlussebene zugewandten Seite des Isolierkörpers ist ein erstes plattenförmiges Anschlusselement angeordnet, welches im Bereich der Zug- und Druckbewehrung Öffnungen zum Durchführen dieser Bewehrung aufweist. Die Querkraftbewehrung hingegen ist fest mit dem Anschlusselement verschweißt. In engem Abstand liegt dem Anschlussteil eine planparallel zur Anschlussebene ausgerichtete Kopfplatte gegenüber, die bereits dem anzuschließenden Außenbauteil zugehörig ist. Die Kopfplatte wird mittels der Zug- und Druckbewehrung in der Anschlussebene fixiert, während das fest mit der Querkraftbewehrung verbundene Anschlusselement die Kopfplatte in vorbestimmter Höhe hält.
  • Die DE 10 2011 054 275 A1 offenbart ein Kragplattenanschlusselement zwischen einer Decken-/Bodenplatte und einer auskragenden Platte, mit einem Isolierkörper, der von einer oben liegenden Zugbewehrung und einer diagonal den Isolierkörper durchlaufenden Querkraftbewehrung durchsetzt ist. Zur Querkraftableitung bindet die Querkraftbewehrung sowohl in die Decken-/Bodenplatte als auch auskragende Platte ein. Auftretende Druckkräfte im unteren Bereich des Isolierköpers werden über dort angeordnete Druckelemente aus Faserbeton aufgenommen, die sich mit ihren Enden an der Decken-/Bodenplatte und der auskragenden Platte abstützen.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gemacht, den thermisch isolierenden Anschluss eines Bauteils an einen Baukörper weiter zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung geht davon aus, dass die aus statischer Sicht unverzichtbaren Druckelemente aus Stahl eine thermische Schwachstelle beim wärmedämmenden Anschluss eines Bauteils an einen Baukörper bilden. Solche Druckelemente zeichnen sich zwar durch ein statisch gutes Lastabtragungsverhalten aus, leiten jedoch thermische Energie unverhältnismäßig gut.
  • Darauf aufbauend sieht die Erfindung ein statisches System vor, bei dem die vorhandenen Lasten im Zusammenspiel von Zuggliedern aus Stahl (Querkraftbewehrung und ggf. Zugkraftbewehrung) und Druckelementen aus einem erhärtenden Material, vorzugsweise einer Mischung aus mineralischem Zuschlag und Bindemittel auf Zement- oder Polymerbasis, abgetragen werden. Das erhärtende Material leitet Wärme gegenüber Druckelementen aus Stahl in wesentlich geringerem Umfang, so dass mit einem erfindungsgemäßen Bauelement Wärmeverluste im Anschlussbereich an den Baukörper erheblich geringer ausfallen.
  • Weiter sieht die Erfindung vor, dass die Querkraftbewehrung mit ihrem einen Ende jeweils kraftschlüssig in ein Druckelement aus erhärtbarem Material einbindet. Dies kann in einfacher Weise durch Formgießen erreicht werden, wobei die Verbundwirkung zwischen Querkraftbewehrung und Druckelement ohne zusätzlichen Aufwand mit dem Erhärten des erhärtbaren Materials eintritt. Querkraftbewehrung und Druckelement wirken auf diese Weise bei der Lastabtragung unmittelbar zusammen und bilden sowohl in konstruktiver als auch statischer Hinsicht eine lastabtragende Einheit. Dadurch ist es möglich, Querkräfte aus dem anzuschließenden Bauteil in diese lastabtragende Einheit einzuleiten, ohne dass die Querkraftbewehrung in das anzuschließende Bauteil einbindet mit dem weiteren Vorteil, dass die Querkraftbewehrung nicht mehr als Wärmebrücke zwischen Baukörper und Bauteil wirken kann und auf diese Weise die wärmedämmende Wirkung eines erfindungsgemäßen Bauteils verbessert wird.
