EP2839089B1

EP2839089B1 - Bauelement und verfahren zur herstellung eines bauelements

Info

Publication number: EP2839089B1
Application number: EP12813009.3A
Authority: EP
Inventors: Hans Kromer; Roland Karle; Hans Pfaff
Original assignee: Groz Beckert KG
Current assignee: Solidian GmbH
Priority date: 2012-01-03
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2018-10-10
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: CN104302853B; CN104302853A; EP2839089A1; HRP20181835T1; WO2013102593A1; JP2015508462A; RU2608368C2; ES2695100T3; DK2839089T3; BR112014016368A8; US9388577B2; RU2014131038A; JP6167110B2; DE102012101498A1; BR112014016368A2; US20150033655A1; KR20140109461A

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauelement sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das Bauelement kann als Wandelement oder als Deckenelement verwendet werden. Es wird fabrikseitig hergestellt und als vorbereitetes plattenförmiges Bauelement an die Baustelle zum dortigen Einbau transportiert. Das Bauelement weist vorzugsweise eine rechteckförmige, insbesondere quadratische Gestalt auf. Es kann eine gekrümmte oder gewölbte Form, auch mit Eckausbildungen aufweisen. Die Kantenlänge des Bauelements kann jeweils einige Meter betragen. Das Bauelement weist eine Vorsatzschale mit einer ersten Betonschicht sowie eine Tragschale mit einer zweiten Betonschicht auf. Mit Hilfe von mehreren Verbindungskörpern ist die Vorsatzschale mit der Tragschale verbunden. Die Vorsatzschale dient hauptsächlich dazu, die Optik des Bauelements zu bestimmen und als Gebäude-Außenhaut den Witterungsschutz zu gewährleisten, während die Tragschale abhängig von der erforderlichen Statik zum Abstützen der in das Bauelement eingeleiten Kräfte dient. Zwischen der Vorsatzschale und der Tragschale kann Dämmmaterial vorhanden sein.
Ein Bauelement, das als Wand- oder Deckenelement dienen kann, ist beispielsweise aus der DE 100 07 100 A1 bekannt. Zur Verbindung der Tragschale mit der Vorsatzschale werden Gitterträger aus Edelstahl, Schwarzstahl oder verzinktem Stahl verwendet. Solche Stahl-Verbindungskörper können in die Vorsatzschale eingeleitete Kräfte sehr gut aufnehmen und über die Tragschale abstützen. Allerdings haben Stahlverbindungskörper den Nachteil, dass das Herstellen von Stahl sehr viel Energieeinsatz erfordert und hohe Kosten mit sich bringt. Außerdem entstehen Kältebrücken zwischen der Vorsatzschale und der Tragschale.
Ein ähnliches als Wandelelement ausgeführtes Bauelemente ist aus DE 100 59 552 A1 bekannt. Dort werden Doppelklauenelemente zur Verbindung der Vorsatzschale mit der Tragschale eingesetzt. Dadurch soll ein größerer Abstand zwischen Vorsatzschale und Tragschale möglich sein, um die Dämmschicht dicker ausführen zu können. Die Doppelklauenelemente sind vorzugsweise aus Metall und insbesondere aus Stahl hergestellt. Dadurch soll sich für die Klauenelemente der gleiche Wärmeausdehnungskoeffizient ergeben wie für die Tragschale, wenn diese aus Stahlbeton besteht.
Ein Rohrelement als Sandwich-Verbundplatte ist ferner aus DE 29 39 877 A1 bekannt. Zur Verbindung der beiden äußeren Schalen durch die dazwischen liegende Dämmschicht werden linienförmige Ankerelemente in verschiedenen Ausgestaltungen eingesetzt.
Ein Textilbetonelement ist aus DE 202 07 945 U1 bekannt. Dort ist in der Vorsatzschale eine Textilbewehrung in Form eines dreidimensionales textilen Gebildes vorhanden. Zwischen der Tragschale und der Vorsatzschale sind herkömmliche Ankerstäbe vorgesehen.
Ferner beschreibt EP 0 532 140 A1 ein Bauelement mit einer Vorsatzschale und einer Tragschale, wobei in die beiden Schalen jeweils vorgespannte Verstärkungsstränge eingebracht sind. Die Verstärkungsstränge sind mit Hilfe von Verbindungskörpern miteinander verbunden. Diese Verbindungskörper können aus einem Kunststoff aufweisenden faserverstärkten Verbundmaterial hergestellt sein.
Aus EP 0 051 101 A1 ist ein Bauelement aus Textilbeton mit einer erste Betonschicht und einer zweiten Betonschicht über Betonrippen miteinander verbunden sein können. Sämtliche Betonabschnitte sind nahe an der Oberfläche mit einer Textilbewehrung aus Glasfasersträngen verstärkt.
Ausgehend hiervon kann es als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, ein Bauelement zu schaffen, das zum einen auch bei statisch hohen Belastungen verwendet werden kann und zum anderen einfach herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 15 gelöst.
