EP3225758B1 - Anschlussbauteil zur wärmeentkopplung zwischen einem vertikalen und einem horizontalen gebäudeteil - Google Patents

Anschlussbauteil zur wärmeentkopplung zwischen einem vertikalen und einem horizontalen gebäudeteil Download PDF

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EP3225758B1
EP3225758B1 EP17160984.5A EP17160984A EP3225758B1 EP 3225758 B1 EP3225758 B1 EP 3225758B1 EP 17160984 A EP17160984 A EP 17160984A EP 3225758 B1 EP3225758 B1 EP 3225758B1
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EP
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connection component
connection
building
deformation element
load
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Schoeck Bauteile 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • 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
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/76—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
    • E04B2001/7679—Means preventing cold bridging at the junction of an exterior wall with an interior wall or a floor

Definitions

  • the present invention relates to a connection component for the load-bearing, vertical connection of building parts, which has a heat-insulating base body with two opposing contact surfaces for connection to the building parts and at least one pressure element inserted into the heat-insulating base body and penetrating this from one contact surface to the other.
  • load-bearing components are often made from reinforced concrete structures.
  • such parts of the building can be provided with external thermal insulation.
  • the ceiling between the basement, such as the basement or underground car park, and the ground floor is often equipped on the basement side with thermal insulation attached to the ceiling.
  • the difficulty arises here that the load-bearing parts of the building on which the building rests, such as columns and outer walls, have to be connected in a load-bearing manner to the parts of the building located above, in particular the ceiling.
  • This is usually achieved in that the floor slab is monolithically connected to the load-bearing columns and outer walls with continuous reinforcement.
  • this creates thermal bridges that are difficult to remove by adding thermal insulation from the outside.
  • the upper section of the load-bearing concrete columns facing the floor slab is also often sheathed with thermal insulation. This is not only complex and visually less appealing, but also leads to unsatisfactory building physics results and also reduces the parking space available in the underground car park.
  • the wall element has a pressure-resistant support structure with insulating elements arranged in the spaces.
  • the supporting structure can for example consist of a lightweight concrete.
  • Such a wall element is used for the thermal insulation of brick exterior walls, for example by using it like a conventional brick as the first stone layer of the load-bearing exterior wall above the basement ceiling.
  • a component which is provided for connecting a protruding outer part to a floor slab and thus for horizontal installation, is from the WO 2008/113347 A2 known. It comprises a heat-insulating base body and pressure elements penetrating the base body. On their end faces facing the two building parts, these have concave contact profiles which are provided with deformation elements. These form a kind of articulated connection at the pressure introduction point between the pressure element and the building part, which leads to a reduction in the forces acting on the pressure element.
  • a pressure force-transmitting and insulating connection element which is used for the vertical, load-bearing connection of building parts to be made from concrete. It consists of an insulating body with one or more pressure elements embedded in it. Shear force reinforcement elements run through the pressure elements and extend essentially vertically over the top and bottom of the insulation body for connection to the building parts to be constructed from concrete.
  • the insulation body can for example be made of foam glass or expanded polystyrene hard foam and the pressure elements of concrete, fiber concrete or fiber plastic.
  • the functional principle of such a heat-insulating connection element with internal pressure elements is therefore to reduce the contact surface between the building parts in order to reduce heat transfer.
  • a Such area-reduced or punctual introduction of force from a horizontal building structure into a supporting vertical building structure via individual pressure elements places high demands on the stability and load-bearing capacity of the pressure elements. Due to the design, eccentricities and uneven loads can occur at the support points between a horizontal building structure and the underlying vertical building structure. For example, in the case of a concrete floor slab, the load resting on it can lead to slight settlements and / or elastic deformation. This leads to a redistribution of forces at the support points. If a floor slab is supported by a few pressure elements, such a rotation of the support can overload a pressure element.
  • the object of the present invention is therefore to increase the load-bearing capacity of a heat-insulating connection component with an internal pressure element for the load-bearing, vertical connection of building parts and to avoid failure due to eccentric introduction of force.
  • connection component with the features of claim 1 to create a load-transferring, vertical connection of building parts.
  • a connection component of the type mentioned at the beginning is used to create a load-transferring, vertical connection of building parts, in which a deformation element is arranged on one of the contact surfaces above or below the pressure element.
  • a deformation element By installing such a deformation element, a rotation capability is achieved between the building parts that load one another, which enables eccentricities and uneven loads to be compensated for. In this way, the most uniform possible introduction of force or centering of the introduction of force is achieved, which leads to an increase in the load-bearing capacity of the pressure elements.
  • Such a deformation element thus creates an articulated connection between a vertical part of the building and an underlying, load-bearing, vertical building structure created.
  • the deformation element preferably projects beyond the associated contact surface of the connection component in the vertical direction. In this way, it can be concreted into the fresh in-situ concrete when the associated part of the building is being built and is thus held securely at the articulated connection point between the building part and the pressure element.
  • the deformation element into the heat-insulating base body, so that the total height of the pressure element and the deformation element corresponds to the height of the base body.