  • Zur Einleitung von Querkräften in ein Druckelement sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung einen Überstand des Druckelements über die Seite des Isolierkörpers vor. Der Überstand, der vorzugsweise von einem zylindrischen Ansatz gebildet ist, stellt eine Querkrafteinleitungsfläche zur Verfügung, von der ausgehend die aus dem anzuschließenden Bauteil kommende Querkraft von der in das Druckelement einbindenden Querkraftbewehrung aufgenommen wird. Für eine optimale Kraftaufnahme sind Druckelement und der schräg verlaufende Abschnitt der Querkraftbewehrung vorzugsweise so zueinander angeordnet, dass sich ihre jeweiligen Längsachsen in einem Punkt schneiden, wobei der Punkt innerhalb des Überstands des Druckelements liegt. Vorzugswiese verläuft durch den Punkt auch die Resultierende der Querkraft.
  • Die mittels eines erfindungsgemäßen Druckelements übertragbaren Druckkräfte können sowohl durch geeignete Wahl des Materials als auch durch geeignete Ausbildung des Querschnitts bestimmt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Druckelement aus einer nach dem Abbinden erhärteten Mischung aus mineralischem Zuschlag und zement- oder polymergebundener Matrix als Bindemittel. Diese Materialien stehen allerorts kostengünstig zur Verfügung und lassen sich einfach verarbeiten. Zur Festigkeitssteigerung können dem flüssigen Beton zusätzlich Fasern beigemengt sein. Aufgrund der guten Haftung zwischen Beton und Stahl ist das Ende der Querkraftbewehrung sicher im Druckelement verankert. Dazu genügen beispielsweise Einbindelängen der Querkraftbewehrung im Bereich von 30 mm bis 50 mm. Zur Steigerung der Verankerungskraft zwischen Druckelement und Querkraftbewehrung kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung das in das Druckelement einbindende Ende der Querkraftbewehrung hakenförmig ausgebildet sein oder weist eine Querschnittsänderung auf, beispielsweise eine Querschnittsvergrößerung.
  • Zur weiteren Festigkeitssteigerung ist die Herstellung eines erfindungsgemäßen Druckelements aus hochfestem Beton bevorzugt, was beispielsweise die Aufnahme von Druckspannungen von 60 N/mm2 und mehr ermöglicht mit dem Vorteil, dass die Druckelement verhältnismäßig schlank ausgebildet und/oder in einem vergleichsweise großen seitlichen Abstand zueinander angeordnet sein können. Die zur Wärmeübertragung zur Verfügung stehende Fläche wird auf diese Weise minimiert und folglich die thermisch isolierende Wirkung des erfindungsgemäßen Bauelements gesteigert.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der materialbedingten Korrosionsbeständigkeit der Druckelemente, so dass zusätzliche Maßnahmen zum Korrosionsschutz vergleichsweise gering ausfallen oder ganz entfallen können. Durch die Verwendung eines Bindemittels auf Polymerbasis entsteht ein Druckelement aus Polymerbeton, das vor allem für den Einsatz in einem chemisch aggressiven Umfeld prädestiniert ist.
  • Die Herstellung erfindungsgemäßer Druckelemente erfolgt durch Formgießen und anschließender Aushärtung des Materials. Diese Art der Herstellung ermöglicht eine komplexe Formgebung der Druckelemente, die beispielsweise im Hinblick auf den Kräfteverlauf und bauphysikalische Eigenschaften optimiert ist. So können die Stirnseiten des Druckelements, die in Anlage mit dem Baukörper bzw. dem Bauteil gebracht werden, konvex ausgebildet sein, um einen definierten Krafteinleitungspunkt an der gegenüberliegende Lagerfläche des Bauteils bzw. Baukörpers zu erzeugen. Lageungenauigkeiten beim Einbau eines erfindungsgemäßen Bauteilanschlusses sowie Fertigungstoleranzen werden auf diese Weise kompensiert.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Druckelemente über ihre Länge eine veränderliche Querschnittsfläche auf, wobei die Querschnittsfläche im mittleren Bereich der Druckelemente kleiner ist als im Bereich der Enden. Diese Ausführungsform trägt zu einer verbesserten thermischen Isolierung bei, da die vom Druckelement übertragene Wärmemenge pro Zeiteinheit von der kleinsten zur Verfügung stehenden Querschnittsfläche bestimmt wird.