Das Bauelement weist eine Vorsatzschale mit einer ersten Betonschicht auf. In der ersten Betonschicht ist eine Textilbewehrung angeordnet. Die Textilbewehrung erstreckt sich vorzugsweise in einer Ebene parallel zur Außenfläche der Vorsatzschale. Die Textilbewehrung kann beispielsweise als flächiges Gestrick, Gewirk, Gewebe oder Gelege ausgeführt sein, dessen räumliche Ausdehnung in einer Erstreckungsebene vorzugsweise größer ist als in der Raumrichtung rechtwinkelig zur Erstreckungsebene. Die Dimensionierung der Bewehrung hängt von den statischen Anforderungen ab. Die Textilbewehrung kann mithin eine im Wesentlichen zweidimensionale Gestalt haben. Es ist aber auch möglich, dass die Textilbewehrung eine dreidimensionale Form aufweist.
Mit Abstand zur Vorsatzschale ist eine Tragschale mit einer zweiten Betonschicht vorhanden. In dieser zweiten Betonschicht befindet sich eine Tragschalenbewehrung. Die Tragschalenbewehrung kann bei einer Ausführungsform aus einem anderen Material als die Textilbewehrung der Vorsatzschale bestehen. Insbesondere ist die Tragschalenbewehrung aus Metall, beispielsweise aus Stahl hergestellt. Alternativ kann auch für die Tragschalenbewehrung Textilmaterial, beispielsweise ein Gestrick, Gewirk, Gewebe oder Gelege vorgesehen werden. Die statische Last des Bauelements wird durch die Tragschale aufgenommen und abgestützt. Die davon beabstandete Vorsatzschale dient normalerweise zur Aufnahme geringerer Lasten und insbesondere zur Verbesserung des optischen Eindrucks des Bauelements sowie dem Witterungsschutz. Sie deckt beispielsweise eine zwischen der Tragschale und Vorsatzschale angeordnete Dämmschicht ab. Durch die flache und leichte Textilbewehrung in der Vorsatzschale kann diese besonders dünn und mithin besonders leicht ausgeführt sein.
Zwischen der Textilbewehrung und der Tragschalenbewehrung sind separate Verbindungskörper angeordnet. Die Verbindungskörper haben eine starre dreidimensionale Gestalt und sind durch eine dreidimensionale Textilgitterstruktur gebildet, die insbesondere frei ist von metallischen Elementen. Die Verbindungskörper sind daher nicht als massive geschlossene Körper ausgeführt, sondern als Gitterkörper mit einer Vielzahl von Durchbrechungen bzw. Maschen. Die Verbindungskörper sind daher sehr leicht. Sie verfügen über eine schlechte Wärmeleitung und bilden daher keine Kältebrücken zwischen der Vorsatzschale und der Tragschale. Außerdem sind derartige Verbindungskörper aus einer dreidimensionalen Textilgitterstruktur einfach herzustellen und ebenso einfach bei der Herstellung des Bauelements zu handhaben. Beispielsweise kann die dreidimensionale Textilgitterstruktur durch Abwinkeln und/oder Biegen eines sich flächig in einer Ebene erstreckenden Textilgitters und durch Fixieren des gebogenen und/oder abgewinkelten Textilgitters in der gewünschten Form hergestellt werden. Dabei kann beispielsweise durch Wärmeeinwirkung und/oder durch eine Beschichtung, beispielsweise mit einem Harz, das Textilgitter in die gewünschte dreidimensionale Form gebracht und fixiert werden. Durch die Gitterstruktur verbindet sich der Verbindungskörper sehr gut mit den beiden Betonschichten, in die der Verbindungskörper eingegossen wird. Um die gewünschte Lage des Verbindungskörpers vor dem Gießen der Betonschichten vorzugeben, kann dieser aufgrund seiner Gitterstruktur sehr einfach mit der Textilbewehrung verbunden werden, beispielsweise durch Rödeldraht oder Kabelbinder.
Die Textilgitterstruktur kann beispielsweise Glas- und/oder Karbonfasern aufweisen.
Vorzugsweise weist jeder Verbindungskörper in seiner Erstreckungsrichtung eine konstante Querschnittskontur auf. Der Verbindungskörper ist dadurch als Längselement herstellbar und kann einfach in der erforderlichen Länge für das Bauelement abgeschnitten werden. Alternativ ist es auch möglich, zunächst ein flaches Textilgitter in der gewünschten Länge zurecht zu schneiden und anschließend daraus durch Biegen und/oder Abwinkeln und Fixieren in der gewünschten Form die dreidimensionale Textilgitterstruktur und mithin den Verbindungskörper herzustellen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist jeder Verbindungskörper wenigstens zwei Gitterabschnitte auf, die sich in unterschiedlichen Raumebenen erstrecken. Insbesondere sind zwei benachbarte Gitterabschnitte rechtwinklig zueinander ausgerichtet. Bei einer Ausführungsform weist jeder Verbindungskörper einen ersten Gitterabschnitt sowie einen zweiten Gitterabschnitt auf, die parallel zueinander und mit Abstand angeordnet sind. Ein dritter Gitterabschnitt ist rechtwinklig zum ersten und zum zweiten Gitterabschnitt orientiert und verbindet den ersten Gitterabschnitt mit dem zweiten Gitterabschnitt. Vorzugsweise entsteht dadurch ein Verbindungskörper mit einem U-förmigen Querschnitt. Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich der erste und der zweite Gitterabschnitt in einer jeweils zugeordneten Betonschicht, wohingegen der dritte Gitterabschnitt den Abstand zwischen den beiden Betonschichten überbrückt. Der dritte Gitterabschnitt kann in seiner Erstreckungsebene die in die Vorsatzschale eingeleiteten Kräfte sehr gut abstützen und in die Tragschale übertragen.
Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, zwei Verbindungskörper mit ihren jeweiligen dritten Gitterabschnitten aneinander zu legen oder mittelbar über ein Verstärkungselement miteinander zu verbinden. Das Verstärkungselement ist optional. Es kann sich vorzugsweise entlang der gesamten Fläche der beiden Gitterabschnitte der zwei verbundenen Verbindungskörper erstrecken. Insbesondere sind die dritten Gitterabschnitte der beiden Verbindungskörper gleich groß. Werden zwei Verbindungskörper derart aneinander angeordnet, erstrecken sich die jeweils ersten Gitterabschnitte ausgehend vom zugeordneten dritten Gitterabschnitt in entgegengesetzte Richtungen weg. Auch die jeweils zweiten Gitterabschnitte erstrecken sich vom jeweiligen dritten Gitterabschnitt in entgegengesetzte Richtungen voneinander weg. Es entsteht insgesamt eine in Querschnitt I-förmige Verbindungskörperanordnung, deren Querschnittsform auch als Doppel-T-förmig bezeichnet werden kann. Ist zwischen den beiden dritten Gitterabschnitten ein Verstärkungselement angeordnet, können dadurch die aufnehmbaren Kräfte erhöht werden. Das Verstärkungselement kann eine insbesondere plattenförmige Gestalt aufweisen, wobei die Dicke vorzugsweise kleiner als 1 cm ist und beispielsweise 0,5 bis 0,7 cm betragen kann.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich jeder Verbindungskörper parallel zu einer zugeordneten Längs- oder Querkante des Bauelements. Unter der Erstreckungsrichtung eines Verbindungskörpers ist die Richtung zu verstehen, in der sich der die beiden Betonschichten verbindende Gitterabschnitt parallel zur Ebene der beiden Betonschichten erstreckt.
Insbesondere erstrecken sich mehrere Verbindungskörper einer ersten Gruppe in einer Längsrichtung durchgehend entlang des gesamten Bauelements. Vorzugsweise ist zusätzlich eine zweite Gruppe von Verbindungskörpern vorgesehen, die sich schräg oder in einer Querrichtung, quer zur Längsrichtung zwischen den Verbindungskörper der ersten Gruppe erstrecken. Auf diese Weise ergibt sich ein Bauelement, das sowohl in Längsrichtung, als auch in Querrichtung in die Vorsatzschale eingeleitete Kräfte sehr gut über die Tragschale abstützen kann.
Das Herstellen des vorstehend beschriebenen Bauelements erfolgt durch das erfindungsgemäße Verfahren in folgenden Schritten.
Auf einem Schaltisch wird eine Textilbewehrung für die Vorsatzschale angeordnet. Die Verbindungskörper werden bereitgestellt. Die Verbindungskörper werden mit der Textilbewehrung zur Lagefixierung verbunden. Im Anschluss daran wird die Betonschicht der Vorsatzschale gegossen. Auf die vorzugsweise noch nicht ausgehärtete erste Betonschicht wird dann eine Dämmschicht zwischen den Verbindungskörpern angeordnet. Auf diese Dämmschicht wird die Tragschalenbewehrung aufgelegt und anschließend die deren Betonschicht gegossen. Die beiden Betonschichten härten aus.
Vorzugsweise wird für die Herstellung des Bauelements ein kippbarer Schaltisch verwendet. Nach dem Aushärten der beiden Betonschichten wird der Schaltisch gekippt, beispielsweise um einen Winkel zwischen 45° und 90°, vorzugsweise um 70°, so dass das fertige Bauelement hochkant abtransportiert werden kann, beispielsweise mit Hilfe eines Lastkrans.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Querschnittsprofils eines Ausführungsbeispiels eines Bauelements,
Figur 2 das Querschnittsprofil des Bauelements nach Figur 1 in einer Explosionsdarstellung,
Figur 3 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungskörperanordnung mit zwei Verbindungskörpern und
Figur 4 die Anordnung einer ersten Gruppe sowie einer zweiten Gruppe von Verbindungskörpern in einem Bauelement in schematischer Darstellung.