  • the pressure element can therefore also be made slightly shorter than the height of the base body, i.e. approximately the thickness of the deformation element, i.e. it can only "essentially” penetrate from one contact surface to the other.
  • a deformation element according to the invention can preferably be made from an elastomer.
  • Such an elastomer bearing formed by the deformation element enables, through elastic deformation, a compensation for the movements of the structure that occur when the part of the building loads over it when the bearing is rotated.
  • the deformation element can be adapted in terms of material technology and / or geometry in such a way that the eccentricities or uneven loads occurring in the event of a permissible support rotation are compensated and the force introduction is centered.
  • the material thickness of the deformation element can be selected to be greater in its edge regions or in the edge regions of the pressure element located above or below than in its center.
  • the deformation element can be concave on its side facing away from the associated contact surface of the connection component. Due to the associated ability to rotate, the introduction of force is centered on the center of the pressure element.
  • the deformation element only needs to have a comparatively small thickness.
  • the height of the deformation element is less than 20%, preferably less than 10% of the height of the pressure element.
  • the thickness of the deformation element is less than 2 cm, preferably less than 1 cm. This low strength is sufficient to compensate for the settling movements or bearing rotations that occur in a building.
  • connection component which is particularly suitable for vertical installation and which has one or more tensile force reinforcement elements, in particular reinforcement bars, protruding on both sides beyond the contact surfaces.
  • tensile force reinforcement elements are passed through the pressure element and the deformation element.
  • the tensile force reinforcement element or elements can thus be cast into the pressure element from high-performance concrete when it is produced, and the deformation element can then be attached.
  • the resulting structural unit of pressure element, deformation element and tensile force reinforcement element ensures favorable static properties and enables the load bearing forces to be safely introduced into the vertical building structure below.
  • a first, lower part of the building is made of concrete, then the connecting component with its first contact surface is connected to the first part of the building, and finally the second building part is made of concrete above the connecting component.
  • a deformation element is arranged above or below the pressure element of the connection component, which is concreted in when the associated first or second part of the building is constructed.
  • a heat-insulating connection component which are primarily used for the vertical, load-bearing connection of supports in the basement area to the building parts above, such as a floor ceiling.
  • a column is understood to be a vertical part of a building that receives and transfers loads mainly in the direction of its longitudinal axis.
  • the DIN standard 1041-1 defines a column as a rod-shaped compression member, the larger cross-sectional dimension of which, in contrast to a wall, does not exceed four times the smaller dimension.
  • the connection components described can also be used to connect a supporting wall to the building structure above, in particular an overlying storey ceiling.
  • Figure 1 shows a cuboid base body 1 made of heat-insulating material.
  • a mineral insulation material, a wood wool multilayer insulation material, an expanded polystyrene hard foam (EPS, XPS) or foam glass can be considered as the heat insulating material.
  • the base body 1 thus consists of non-load-bearing material and is used for heat decoupling between the parts of the building below and above.
  • the upper side 1a of the base body 1 serves as a contact surface for a floor slab to be created above it.
  • the underside 1b serves as a contact surface and closure for a load-bearing part of the building located underneath, such as a support.
  • a pressure element 2 is inserted in the middle, which extends essentially from the upper to the lower contact surface and to It is used to absorb the load-bearing forces of a floor slab above it and to transfer the load-bearing forces to the column below.
  • a deformation element 3 made of an elastic polymer material is concealed.
  • the deformation element 3 is disk-shaped and has a circular base, the shape and size of which corresponds to the base of the underlying pressure element.
  • the pressure element and the deformation element can of course have a base area of any shape.
  • the deformation element can also have a slightly larger, that is to say protruding, base area or also a slightly smaller base area than the pressure element.
  • Figure 2 shows in an exploded view the base body 1, the pressure element 2 used in it and the deformation element 3 located above it.
  • the pressure element 2 consists of high-performance concrete with a compressive strength> 50 N / mm 2 , preferably ultra-high-strength concrete (UHPC) with a compressive strength of> 150 N / mm 2 .
  • UHPC ultra-high-strength concrete
  • the pressure element 2 is thus able to absorb the load bearing forces on it and to pass them on to the support below.
  • a heat transfer between an underlying support and a floor above it takes place essentially only through the reduced cross-sectional area of the pressure element 2.
  • the insulating base body ensures heat decoupling between the building
  • the elastic deformation element 3 serves to compensate for slight movements of the building, for example due to a bearing rotation of the floor slab under load, and to center the load-bearing forces on the pressure element 2. Thus, a one-sided or eccentric loading of the pressure element 2, which could lead to local overload, avoided.
  • the deformation element 3 generates a certain ability to rotate at this articulation point and thus ensures compensation for eccentricities and uneven loading.
  • a relatively thin material thickness of only 1-2 cm in the exemplary embodiment is sufficient for the deformation element 3 for this purpose.
  • greater material thicknesses are also within the scope of the present invention.
  • the upper side of the deformation element 3 facing the floor slab is roughly concave or conical, i.e. the edge areas of the deformation element 3 are thicker than in the middle or the material thickness increases continuously from the inside out.
  • the shape of the deformation element 3 thereby supports the centering of the introduction of force into the pressure element 2.