  • Zur Umsetzung dieses Gedankens sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, die sich gegenüberliegenden Längsseiten und/oder Ober- und Unterseite des Druckelements konkav auszubilden. Der sich auf diese Weise zur Mitte des Druckelements hin sich stetig verkleinernde Querschnitt bedingt eine allmählich zunehmende Lastkonzentration im Druckelement, so dass sprunghafte Spannungsspitzen im Druckelement vermieden werden.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung hervorgehen. Die Erfindung ist dabei nicht auf die Merkmalskombinationen der einzelnen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst ebenso Kombinationen von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsbeispiele.
  • Es zeigt
    • Fig. 1
    einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Bauelement im eingebauten Zustand entlang der in Fig. 2 dargestellten Linie I - I,
    Fig. 2
    eine Ansicht auf das in Fig. 1 dargestellte Bauelement entlang der dortigen Linie II - II,
    Fig. 3
    eine Draufsicht auf das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Bauelement in kleinerem Maßstab,
    Fig. 4
    eine Seitenansicht auf eine von Druckelement und Querkraftbewehrung gebildete vorgefertigte Einheit,
    Fig. 5
    eine Draufsicht auf die in Fig. 4 dargestellte Einheit,
    Fig. 6
    eine Schrägansicht auf die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Einheit,
    Fig. 7
    eine Ansicht auf eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelements mit einem modifizierten Druckelement,
    Fig. 8
    eine Schrägansicht auf die von modifiziertem Druckelement und Querkraftbewehrung gebildete vorgefertigte Einheit des in Fig. 7 dargestellten Bauelements, und
    Fig. 9
    eine Seitenansicht auf eine weitere Ausführungsform einer von Druckelement und Querkraftbewehrung gebildeten vorgefertigten Einheit,
  • Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen ein erfindungsgemäßes Bauelement 1 in verschiedenen Schnitten und Ansichten, wobei aus Fig. 1 die bestimmungsgemäße Integration des Bauelements 1 in ein Bauwerk hervorgeht. Man sieht den entsprechenden Teil eines Baukörpers 2, beispielsweise die Geschoßdecke oder Wand eines Gebäudes, an den ein Bauteil 3 anschließt, beispielsweise eine Kragplatte eines Balkon, ein Podest oder dergleichen. Sowohl beim Baukörper 2 als auch Bauteil 3 kann es sich um Betonfertigteile oder um in Ortbetonbauweise hergestellte Bauteile handeln, oder aber um Stahl- oder Holzkonstruktionen.
  • Um Wärmeverluste zu begrenzen, die im Regelfall durch einen Wärmestrom vom wärmeren Baukörper 2 zum kälteren Bauteil 3 entstehen, ist zwischen dem Baukörper 2 und dem Bauteil 3 ein thermisch isolierendes Bauelement 1 eingefügt, wobei die erste Außenseite 6 des Bauelements 1 eine Kontaktfläche mit dem Bauteil 3 ausbildet und die gegenüberliegende zweite Außenseite 7 eine Kontaktfläche mit dem Baukörper 2.
  • Das Bauelement 1 besitzt einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt und erstreckt sich senkrecht zur Darstellungsebene der Fig. 1 über die gesamte Länge des Bauteils 3. Die Höhe des Bauelements 1 entspricht dabei der Dicke des anzuschließenden Bauteils 3. Wesentlicher Bestandteil des Bauelements 1 ist ein plattenförmiger Isolierkörper 4, der aus einem geschäumten Material wie zum Beispiel Polystyrol, Polyethylen, Polyvinylchlorid oder dergleichen bestehen kann. Der Isolierkörper 4 ist im oberen, die Zugzone des Anschlusses verkörpernden Bereich, von einer Zugbewehrung 5 durchsetzt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht wird die Zugbewehrung 5 von Stahlstäben gebildet, die achsparallel und in einem einheitlichen seitlichen Abstand zueinander liegen und die vorhandenen Zugkräfte vom Bauteil 3 in den Baukörper 2 einleiten. Die Zugbewehrung 5 kann dabei bereits bei der Herstellung des Bauelements 1 in den Isolierkörper 4 eingeschäumt werden oder aber wird nachträglich durch den Isolierkörper 4 gesteckt, wozu hülsen- oder nutförmige Durchführungen im Isolierkörper 4 angeordnet sein können.