In den Figuren 1 und 2 ist schematisch das Profil eines Bauelements 10 im Querschnitt veranschaulicht. Das Bauelement 10 weist eine Vorsatzschale 11, eine Tragschale 12 sowie eine zwischen der Vorsatzschale und der Tragschale angeordnete Dämmschicht 13 auf. Die Dämmschicht 13 kann durch mehrere, gleich oder unterschiedlich dicke Dämmlagen gebildet sein. Bedarfsweise können die Dämmlagen aus unterschiedlichem Material bestehen. Beim Ausführungsbeispiel ist eine erste Dämmlage 13a und eine zweite Dämmlage 13b vorgesehen, die vorzugsweise unmittelbar aneinander anliegen. Die Stöße der Dämmlagen 13a, 13b können zueinander versetzt sein. Die Verbindungskörper 24 sind in ihrer Lage so angeordnet und/oder voneinander beabstandet, dass handelsübliche Dämmplattenabmessungen Verwendung finden können. Besteht die Dämmschicht 13 nur aus einer einzigen Dämmlage, so wird der Stoß durch einen Stufenfalz ("Nut und Feder") gebildet. Dadurch können aneinander anschließende Bauelemente 10 sehr einfach miteinander verbunden werden.
Die Vorsatzschale 11 enthält eine erste Betonschicht 14, in der eine Textilbewehrung 15 angeordnet ist. Die Textilbewehrung 15 ist als Gestrick, Gewirk, Gewebe oder Gelege ausgestaltet. Die Textilbewehrung hat eine Maschen- oder Gitterstruktur. Sie erstreckt sich parallel zur ersten Betonschicht 14 im Wesentlichen in einer Ebene. Es versteht sich, dass die einzelnen Filamente der Textilbewehrung 15 nicht exakt in einer Ebene verlaufen müssen, sondern wie bei einem Gewebe, Gewirk oder Gestrick üblich um andere Filamente herum Bögen und/oder Schlaufen bilden können. Die Textilbewehrung 15 ist zweidimensional flach ausgeführt und beim Ausführungsbeispiel aus der Erstreckungsebene nicht herausgeführt. Alternativ können 3D-Textilien, beispielsweise Abstandsgestricke oder andere Textilelemente mit einer dreidimensionalen Form verwendet werden. Die Dicke der Textilbewehrung 15 quer zur Erstreckungsebene gemessen beträgt vorzugsweise maximal das 2- bis 3-fache der Fadenstärke. Dadurch kann die Vorsatzschale mit einer sehr geringen Dicke ausgeführt werden. Beim Ausführungsbeispiel weist die Vorsatzschale eine Gesamtdicke von 3 cm auf. Das Gewicht der Vorsatzschale ist dadurch gering.
Die der Dämmschicht 13 abgewandte Fläche der Vorsatzschale 11 bildet die Außenfläche des Bauelements 10.
An die erste Betonschicht 14 der Vorsatzschale 11 schließt sich die erste Dämmlage 13a und darauf die zweite Dämmlage 13b an. Die beiden Dämmlagen 13a, 13b können aus unterschiedlichen Materialien hergestellt und/oder unterschiedlich dick sein. Als Dämmmaterial kommen beispielsweise Polyurethanplatten und/oder Polystyrolplatten und/oder Mineralwollematten in Frage.
An die Dämmschicht 13 schließt sich die Tragschale 12 des Bauelements 10 an, die die Innenwandseite des Bauelements 10 darstellt. Die Tragschale 12 weist eine zweite Betonschicht 16 auf, in der eine Tragschalenbewehrung 17 angeordnet ist. Die Tragschalenbewehrung 17 ist beim Ausführungsbeispiel aus Stahlelementen hergestellt. Wie insbesondere in Figur 2 zu erkennen ist, weist die Tragschalenbewehrung 17 zwei sich parallel zueinander erstreckende Baustahlmatten 18 auf, die über stabförmige Elemente 19 und/ oder bügelförmige Elemente 20 miteinander verbunden sind und eine kastenförmige Gitterstruktur bilden. Durch die mit einer Stahlbewehrung versehende zweite Betonschicht 16 kann die Tragschale 12 große statische Lasten aufnehmen.
Zwischen der Tragschalenbewehrung 17, der Tragschale 12 und der Textilbewehrung 15 der Vorsatzschale 11 sind mehrere Verbindungskörper 24 angeordnet. Jeder Verbindungskörper 24 ist mit der ersten Betonschicht 14 sowie mit der zweiten Betonschicht 16 verbunden. Ein Abschnitt jedes Verbindungskörpers 24 durchsetzt mithin die Dämmschicht 13.
Vorzugsweise ist die Dicke der Tragschale 12 fünf bis zehn Mal und insbesondere sechs bis sieben Mal größer als die Dicke der Vorsatzschale 11. Die Dicke der Dämmsicht 13 beträgt beim Ausführungsbeispiel vierzehn Zentimeter. Die Dicke der Tragschale 12 beträgt beispielsgemäß zwanzig Zentimeter. Die Dicke der Vorsatzschale 11 beträgt beispielsweise drei Zentimeter.