  • the deformation element 3 can in principle be used both above and below the pressure element 2 or on both sides of the pressure element 2. However, it is preferred to use it above the pressure element 2, since this is where the static articulation point of the connection between the support and the floor slab is located.
  • connection component Figure 3 A further development of the connection component Figure 1 is in Figure 3 shown.
  • a tensile force reinforcement bar 5 is also provided, which leads approximately centrally through the pressure element 2 and the deformation element 3 located above it.
  • the reinforcing bar 5 is made of a metal alloy with the lowest possible thermal conductivity, such as stainless steel, at least in the area in which it passes through the pressure element 2. Since stainless steel is relatively expensive compared to normal structural steel, only the central area can be used of the reinforcing bar 5 consist of stainless steel, while its ends pointing above and below the connecting component can consist of normal structural steel welded to it. It is also within the scope of the present invention to use a reinforcing bar 5 made of a non-metallic material such as fiber-reinforced plastic (GRP).
  • GRP fiber-reinforced plastic
  • the reinforcing bar 5 is passed approximately centrally through the pressure element 2, so that the center of the pressure element 2 can continue to serve as a hinge point and can be viewed.
  • the arrangement of several reinforcing bars outside the central axis of the pressure element 2 is also within the scope of the present invention, even if this reduces or partially eliminates the joint properties created by the deformation element 3.
  • connection component In Figure 4 a plan view of the connection component with its insulating base body 1 and the pressure element 2 inserted in the center and the deformation element 3 located above it is shown.
  • the reinforcing bar 5 runs perpendicular to the plane of the drawing Figure 4
  • the cut line CC shown shows the cut for the in the following Figure 5 shown cross-section.
  • Figure 5 shows in a cross section the installation situation of the connection component for the load-bearing connection between a support 6 and an overlying storey ceiling 4.
  • the storey ceiling 4 is provided with a horizontally extending reinforcement 4a.
  • the support 6 is provided in a conventional manner with vertical reinforcement 6a, 6b. This consists of several vertical reinforcing bars 6a distributed within the column 6 and reinforcing stirrups 6b placed horizontally around the reinforcing bars 6a.
  • the reinforcing bar 5 of the connection component runs upwards into the concrete floor slab 4 and down into the concreted column 6 and can preferably be connected to the reinforcement 4a of the floor slab 4 or the reinforcement 6a, 6b of the support 6, for example by means of tie wire.
  • thermal decoupling between support 6 and floor 4 is achieved by the connecting component, and on the other hand, the reinforcement can be passed through from support 6 to floor 4 and thus support 6 and floor 4 can be monolithically connected to one another.
  • connection component 1 can be inserted into the formwork for the support 6 to be concreted and connected to its reinforcement structure 6a, 6b.
  • the formwork for the support 6 can then be filled with fresh concrete through a filling opening (not shown) and this can be compacted.
  • the floor slab 4 can be created above the connecting component in a conventional manner.
  • connection component can be designed in different dimensions such as 25 x 25 cm or 30 x 30 cm.
  • the height of the connection component typically corresponds to the thickness of a provided insulation layer between 8 and 20 cm, preferably between 10 and 15 cm.
  • the height of the pressure element is adjusted accordingly, either with or without the deformation element.
  • a connecting component can also be provided with two or more individual pressure elements, each of which is equipped with deformation elements in the manner according to the invention.
  • a connection component according to the invention can be used individually for a support. In the case of higher loads, however, several connection components can also be combined for a larger column.
  • one or more connection components according to the invention can be used as the upper termination of a load-bearing wall below a floor.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anschlussbauteil zur lastabtragenden, vertikalen Verbindung von Gebäudeteilen, welches einen wärmedämmenden Grundkörper mit zwei gegenüberliegenden Anlageflächen zum Anschluss an die Gebäudeteile und mindestens ein in den wärmedämmenden Grundkörper eingesetztes und diesen von der einen bis zur anderen Anlagefläche durchdringenden Druckelement aufweist.
  • Im Hochbau werden tragende Bauteile häufig aus mit einer Bewehrung versehenen Betonkonstruktionen erstellt. Aus energetischen Gründen können solche Gebäudeteile mit einer von außen angebrachten Wärmedämmung versehen werden. Insbesondere die Geschossdecke zwischen Tiefgeschoss, wie beispielsweise Keller oder Tiefgarage, und Erdgeschoss wird häufig auf der Tiefgeschossseite mit einer deckenseitig angebrachten Wärmedämmung ausgerüstet. Hierbei ergibt sich die Schwierigkeit, dass die tragenden Gebäudeteile, auf denen das Gebäude ruht, wie etwa Stützen und Außenwände, in lastabtragender Weise mit den darüber befindlichen Gebäudeteilen, insbesondere der Geschossdecke, verbunden sein müssen. Dies wird in der Regel dadurch erreicht, dass die Geschossdecke bei durchgehender Bewehrung monolithisch mit den tragenden Stützen und Außenwänden verbunden wird. Hierdurch entstehen jedoch Wärmebrücken, die sich nur schlecht durch eine nachträglich von außen angebrachte Wärmedämmung beseitigen lassen. In Tiefgaragen wird beispielsweise häufig der obere, zur Geschossdecke weisende Abschnitt der tragenden Betonstützen ebenfalls mit einer Wärmedämmung ummantelt. Dies ist nicht nur aufwendig und optisch weniger ansprechend, sondern führt auch zu unbefriedigenden bauphysikalischen Ergebnissen und vermindert zudem den in der Tiefgarage verfügbaren Parkraum.