  • Im unteren, die Druckzone bildenden Bereich des Bauelements 1 sieht man in regelmäßigen Abständen stabförmige Druckelemente 8 mit einem über die Länge gleichbleibenden rechteckförmigen Querschnitt, der aber ebenso rund sein könnte. Die Druckelemente 8 durchsetzen den Isolierkörper 4 horizontal und bilden dabei mit ihren Enden jeweils einen Überstand 9 über die erste Außenfläche 6 bzw. zweite Außenfläche 7 aus. Die Überstände 9 reichen formschlüssig in Nischen 10, die an den entsprechenden Stellen des Baukörpers 2 bzw. Bauteils 3 vorgesehen sind, um einerseits eine Verzahnung zur Lagesicherung des Druckkörpers 8 zu erzielen und andererseits die Aufnahme und Ableitung der aus dem Bauteil 2 kommenden Querkräfte.
  • Des Weiteren offenbart Fig. 1 eine von Stahlbügeln gebildete Querkraftbewehrung 11, die im Bereich des Baukörpers 2 auf Höhe der Zugbewehrung 5 achsparallel und im seitlichen Abstand zu dieser verläuft und im Bereich ihres Austritts aus dem Baukörper 2 um den Winkel α (Fig. 4) nach unten gekröpft ist und den Isolierkörper 4 ausgehend von der zweiten Außenseite 7 in Richtung des Druckelements 8 in etwa diagonal durchdringt. Das untere Ende eines Bügels der Querkraftbewehrung 11 bindet jeweils in ein Druckelement 8 ein, so dass Druckelemente 8 und Querkraftbewehrung 11 zusammen jeweils eine vorgefertigte Einheit 12 ergeben, die im Zuge der Herstellung des Isolierkörpers 4 in diesen eingeschäumt wird. Zur gleichmäßigen Lastabtragung sind die vorgefertigten Einheiten 12 innerhalb des Isolierkörpers 4 in einem gegenseitigen seitlichen Abstand zwischen 8 cm und 20 cm angeordnet, vorzugsweise zwischen 10 cm und 15 cm.
  • Der Winkel α liegt für eine kraftoptimierte Aufhängung der Querkraft im Baukörper 2 in einem Bereich zwischen 30° und 50° und beträgt im vorliegenden Fall 45°. Durch geeignete Wahl des Winkels α lässt sich zudem die relative Lage des Schnittpunkts der Längsachsen des Bewehrungsabschnitts 19 und des Druckelements 8 einstellen.
  • Gegenstand der Fig. 4 bis 6 ist eine Ausführungsform einer solchen vorgefertigten Einheit 12', bei der das Druckelement 8' gegenüber der unter den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsform abgewandelt ist. Die Form des in den Fig. 4 bis 6 dargestellte Druckelement 8' ist definiert durch die sich gegenüberliegende Stirnseiten 13 und Längsseiten 14 sowie Oberseite 15 und Unterseite 16. Dabei sind die Stirnseiten 13 konvex ausgebildet und besitzen aufgrund ihrer doppelten Krümmung eine kugelige Fläche. Die Längsseiten 14 weisen eine sich zur Mittellinie des Druckelements 8' verlaufende Hohlwölbung auf und sind somit konkav ausgebildet. Entsprechendes gilt für die Oberseite 15, die ebenfalls einen konkaven Verlauf zeigt, mit einer gegenüber den Längsseiten 14 stärkerer Krümmung. Die Unterseite 16 des Druckelements 8' verläuft im vorliegenden Ausführungsbeispiel plan, könnte jedoch ebenfalls konkav ausgebildet sein. Daraus ergibt sich eine Form des Druckelements 8', bei der der Querschnitt im Bereich der Stirnseiten 13 am größten ist und zur Mitte hin jeweils abnimmt. Die Kanten des Druckelements 8' sind dabei gefast.