Ein Ausführungsbeispiel für einen Verbindungskörper 24 ist in Figur 3 schematisch veranschaulicht. Jeder Verbindungskörper 24 ist durch eine dreidimensionale Textilgitterstruktur 25 gebildet. Die Textilgitterstruktur 25 weist Filamente bzw. Fäden 26 auf, die derart gekreuzt oder verschlungen angeordnet sind, dass Öffnungen bzw. Durchbrüche gebildet sind. Die Bildung dieser Öffnungen kann durch ein Gewirk, ein Gestrick, ein Gewirk, ein Gelege oder eine Gewebe erreicht werden. Die Fäden 26 können beispielsweise aus Glasfasern oder Karbonfasern hergestellt sein. Die Fäden 26 können auch miteinander verklebt sein.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel weist jeder Verbindungskörper 24 mehrere Gitterabschnitte 27, 28, 29 auf. Wenigstens zwei Gitterabschnitte 27 und 29 bzw. 28 und 29 erstrecken sich in unterschiedlichen Raumebenen x-y und y-z bezogen auf die Ebenen x-y, x-z und y-z eines kartesischen Koordinatensystems K. Die dreidimensionale Textilgitterstruktur 25 des Verbindungskörpers 24 wird beispielsweise dadurch erhalten, dass die einzelnen jeweils in einer Ebene x-y bzw. y-z verlaufenden Gitterabschnitte 27, 28, 29 ausgehend von einem flachen zweidimensionalen Textilgitter an einer oder mehreren Biegestellen 30 umgebogen bzw. abgewinkelt werden. Zwischen zwei benachbarten Gitterabschnitten 27, 29 bzw. 28, 29 ist jeweils eine Biegestelle 30 vorhanden, an der die beiden Gitterabschnitte 27, 29 bzw. 28, 29 ohne Naht- oder Fügestelle ineinander übergehen.
Die Fäden 26 erstrecken sich beispielsgemäß schräg zu den Seitenkanten des jeweiligen Gitterabschnitts 27, 28, 29. In Gebrauchslage des Bauelements 10 sind die Fäden 26 schräg zur Vertikalrichtung angeordnet. Dadurch können statische Lasten besser aufgenommen werden. Die Fäden 26 können beispielsweise unter einem Winkel von 40 bis 50° gegenüber der Seitenkante des Gitterabschnitts 27, 28, 29 bzw. in Gebrauchslage unter einem Winkel von 40 bis 50° gegenüber der Vertikalrichtung verlaufen. Dieser Winkel kann vorzugsweise 45° betragen.
Alternativ könnten die Fäden 26 auch parallel zu den Seitenkanten verlaufen.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist jeder Verbindungskörper 24 einen ersten Gitterabschnitt 27 und einen zweiten Gitterabschnitt 28 auf, die sich parallel zueinander erstrecken. Der erste Gitterabschnitt 27 ist innerhalb der ersten Betonschicht 14 und der zweite Gitterabschnitt 28 innerhalb der zweiten Betonschicht 16 angeordnet. Ein dritter Gitterabschnitt 29 verbindet den ersten Gitterabschnitt 27 mit dem zweiten Gitterabschnitt 28. Der dritte Gitterabschnitt 29 verläuft in etwa rechtwinklig zu den beiden anderen Gitterabschnitten 27, 28. Der dritte Gitterabschnitt 29 bildet dadurch zwischen dem ersten Gitterabschnitt 27 und dem zweiten Gitterabschnitt 28 einen Verbindungssteg 31. Ausgehend von diesem Verbindungssteg 31 ragen der erste Gitterabschnitt 27 und der zweite Gitterabschnitt 28 in dieselbe Richtung parallel zueinander weg. In einer Seitenansicht bzw. im Querschnitt des Bauelements 10 weist die Textilgitterstruktur 25 bzw. der Verbindungskörper 24 eine U-förmige Gestalt auf.
Zur Vergrößerung der Stabilität des Bauelements 10 sind beispielsgemäß jeweils zwei Verbindungskörper 24 zu einer Verbindungskörperanordnung 35 miteinander verbunden. Hierfür sind die beiden Verbindungsstege 31 entweder unmittelbar aneinander angelegt oder mit Hilfe eines dazwischen angeordneten Verstärkungselements 36 miteinander verbunden. Das Verstärkungselement 36 hat beim bevorzugten Ausführungsbeispiel eine plattenförmige Gestalt. Seine Verwendung ist optional und kann zur weiteren Verstärkung der durch die dritten Gitterabschnitte 29 gebildeten Verbindungsstege 31 beitragen. Die beiden Verbindungskörper 24 werden derart aneinander angelegt, dass ausgehend vom jeweiligen Verbindungssteg 31 die beiden ersten Gitterabschnitte 27 in derselben Ebene x-y verlaufen und vom jeweils anderen Verbindungskörper 24 ausgehend vom Verbindungssteg 31 wegragen. Entsprechend erstrecken sich auch die beiden zweiten Gitterabschnitte 28 in derselben Ebene x-y und ragen vom jeweils anderen Verbindungskörper 24 ausgehend vom Verbindungssteg 31 weg. In der Seitenansicht bzw. im Querschnitt ergibt sich dadurch eine I-förmige oder Doppel-T-förmige Gestalt der Verbindungskörperanordnung 35.
Die Verbindungsstege 31 und optional das dazwischen angeordnete Verstärkungselement 36 durchsetzen die Dämmschicht 13 vollständig. Hierfür ist die Dämmschicht 13 bzw. jede Dämmlage 13a, 13b in einzelne Segmente 39, beispielsweise einzelne Platten oder Matten unterteilt, so dass die Verbindungsstege 31 bzw. das Verstärkungselement 36 durch einen Spalt 40 zwischen den einzelnen Segmenten 39 der Dämmschicht 13 bzw. der Dämmlagen 13a, 13b hindurchragen können. Abhängig vom Abstand zwischen den Verbindungskörpern 24 bzw. den Verbindungskörperanordnungen 35 des Bauelements 10, werden die Segmente 39 zurecht geschnitten und zwischen die Verbindungskörper 24 eingesetzt.
Wie insbesondere in den Figuren 2 und 3 zu erkennen ist, ist die Länge des ersten Gitterabschnitts 27 ausgehend vom dritten Gitterabschnitt 29 bis zu seinem freien Ende 41 größer als die Länge des zweiten Gitterabschnitts 28 ausgehend vom dritten Gitterabschnitt 29 bis zu seinem freien Ende 42. Dies könnte alternativ auch umgekehrt sein. Es ist auch möglich, die beiden Gitterabschnitte 27, 28 gleich lang auszuführen.