  • Aus der Schrift DE 101 06 222 A1 ist ein mauersteinförmiges Wandelement zur Wärmeentkopplung zwischen Wandteilen und Boden- und/oder Deckenteilen beschrieben. Das Wandelement besitzt eine druckfeste Tragstruktur mit in den Zwischenräumen angeordneten Isolierelementen. Die Tragstruktur kann beispielsweise aus einem Leichtbeton bestehen. Ein solches Wandelement dient zur Wärmedämmung gemauerter Außenwände, indem es beispielsweise wie ein herkömmlicher Mauerstein als erste Steinschicht der tragenden Außenwand oberhalb der Kellerdecke eingesetzt wird.
  • Ein Bauelement, welches zur Anbindung eines vorkragenden Außenteils an eine Geschossdecke und somit zum horizontalen Einbau vorgesehen ist, ist aus der WO 2008/113347 A2 bekannt. Es umfasst einen wärmedämmenden Grundkörper sowie den Grundkörper durchdringende Druckelemente. Diese weisen an ihren den beiden Gebäudeteilen zugewandten Stirnseiten konkave Kontaktprofile auf, welche mit Verformungselementen versehen sind. Diese bilden an der Druckeinleitungsstelle zwischen Druckelement und Gebäudeteil eine Art Gelenkverbindung, die zu einer Reduzierung der auf das Druckelement wirkenden Kräfte führt.
  • Aus der Schrift EP 2 405 065 A1 ist ein Druckkraft übertragendes und isolierendes Anschlusselement bekannt, welches zur vertikalen, lasttragenden Verbindung von aus Beton zu erstellenden Gebäudeteilen zum Einsatz kommt. Es besteht aus einem Isolationskörper mit einem oder mehreren darin eingebetteten Druckelementen. Durch die Druckelemente verlaufen Querkraftbewehrungselemente, die sich zum Anschluss an die aus Beton zu erstellenden Gebäudeteile im Wesentlichen vertikal über die Oberseite und die Unterseite des Isolationskörpers hinaus erstrecken. Der Isolationskörper kann beispielsweise aus Schaumglas oder expandiertem Polystyrol-Hartschaum und die Druckelemente aus Beton, Faserbeton oder Faserkunststoff hergestellt werden.
  • Das Funktionsprinzip eines solchen wärmedämmenden Anschlusselements mit innenliegenden Druckelementen besteht somit darin, die Auflagefläche zwischen den Gebäudeteilen zu verringern, um einen Wärmeübertrag zu reduzieren. Eine solche flächenreduzierte bzw. punktuelle Krafteinleitung von einer horizontalen Gebäudestruktur in eine diese tragende vertikale Gebäudestruktur über einzelne Druckelemente stellt hohe Anforderungen an die Stabilität und Tragfähigkeit der Druckelemente. Konstruktionsbedingt kann es an den Auflagepunkten zwischen einer horizontalen Gebäudestruktur und der darunterliegenden vertikalen Gebäudestruktur an den Auflagepunkten zu Exzentritäten und ungleichmäßigen Belastungen kommen. Beispielsweise kann es bei einer betonierten Geschossdecke durch die auf ihr ruhende Last zu geringfügen Setzungen und/oder einer elastischen Verformung kommen. Dies führt zu einer Kräfteumverteilung an den Auflagerpunkten. Wird eine Geschossdecke von wenigen Druckelementen getragen, so kann es durch eine solche Auflagerverdrehung zu einer Überlastung eines Druckelementes kommen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei einem wärmedämmenden Anschlussbauteil mit inneliegendem Druckelement zur lastabtragenden, vertikalen Verbindung von Gebäudeteilen die Tragfähigkeit zu erhöhen und ein Versagen aufgrund exzentrischer Krafteinleitung zu vermeiden.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch Verwendung eines Anschlussbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zur Erstellung einer lastabtragenden, vertikalen Verbindung von Gebäudeteilen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Erfindungsgemäß wird zur Erstellung einer lastabtragenden, vertikalen Verbindung von Gebäudeteilen ein Anschlussbauteil der eingangs genannten Art verwendet, bei dem an einer der Anlageflächen ober- oder unterhalb des Druckelements ein Verformungselement angeordnet ist. Durch den Einbau eines solchen Verformungselements wird zwischen den aufeinander lastenden Gebäudeteilen eine Rotationsfähigkeit erreicht, welche einen Ausgleich von Exzentritäten und ungleichmäßigen Belastungen ermöglicht. Somit wird eine möglichst gleichmäßige Krafteinleitung bzw. eine Zentrierung der Krafteinleitung erreicht, die zu einer Erhöhung der Tragfähigkeit der Druckelemente führt. Durch ein solches Verformungselement wird somit eine Gelenkverbindung zwischen einem vertikalen Gebäudeteil und einer darunter liegenden, tragenden, vertikalen Gebäudestruktur geschaffen.