  • Denkbar wären auch Ausführungsformen der Erfindung bei denen sich lediglich die Querschnittshöhe oder Querschnittsbreite des Druckelements zur Mitte hin verringert.
  • Die zur Aufnahme der Querkräfte notwendige Querkraftbewehrung 11 besteht aus einer Vielzahl von Stahlbügeln 17, von denen jeder mit seinem ersten Endabschnitt 18 in den Beton des Baukörpers 2 einbindet, mit seinem mittleren Abschnitt 19 sich diagonal in den Isolierkörper 4 hinein erstreckt und mit seinem zweiten Endabschnitt 20 kraftschlüssig in jeweils einen Druckkörper 8' einbindet, beispielsweise mit einem Längsabschnitt von 30 mm bis 50 mm Länge. Zur Verbesserung der Verankerung des Endabschnitts 20 im Druckkörper 8' ist der Endabschnitt 20 hakenförmig umgebogen und weist über seinen Umfang rippenförmige Profilierungen auf.
  • Die Fig. 7 und 8 betreffen eine weitere Ausführungsform einer vorgefertigten Einheit 12", die sich durch ein weiter modifiziertes Druckelements 8" unterscheidet. Bei dem dort dargestellten Druckelement 8" schließt sich an dessen Stirnseiten 13 jeweils ein zylindrischer Ansatz 21 an, der in die konkav verlaufenden Längsseiten 14 sowie Oberseite 15 und Unterseite 16 übergeht. Der Ansatz 21 bildet einen Überstand 9, der in den Baukörper 2 bzw. das Bauteil 3 einbindet. Vom Bauteil 3 bzw. Baukörper 2 ausgehende Querkräfte können so über die vom Ansatz 21 zur Verfügung gestellte Krafteinleitungsfläche in das Druckelement 8 eingeleitet und durch Kraftumlagerung auf die Querkraftbewehrung 11 übertragen werden. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist dabei die gegenseitige Anordnung von Druckelement 8 und Querkraftbewehrung derart, dass sich die Längsachse des Druckelements 8 und die Längsachse des mittleren Abschnitts 19 der Querkraftbewehrung 11 in einem Punkt P innerhalb des zylindrischen Ansatzes 21 schneiden. Vorzugsweise verläuft auch die Querkraftresultierende Q durch diesen Punkt P. Ansonsten gelten die unter den Fig. 4 bis 6 gemachten Ausführungen.
  • Die in Fig. 9 dargestellte vorgefertigte Einheit 12'" basiert auf der in Fig. 7 dargestellten Einheit 12", die um einen zusätzlichen Querkraftbügel 17' ergänzt ist. Der Querkraftbügel 17' ist dabei symmetrisch zum Bügel 17 angeordnet, bezogen auf die senkrecht zur Darstellungsebene und Längsachse des Druckelements 8" verlaufende Symmetrieebene 22. Im bestimmungsgemäßen Gebrauch bindet dabei der erste Endabschnitt 18' der vorgefertigten Einheit 12'" in das anzuschließende Bauteil 3 ein, so dass der Querkraftbügel 17' bei einer Richtungsumkehr der Querkraftbelastung zur Lastabtragung aktiviert wird.
  • Ein erfindungsgemäßes Bauelement 1 kann ausschließlich mit derartigen lastabtragenden Einheiten 12'" ausgestattet sein oder im Kombination mit vorgefertigten Einheiten 12". Beispielsweise kann jede zweite, dritte oder vierte vorgefertigte Einheit entsprechend der Ausführungsform gemäß Fig. 9 ausgebildet sein, während die übrigen Einheiten der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform entsprechen.
  • Ein in statischer Hinsicht entsprechender Effekt kann erzielt werden, indem ein Teil der vorgefertigten Einheiten 12, 12', 12" um die Symmetrieebene 22 gespiegelt in den Isolierkörper 4 eingebaut sind, beispielsweise jede zweite, dritte oder vierte Einheit 12, 12', 12".