Die Verbindungskörper 24 ist frei von Metallteilen ausgeführt. Die Vorsatzschale 11 enthält keine Bewehrungsteile aus Metall. Lediglich metallischer Rödeldraht kann in der Vorsatzschale 11 zur Lagefixierung der Verbindungskörper 24 für das Gießen der ersten Betonschicht vorhanden sein. Der Rödeldraht ist insbesondere aus nichtrostendem Material, vorzugsweise einer nichtrostenden Metalllegierung. Ansonsten ist die Vorsatzschale 11 beispielsgemäß frei von metallischen Bestandteilen. Dadurch ist das Gewicht der Vorsatzschale 11 sowie der Verbindungskörper 24 gering. Außerdem wird durch die metallfreien Verbindungskörper 24 eine Kältebrücke zwischen der Tragschale 12 und der Vorsatzschale 11 vermieden.
Um die Stabilität des Bauelements 10 zu verbessern, weist dieses eine erste Gruppe 45 von Verbindungskörpern 24 oder Verbindungskörperanordnungen 35 auf, die sich in einer Längsrichtung L parallel zu den Längskanten 46 des Bauelements 10 erstrecken (Figur 4). In Figur 4 ist die Lage der Verbindungskörper bzw. Verbindungskörperanordnungen 35 lediglich schematisch dargestellt. Die Form der Verbindungskörpers 24 ist wie zuvor beschrieben. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel verlaufen sieben Verbindungskörperanordnungen 35 unterbrechungsfrei in Längsrichtung L und sind quer zur Längsrichtung L in einer Querrichtung Q mit Abstand zu einander angeordnet. Die Verbindungskörper 24 enden mit Abstand zu den Querkanten 48 des Bauelements 10.
Abhängig von der Größe des Bauelements 10 kann außerdem optional eine zweite Gruppe 47 von Verbindungskörpern 24 oder Verbindungskörperanordnungen 35 vorhanden sein. Diese zweite Gruppe 47 ist im Bereich des Schwerpunktes des Bauelements 10 und daher im Bereich der Plattenmitte angeordnet, da dort große Lasten, beispielsweise Windlasten auftreten können. Die Verbindungskörper 24 bzw. die Verbindungskörperanordnungen 35 der zweiten Gruppe 47 erstrecken sich in Querrichtung Q quer zur Längsrichtung L parallel zu den beiden Querkanten 48 des Bauelements 10. Die Verbindungskörperanordnungen 35 bzw. die Verbindungskörper 24 der zweiten Gruppe 47 verlaufen jeweils zwischen zwei Verbindungskörpern 24 oder Verbindungskörperanordnungen 35 der ersten Gruppe 45 und sind beispielsgemäß von den benachbarten Verbindungskörpern 24 der ersten Gruppe 45 beabstandet. Alternativ hierzu könnten die Verbindungskörper 24 der zweiten Gruppe 47 auch an den Verbindungskörpern der ersten Gruppe 45 anstoßen. Die Verbindungskörper 24 bzw. die Verbindungskörperanordnungen 35 der zweiten Gruppe 47 bilden beim Ausführungsbeispiel eine einzige in Querrichtung Q verlaufende Reihen mit jeweils mehreren - beispielsgemäß zwei - Verbindungskörpern 24 bzw. Verbindungskörperanordnungen 35.
Die Verbindungskörper 24 der zweiten Gruppe 47 erstrecken sich in Querrichtung Q mithin nicht durchgängig entlang des Bauelements 10 parallel zu den Querkanten 48, sondern abschnittsweise jeweils zwischen den in Längsrichtung L durchgängig verlaufenden Verbindungskörpern 24 der ersten Gruppe 45.
Die Anzahl der Verbindungskörper 24 bzw. der Verbindungskörperanordnungen 35 der ersten Gruppe 45 sowie der zweiten Gruppe 47 ist abhängig von der Länge der Längskanten 46 bzw. der Querkanten 48 des Bauelements 10. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Verbindungskörperanordnungen 35 in Längsrichtung L und/oder in Querrichtung Q kann gleichmäßig oder unregelmäßig sein. Der Abstand von in dieselbe Richtung verlaufenden Verbindungskörperanordnungen 35 kann beispielsweise bei den in Längsrichtung L verlaufenden Verbindungskörperanordnungen 35 anders sein als bei den in Querrichtung Q verlaufenden Verbindungskörperanordnungen 35. Beim Ausführungsbeispiel sind auf jeweils sechs Meter Länge der Querkanten 48 des Bauelements 10 sieben sich in längsrichtung L erstreckende Verbindungskörperanordnungen 35 vorgesehen, während sich in Querrichtung Q bei einer Längs der Längskanten 46 von vier Metern lediglich eine Reihe mit zwei Verbindungskörperanordnungen 35 erstreckt.
Die Lage der Verbindungskörper 24 bzw. der Verbindungskörperanordnungen 35 kann auch durch notwendige Öffnungen im Bauelement 10 bestimmt werden. Beispielsweise können Öffnungen oder Ausschnitte im Bauelement 10 notwendig sein, um Fenster, Türen und sonstige Durchdringungen wie Zu- und Abluftöffnungen anzuordnen. In diesen Fällen wird umlaufend um die Öffnung ein Verbindungskörper 24 aus Textil verbaut. Öffnungen, welche nachträglich durch Bohren oder Sägen in das Bauelement 10 eingebracht werden, sind in einem bestimmten Umfang unkritisch gegenüber Korrosionsproblemen, da kein rostender Baustahl zum Einsatz kommt.