  • Vorzugsweise steht das Verformungselement über die zugehörige Anlagefläche des Anschlussbauteils in vertikaler Richtung hinaus. Auf diese Weise kann es beim Erstellen des zugehörigen Gebäudeteils in den frischen Ortbeton mit einbetoniert werden und wird somit an der gelenkigen Verbindungsstelle zwischen Gebäudeteil und Druckelement sicher gehalten.
  • Grundsätzlich ist es aber auch möglich, das Verformungselement in den wärmedämmenden Grundkörper mit einzufügen, so dass die Gesamthöhe von Druckelement und Verformungselement der Höhe des Grundkörpers entspricht. Das Druckelement kann also auch geringfügig, d.h. in etwa um die Stärke des Verformungselements, kürzer ausgebildet sein als die Höhe des Grundkörpers, diesen also nur "im Wesentlichen" von der einen bis zur anderen Anlagefläche durchdringen.
  • Ein erfindungsgemäßes Verformungselement kann vorzugsweise aus einem Elastomer hergestellt sein. Ein solches, durch das Verformungselement gebildetes Elastomerlager ermöglicht durch elastische Verformung einen Ausgleich der bei einer Auflagerverdrehung des darüber lastenden Gebäudeteils auftretenden Bewegungen des Bauwerks.
  • Das Verformungselement kann materialtechnisch und/oder geometrisch so angepasst werden, dass die bei einer zulässigen Auflageverdrehung auftretenden Exzentritäten bzw. ungleichmäßigen Belastungen ausgeglichen und eine Zentrierung der Krafteinleitung erreicht werden. Insbesondere kann die Materialdicke des Verformungselements in seinen Randbereichen bzw. den Randbereichen des darüber- oder darunterliegenden Druckelements größer gewählt werden als in seiner Mitte. Beispielsweise kann das Verformungselement auf seiner von der zugehörigen Anlagefläche des Anschlussbauteils abgewandten Seite konkav geformt sein. Durch die hiermit einhergehende Rotationsfähigkeit wird eine Zentrierung der Krafteinleitung auf die Mitte des Druckelements bewirkt.
  • Das Verformungselement braucht nur eine vergleichsweise geringe Dicke aufweisen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Höhe des Verformungselements weniger als 20 %, vorzugsweise weniger als 10 % der Höhe des Druckelements. Bei einer typischen Höhe des Druckelements von 10 cm, entsprechend der Schichtdicke einer unterhalb einer Geschossdecke angebrachten Isolierschicht, beträgt somit die Stärke des Verformungselements weniger als 2 cm, vorzugsweise weniger als 1 cm. Diese geringe Stärke ist ausreichend, um die in einem Gebäude auftretenden Setzungsbewegungen bzw. Auflageverdrehung auszugleichen.
  • Außerdem betrifft die Erfindung ein besonders für den vertikalen Einbau geeignetes Anschlussbauteil, welches ein oder mehrere beidseitig über die Anlageflächen hinausstehende Zugkraftbewehrungselemente, insbesondere Bewehrungsstäbe, aufweist. Diese ermöglichen einen Anschluss an die Bewehrung der darüber und darunterliegenden Gebäudeteile und somit eine durchgehende Bewehrungssituation zwischen den vertikalen und horizontalen Gebäudeteilen. Die Zugkraftbewehrungselemente sind hierbei durch das Druckelement und das Verformungselement hindurchgeführt. Das bzw. die Zugkraftbewehrungselemente können somit bei der Herstellung des Druckelements aus Hochleistungsbeton in dieses mit eingegossen und anschließend das Verformungselement aufgesteckt werden. Die so entstehende Baueinheit von Druckelement, Verformungselement und Zugkraftbewehrungselement gewährleistet günstige statische Eigenschaften und ermöglicht eine sichere Einleitung der auflastenden Tragkräfte in die darunter befindliche vertikale Gebäudestruktur.
  • Bei einem Verfahren zur Erstellung einer lastabtragenden, vertikalen Verbindung von Gebäudeteilen unter Verwendung eines Anschlussbauteils, welches einen wärmedämmenden Grundkörper mit zwei gegenüberliegenden Anlageflächen zum Anschluss an die Gebäudeteile und mindestens ein in den wärmedämmenden Grundkörper eingesetztes und diesen von der einen bis zur anderen Anlagefläche durchdringendes Druckelement aufweist, wird ein erstes, unteres der Gebäudeteile aus Beton erstellt, anschließend das Anschlussbauteil mit seiner ersten Anlagefläche an das erste Gebäudeteil angeschlossen, und schließlich oberhalb des Anschlussbauteils das zweite Gebäudeteil aus Beton erstellt. Hierbei wird erfindungsgemäß ober- oder unterhalb des Druckelements des Anschlussbauteils ein Verformungselement angeordnet, welches beim Erstellen des zugehörigen ersten oder zweiten Gebäudeteils mit einbetoniert wird.