Claims (15)

  1. Thermisch isolierendes Bauelement für den kraftübertragenden Anschluss eines Bauteils (3) an einen Baukörper (2), insbesondere einer Kragplatte an eine Gebäudedecke oder Gebäudewand,
    - mit einem Isolierkörper (4) zur Anordnung zwischen Bauteil (3) und Baukörper (2), dessen erste Außenseite (6) zur Anlage am Bauteil (3) bestimmt ist und dessen zweite Außenseite (7) zur Anlage am Baukörper (2), wobei die erste Außenseite (6) und zweite Außenseite (7) unterteilt sind in eine Zugzone und eine Druckzone,
    - mit einem Druckelement (8, 8', 8"), das sich innerhalb des Isolierkörpers (4) im Bereich der Druckzone von der ersten Außenseite (6) zur zweiten Außenseite (7) erstreckt, und
    - mit einer Querkraftbewehrung (11), die sich ausgehend von der Zugzone der zweiten Außenseite (7) diagonal in Richtung der Druckzone der ersten Außenseite (6) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (8, 8', 8") aus einem erhärtbaren Material besteht, in das die Querkraftbewehrung (11) mit seinem Endabschnitt (20) kraftschlüssig einbindet.
  2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkraftbewehrung (11) Verankerungsmittel im Bereich des in das Druckelement (8, 8', 8") einbindenden Endabschnitts (20) aufweist, vorzugsweise dass der Endabschnitt (20) hakenförmig ausgebildet ist.
  3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkraftbewehrung (11) mit ihrem Endabschnitt (20) über eine Länge von 30 mm bis 50 mm in das Druckelement (8, 8', 8") einbindet.
  4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (8, 8', 8") aus einem polymer- oder zementgebundenem Material besteht, vorzugsweise aus Polymerbeton oder hochfestem zementgebundenem Beton.
  5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (8, 8', 8") in erhärtetem Zustand eine Druckfestigkeit von mindestens 60 N/mm2 aufweist.
  6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (8, 8', 8") stabförmige Gestalt mit jeweils einer Stirnseite (13) an den Enden besitzt, und mindestens eine Stirnseite (13) einen Überstand (9) gegenüber einer Außenseite (6, 7) des Isolierkörpers (4) ausbildet, vorzugsweise gegenüber der ersten Außenseite (6) des Isolierkörpers (4).
  7. Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (9) von einem zylindrischen Ansatz (21) gebildet ist.
  8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (8, 8', 8") stabförmige Gestalt besitzt mit zwei Stirnseiten (13), zwei Längsseiten (14) einer Oberseite (15) und einer Unterseite (16).
  9. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Stirnseite (13) des Druckelements (8, 8', 8") konvex ausgebildet ist.
  10. Bauelement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide Längsseiten (14) des Druckelements (8, 8', 8") konkav ausgebildet sind.
  11. Bauelement nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite (15) und/oder Unterseite (16) des Druckelements (8, 8', 8") konkav ausgebildet sind.
  12. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α zwischen der diagonal verlaufenden Querkraftbewehrung (11) und der Horizontalen in einem Bereich von 30° bis 50° liegt, vorzugsweise 45° beträgt.
  13. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (1) eine weitere Querkraftbewehrung (11') aufweist, die sich ausgehend von der Zugzone der ersten Außenseite (6) diagonal in Richtung der Druckzone der zweiten Außenseite (7) erstreckt und die weitere Querkraftbewehrung (11') mit ihrem Endabschnitt (20') kraftschlüssig in das Druckelement (8") einbindet.
  14. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (4) im Bereich der Zugzone eine Zugbewehrung oder Durchführungen für eine Zugbewehrung (5) aufweist.
  15. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (4) mehrere Druckkörper (8, 8', 8") aufweist und die Druckkörper (8, 8', 8") in einem gegenseitigen seitlichen Abstand von 8 cm bis 20 cm angeordnet sind, vorzugsweise in einem Abstand von 10 cm bis 15 cm.
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