Das Bauelement 10 wird wie folgt hergestellt:
Auf einem Schaltisch 55 wird zunächst ein erstes Abstandselement 56 angeordnet. Dieses erste Abstandselement 56 bestimmt den Abstand zwischen der Textilbewehrung 15 der Vorsatzschale 11 und der Außenfläche der Vorsatzschale 11 bzw. des Bauelements 10. Das erste Abstandselement 56 weist Durchbrechungen auf, durch die der Beton für die erste Betonschicht 14 beim Gießen hindurchfließen und das erste Abstandselement 56 auf diese Weise einschließen kann. Das erste Abstandselement 56 kann mattenförmig ausgeführt sein.
Auf das erste Abstandselement 56 wird die Textilbewehrung 15 aufgelegt. Die Textilbewehrung 15 weist eine flache, sich im Wesentlichen in einer Ebene parallel zur Außenfläche des Bauelements 10 erstreckende Gitterstruktur auf. Auf die Textilbewehrung 15 werden die Verbindungskörper 24 und beim Ausführungsbeispiel die aus jeweils zwei Verbindungskörpern 24 bestehende Verbindungskörperanordnung 35 aufgesetzt. Dabei liegen jeweils die ersten Gitterabschnitte 27 jedes Verbindungskörpers 24 auf der Textilbewehrung 15 auf. Mit Hilfe von Rödeldraht, Kabelbindern, Kunststoffbändern, Edelstahldraht, Klemmen, Klebstoff oder anderen geeigneten Befestigungsmitteln werden die Verbindungskörper 24 an jeweils wenigstens einer Befestigungsstelle mit der Textilbewehrung 15 verbunden. Dadurch wird die Lage der Verbindungskörper 24 bzw. der Verbindungskörperanordnungen 35 gegenüber der Textilbewehrung 15 fixiert. Der Verbindungskörper 24 hat dabei eine starre dreidimensionale Gestalt und wird durch eine dreidimensionale Textilgitterstruktur gebildet.
Im Anschluss daran wird der Beton für die erste Betonschicht 14 eingegossen, so dass die erste Betonschicht 14 die Textilbewehrung 15 sowie die ersten Gitterabschnitte 27 jedes Verbindungskörpers 24 vollständig umgibt.
Zwischen die Verbindungskörperanordnungen 35 und genauer gesagt in jeden durch die aneinander angrenzenden Verbindungsstege 31 gebildeten Kasten 50 werden die Segmente 39 der Dämmschicht 13 und beispielsgemäß der ersten Dämmlage 13a und anschließend der zweiten Dämmlage 13b eingefügt. Dies kann erfolgen, solange die erste Betonschicht 14 noch nicht ausgehärtet ist, wenn eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Dämmschicht 13 und der ersten Betonschicht 14 erreicht werden soll.
Die Dämmschicht 13 kann alternativ zu festen Dämmplatten auch durch Schäumen auf die erste Betonschicht 14 aufgebracht werden. Die Dämmschicht 13 kann sozusagen aus Ortschaum hergestellt sein.
Im Anschluss daran wird auf die Dämmschicht 13 ein zweites Abstandselement 57 aufgesetzt, das analog zum ersten Abstandselement 56 ausgeführt ist. Die Dicke des zweiten Abstandselements 57 kann verschieden sein von der Dicke des ersten Abstandselements 56. Das zweite Abstandselement 57 definiert den Abstand der Tragschalenbewehrung 17 von der Dämmschicht 13. Auf das zweite Abstandselement 57 wird die Tragschalenbewehrung 17 aufgesetzt. Im Anschluss daran wird der Beton für die zweite Betonschicht 16 angegossen, so dass dieser die Tragschalenbewehrung 17 sowie beispielsgemäß auch das Abstandselement 57 einschließt.
Nach dem Aushärten der beiden Betonschichten 14, 16 wird der Schaltisch 55 geneigt bzw. gekippt, beispielsgemäß um etwa 70°. Anschließend kann das fertige Bauelement 10 sozusagen hochkant abtransportiert werden, etwa über einen Lastkran oder ein anderes Transportmittel.
Die Erfindung betrifft ein Bauelement 10, das als Deckenelement oder Wandelement verwendet werden kann. Das Bauelement 10 weist eine Vorsatzschale 11 und eine mindestens fünf Mal dickere Tragschale 12 auf. Die Vorsatzschale 11 weist eine erste Betonschicht 14 mit einer darin angeordneten Textilbewehrung 15 auf. Die Vorsatzschale 11 ist frei von Bewehrungselementen aus Metall. Die Tragschale 12 weist eine zweite Betonschicht 16 auf, in der eine Tragschalenbewehrung 17 vorgesehen ist, die insbesondere als Kasten-Gitter-Struktur von miteinander verbundenen Baustahlelementen 18, 19, 20 gebildet ist. Die Vorsatzschale 11 ist mit der Tragschale 12 durch mehrere metallfreie Verbindungskörper 24 verbunden. Jeder Verbindungskörper 24 ist durch eine Textilgitterstruktur 25 gebildet, die als starres dreidimensionales Profilteil geformt ist. Die Textilgitterstruktur kann als Gewebe, Gewirk, Gelege oder Gestrick aus Karbonfäden und/oder Glassfaserfäden hergestellt sein und zur Herstellung der dreidimensionalen Struktur eine Beschichtung aufweisen. Jeder Verbindungskörper 24 erstreckt sich in wenigstens zwei Raumebenen x-y und y-z der drei Raumebenen eines kartesischen Koordinatensystems K.