  • Weitere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigt:
    • Figur 1
    eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Anschlussbauteils,
    Figur 2
    eine Explosionszeichnung des Anschlussbauteils aus Figur 1,
    Figur 3
    eine isometrische Darstellung eines Anschlussbauteils mit zusätzlichem Zugkraftbewehrungselement,
    Figur 4
    eine Draufsicht auf das Anschlussbauteil aus Figur 3 und
    Figur 5
    einen Schnitt durch das Anschlussbauteil entlang der Schnittlinie C-C in Figur 4 in einer Einbausituation.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele für ein wärmedämmendes Anschlussbauteil beschrieben, welches vorrangig zur vertikalen, lastabtragenden Anbindung von Stützen im Untergeschossbereich an die darüber liegenden Gebäudeteile wie etwa eine Geschossdecke Anwendung findet. Unter einer Stütze wird ein vertikales Gebäudeteil verstanden, das Lasten hauptsächlich in Richtung seiner Längsachse aufnimmt und weiterleitet. Die DIN-Norm 1041-1 definiert eine Stütze als stabförmiges Druckglied, dessen größere Querschnittsabmessung in Abgrenzung zu einer Wand das Vierfache der kleineren Abmessung nicht übersteigt. Daneben können die beschriebenen Anschlussbauteile aber auch zum Anschluss einer Stützwand an die darüberliegende Gebäudekonstruktion, insbesondere einer darüberliegenden Geschossdecke, eingesetzt werden.
  • Figur 1 zeigt einen quaderförmigen Grundkörper 1 aus wärmedämmendem Material. Als wärmedämmendes Material kommt beispielsweise ein Mineraldämmstoff, ein Holzwolle-Mehrschichtdämmstoff, ein expandierter Polystyrol-Hartschaum (EPS, XPS) oder Schaumglas in Betracht. Der Grundkörper 1 besteht somit aus nichttragendem Material und dient zur Wärmeentkopplung zwischen den darunter und darüber liegenden Gebäudeteilen. Die obere Seite 1a des Grundkörpers 1 dient als Anlagefläche für eine darüber zu erstellende Geschossdecke. Die Unterseite 1b dient als Anlagefläche und Abschluss für ein darunter befindliches tragendes Gebäudeteil wie etwa eine Stütze. In dem wärmedämmenden Grundkörper 1 ist mittig ein Druckelement 2 eingesetzt, das sich im Wesentlichen von der oberen bis zur unteren Anlagefläche erstreckt und zur Aufnahme der Tragkräfte einer darüber lastenden Geschossdecke und Ableitung der Tragkräfte in die darunter befindliche Stütze dient. Oberhalb des Druckelements und dieses in Figur 1 verdeckend befindet sich ein Verformungselement 3 aus einem elastischen Polymermaterial. Das Verformungselement 3 ist scheibenförmig ausgebildet und hat eine kreisrunde Grundfläche, die von Form und Größe der Grundfläche des darunterliegenden Druckelements entspricht. Allgemein können Druckelement und Verformungselement natürlich eine beliebig geformte Grundfläche aufweisen. Das Verformungselement kann auch etwas größere, also überstehende Grundfläche oder auch eine etwas kleinere Grundfläche als das Druckelement haben.
  • Figur 2 zeigt in einer Explosionszeichnung den Grundkörper 1, das darin eingesetzte Druckelement 2 sowie das darüber befindliche Verformungselement 3. Das Druckelement 2 besteht aus Hochleistungsbeton mit einer Druckfestigkeit > 50 N/mm2, vorzugsweise ultrahochfestem Beton (UHPC) mit einer Druckfestigkeit von > 150 N/mm2. Das Druckelement 2 ist somit in der Lage, die auf ihm lastenden Tragkräfte aufzunehmen und in die darunterliegende Stütze weiterzugeben. Die im Vergleich zur Grundfläche des gesamten Anschlussbauteils einschließlich des wärmedämmenden Grundkörpers bzw. im Vergleich zu der entsprechenden Grundfläche der darunter befindlichen Stütze erheblich reduzierte Querschnittsfläche des Druckelements 2 führt zu einer erheblichen Verringerung der Wärmeleitfähigkeit des Anschlussbauteils als Ganzem. Ein Wärmeübertrag zwischen einer darunterliegenden Stütze und einer darüber befindlichen Geschossdecke erfolgt im Wesentlichen nur durch die verringerte Querschnittsfläche des Druckelements 2. Der isolierende Grundkörper 1 sorgt mit seinen wärmedämmenden Eigenschaften für eine Wärmeentkopplung zwischen den Gebäudeteilen.
  • Das elastische Verformungselement 3 dient dazu, geringfügige Bewegungen des Bauwerks, beispielsweise aufgrund einer Auflagerverdrehung der Geschossdecke unter Belastung, auszugleichen und die auflastenden Kräfte auf das Druckelement 2 zu zentrierten. Somit wird eine einseitige oder außermittige Belastung des Druckelements 2, die zur lokalen Überlastung führen könnte, vermieden. Hierbei wird ausgenutzt, dass die Verbindungsstelle zwischen einer Stütze und einer darüberliegenden Gebäudekonstruktion statisch als gelenkiger Anschlusspunkt betrachtet und gerechnet wird. Bei einer Geschossdecke liegt der Gelenkpunkt hierbei an der Unterkante der Decke. Das Verformungselement 3 erzeugt an diesem Gelenkpunkt eine gewisse Rotationsfähigkeit und sorgt damit für einen Ausgleich von Exzentritäten und ungleichmäßiger Belastung. Da die in einem Gebäude auftretenden Bewegungen lediglich im Millimeterbereich liegen, reicht für das Verformungselement 3 zu diesem Zweck eine relativ dünne Materialstärke von lediglich 1 - 2 cm im Ausführungsbeispiel aus. Je nach Materialeigenschaften wie Elastizität und Verformbarkeit des Verformungselements 3 liegen jedoch auch größere Materialstärken im Rahmen der vorliegenden Erfindung.
  • Um außerdem das Abrollen einer Geschossdecke an dem durch das Verformungselement gebildeten Gelenkpunkt zu verbessern, ist die zur Geschossdecke weisende Oberseite des Verformungselementes 3 in etwa konkav oder konisch ausgeformt, das heißt das Verformungselement 3 ist in seinen Randbereichen dicker als in der Mitte bzw. die Materialstärke nimmt von innen nach außen kontinuierlich zu. Die Formgebung des Verformungselements 3 unterstützt hierdurch die Zentrierung der Krafteinleitung in das Druckelement 2.
  • Das Verformungselement 3 kann grundsätzlich sowohl oberhalb als auch unterhalb des Druckelements 2 oder auch beidseitig des Druckelements 2 eingesetzt werden. Bevorzugt ist jedoch der Einsatz oberhalb des Druckelements 2, da hier der statische Gelenkpunkt der Verbindung aus Stütze und Geschossdecke liegt.
  • Eine Weiterbildung des Anschlussbauteils aus Figur 1 ist in Figur 3 gezeigt. Hierbei ist zusätzlich ein Zugkraftbewehrungsstab 5 vorgesehen, der in etwa mittig durch das Druckelement 2 und das darüber befindliche Verformungselement 3 führt. Der Bewehrungsstab 5 besteht zumindest in dem Bereich, in welchem er das Druckelement 2 durchquert, aus einer Metalllegierung mit möglichst niedriger Wärmeleitfähigkeit wie beispielsweise Edelstahl. Da Edelstahl im Vergleich zu normalen Baustahl relativ teuer ist, kann auch nur der mittige Bereich des Bewehrungsstabs 5 aus Edelstahl bestehen, während dessen oberhalb und unterhalb des Anschlussbauteils hinausweisende Enden aus daran angeschweißtem normalem Baustahl bestehen können. Ebenso liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, einen Bewehrungsstab 5 aus einem nichtmetallischen Material wie beispielsweise faserverstärktem Kunststoff (GFK) zu verwenden.
  • Der Bewehrungsstab 5 ist in etwa mittig durch das Druckelement 2 hindurchgeführt, sodass die Mitte des Druckelements 2 weiterhin als Gelenkpunkt dienen und betrachtet werden kann. Alternativ wäre es möglich, mehrere sich im Mittelpunkt des Druckelements 2 kreuzende und sich im Bereich oberhalb und unterhalb des Anschlussbauteils senkrecht nach oben bzw. unten erstreckende Bewehrungsstäbe zu verwenden. Ebenso liegt jedoch auch die Anordnung von mehreren Bewehrungsstäben außerhalb der Mittelachse des Druckelements 2 im Rahmen der vorliegenden Erfindung, auch wenn hierdurch die durch das Verformungselement 3 geschaffenen Gelenkeigenschaften vermindert bzw. teilweise aufgehoben werden.
  • In Figur 4 ist eine Draufsicht auf das Anschlussbauteil mit seinem isolierenden Grundkörper 1 und dem mittig darin eingesetzten Druckelement 2 sowie dem darüberliegenden Verformungselement 3 gezeigt. In der Mitte des Anschlussbauteils verläuft senkrecht zur Zeichnungsebene der Bewehrungsstab 5. Die in Figur 4 eingezeichnete Schnittlinie C-C zeigt die Schnittführung für den in der nachfolgenden Figur 5 dargestellten Querschnitt.
  • Figur 5 zeigt in einem Querschnitt die Einbausituation des Anschlussbauteils zur lastabtragenden Verbindung zwischen einer Stütze 6 und einer darüberliegenden Geschossdecke 4. Die Geschossdecke 4 ist mit einer horizontal verlaufenden Bewehrung 4a versehen. Die Stütze 6 ist in an sich üblicher Weise mit einer vertikalen Bewehrung 6a, 6b versehen. Diese besteht aus mehreren innerhalb der Säule 6 verteilten vertikalen Bewehrungsstäben 6a sowie horizontal um die Bewehrungsstäbe 6a gelegten Bewehrungsbügeln 6b. Der Bewehrungsstab 5 des Anschlussbauteils verläuft nach oben in die betonierte Geschossdecke 4 und nach unten in die betonierte Säule 6 hinein und kann vorzugsweise mit der Bewehrung 4a der Geschossdecke 4 bzw. der Bewehrung 6a, 6b der Stütze 6 beispielsweise mittels Rödeldraht verbunden werden. Somit wird durch das Anschlussbauteil einerseits eine thermische Entkopplung zwischen Stütze 6 und Geschossdecke 4 erreicht, andererseits kann die Bewehrung von der Stütze 6 bis in die Geschossdecke 4 hindurchgeführt und somit Stütze 6 und Geschossdecke 4 monolithisch miteinander verbunden werden.