Bezugszeichenliste:

10: Bauelement
11: Vorsatzschale
12: Tragschale
13: Dämmschicht
13a: erste Dämmlage
13b: zweite Dämmlage
14: erste Betonschicht
15: Textilbewehrung
16: zweite Betonschicht
17: Tragschalenbewehrung
18: Baustahlmatte
19: Stab
20: Bügel

24: Verbindungskörper
25: Textilgitterstruktur
26: Faden
27: erster Gitterabschnitt
28: zweiter Gitterabschnitt
29: dritter Gitterabschnitt
30: Biegestelle
31: Verbindungssteg

35: Verbindungskörperanordnung
36: Verstärkungselement

39: Segment
40: Spalt
41: freies Ende des ersten Gitterabschnitts
42: freies Ende des zweiten Gitterabschnitts

45: erste Gruppe
46: Längskanten
47: zweite Gruppe
48: Querkante

50: Kasten

55: Schaltisch
56: erstes Abstandselement
57: zweites Abstandselement

K: Koordinatensystem
L: Längsrichtung
Q: Querrichtung
x-y: Raumebene des Koordinatensystems
x-z: Raumebene des Koordinatensystems
y-z: Raumebene des Koordinatensystems

Claims

Bauelement (10),
mit einer eine erste Betonschicht (14) aufweisenden Vorsatzschale (11), die eine Textilbewehrung (15) aufweist,
mit einer eine zweite Betonschicht (16) aufweisenden Tragschale (12), die eine Tragschalenbewehrung (17) aufweist, wobei die Tragschale (12) mit Abstand zu der Vorsatzschale (11) angeordnet ist,
mit mehreren Verbindungskörpern (24), die zwischen der Textilbewehrung (15) und der Tragschalenbewehrung (17) angeordnet und sowohl mit der Tragschale (12) als auch mit der Vorsatzschale (11) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verbindungskörper (24) eine starre dreidimensionale Gestalt hat und durch eine dreidimensionale Textilgitterstruktur (25) gebildet ist.
Bauelement (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verbindungskörper (24) durch Biegen und/oder Abwinkeln eines sich im Wesentlichen in einer Ebene erstreckenden Textilgitters und Fixieren des gebogenen und/oder abgewinkelten Textilgitters hergestellt ist.
Bauelement (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verbindungskörper (24) wenigstens zwei Gitterabschnitte (27, 28, 29) aufweist, die sich in unterschiedlichen Raumebenen erstrecken.
Bauelement (10) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verbindungskörper (24) einen ersten Gitterabschnitt (27) und einen zweiten Gitterabschnitt (28) aufweist, die sich mit Abstand und parallel zueinander erstrecken und dass ein dritter Gitterabschnitt (29) den ersten Gitterabschnitt (27) mit dem zweiten Gitterabschnitt (28) verbindet.
Bauelement (10) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass zwei Verbindungskörper (24) mit ihrem jeweils dritten Gitterabschnitt (29) aneinander anliegen oder über ein Verstärkungselement (36) miteinander verbunden sind.
Bauelement (10) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (36) eine plattenförmige Gestalt aufweist.
Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das sich jeder Verbindungskörper (24) parallel zu einer zugeordneten Kante (46, 48) des Bauelements (10) erstreckt.
Bauelement (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass sich mehrere Verbindungskörper (24) einer ersten Gruppe (45) in einer Längsrichtung (L) jeweils durchgehend entlang des Bauelements (10) erstrecken.
Bauelement (10) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass sich mehrere Verbindungskörper (24) einer zweite Gruppe (47) in einer Querrichtung (Q) quer zur Längsrichtung (L) zwischen den Verbindungskörpern (24) der ersten Gruppe (45) erstrecken.
Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Textilgitterstruktur (25) als Gestrick oder als Gewebe oder als Gelege oder als Gewirk oder durch miteinander verklebte Textilfäden ausgeführt ist.
Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Textilgitterstruktur (25) Glas- und/oder Karbonfasern aufweist.
Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Textilgitterstruktur (25) jedes Verbindungskörpers (24) eine Beschichtung aufweist.
Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Tragschalenbewehrung (17) aus Stahlelementen (18, 19, 20) oder aus Textilmaterial besteht.
Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Tragschale (12) und der Vorsatzschale (11) eine Dämmschicht (13) angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (10) gemäß einer der Ansprüche 1-14 mit folgenden Schritten:
- Anordnen einer Textilbewehrung (15) für eine Vorsatzschale (11) des Bauelements (10) auf einem Schaltisch (55),

- Verbinden von mehreren Verbindungskörpern (24) mit der Textilbewehrung (15), wobei jeder Verbindungskörper (24) eine starre dreidimensionale Gestalt hat und durch eine dreidimensionale Textilgitterstruktur (25) gebildet ist,

- Gießen einer ersten Betonschicht (14),

- Aufbringen oder Herstellen einer Dämmschicht (13) zwischen den Verbindungskörpern (24) auf die erste Betonschicht (14),

- Anordnen einer Tragschalenbewehrung (17) auf der Dämmschicht (13),

- Gießen einer zweiten Betonschicht (16),

- Aushärten der beiden Betonschichten (14, 16).