  • Um Stütze 6 und Geschossdecke 4 herzustellen, kann das Anschlussbauteil 1 in die Schalung für die zu betonierende Stütze 6 eingesetzt und an dessen Bewehrungskonstruktion 6a, 6b angeschlossen werden. Anschließend kann die Schalung für die Stütze 6 durch eine nicht gezeigte Verfüllöffnung mit Frischbeton ausgegossen und dieser verdichtet werden. Alternativ ist es auch möglich, zunächst die Stütze 6 bis zur vorbeschriebenen Höhe aus Beton zu erstellen und das Anschlussbauteil anschließend von oben in die Schalung der Stütze 6 und den noch flüssigen Frischbeton einzudrücken. Erforderlichenfalls kann der Frischbeton unterhalb des Anschlussbauteils nochmals nachverdichtet werden. Nach dem Abbinden des Betons der Stütze 6 kann oberhalb des Anschlussbauteils in herkömmlicher Weise die Geschossdecke 4 erstellt werden.
  • Das Anschlussbauteil kann in unterschiedlichen Abmessungen wie etwa 25 x 25 cm oder 30 x 30 cm ausgeführt werden. Die Höhe des Anschlussbauteils entspricht typischerweise der Stärke einer vorgesehenen Dämmstoffschicht zwischen 8 und 20 cm, vorzugsweise zwischen 10 und 15 cm. Die Höhe des Druckelements ist entsprechend angepasst, und zwar entweder mit oder ohne das Verformungselement. Ein Anschlussbauteil kann auch zwei oder mehr Einzeldruckelemente, die jeweils in erfindungsgemäßer Weise mit Verformungselementen ausgestattet sind, versehen werden. Ein erfindungsgemäßes Anschlussbauteil kann einzeln für eine Stütze verwendet werden. Bei höheren Belastungen können aber auch mehrere Anschlussbauteile für eine größere Stütze kombiniert werden. Entsprechend können ein oder mehrere erfindungsgemäße Anschlussbauteile als oberer Abschluss einer tragenden Wand unterhalb einer Geschossdecke eingesetzt werden.

Claims (7)

  1. Verwendung eines Anschlussbauteils zur lastabtragenden, vertikalen Verbindung von Gebäudeteilen (4, 6), wobei das Anschlussbauteil einen wärmedämmenden Grundkörper (1), welcher zwei gegenüberliegende Anlageflächen (1a, 1b) zum Anschluss an die Gebäudeteile (4, 6) aufweist, und mindestens ein in den wärmedämmenden Grundkörper (1) eingesetztes und diesen im Wesentlichen von der einen bis zur anderen Anlagefläche (1a, 1b) durchdringendes Druckelement (2) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an einer der Anlageflächen (1a, 1b) ober- oder unterhalb des Druckelements (2) ein Verformungselement (3) angeordnet ist.
  2. Verwendung eines Anschlussbauteils nach Anspruch 1, bei dem das Verformungselement (3) über die zugehörige Anlagefläche (1a) in vertikaler Richtung hinaussteht.
  3. Verwendung eines Anschlussbauteils nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Verformungselement (3) aus einem Elastomer hergestellt ist.
  4. Verwendung eines Anschlussbauteils nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Verformungselement (3) auf seiner von der zugehörigen Anlagefläche (1a) hinausweisenden Seite konkav geformt ist.
  5. Verwendung eines Anschlussbauteils nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Höhe des Verformungselements (3) weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 10% der Höhe des Druckelements (2) entspricht.
  6. Anschlussbauteil zur lastabtragenden, vertikalen Verbindung von Gebäudeteilen (4, 6), mit einem wärmedämmenden Grundkörper (1), welcher zwei gegenüberliegende Anlageflächen (1a, 1b) zum Anschluss an die Gebäudeteile (4, 6) aufweist, mit mindestens einem in den wärmedämmenden Grundkörper (1) eingesetzten und diesen im Wesentlichen von der einen bis zur anderen Anlagefläche (1a, 1b) durchdringenden Druckelement (2), mit einem oder mehreren über die Anlageflächen (1a, 1b) hinausstehende Zugkraftbewehrungselemente (5), insbesondere Bewehrungsstäbe, dadurch gekennzeichnet, dass
    an einer der Anlageflächen (1a, 1b) ober- oder unterhalb des Druckelements (2) ein Verformungselement (3) angeordnet ist und dass die Zugkraftbewehrungselemente (5) durch das Druckelement (2) und das Verformungselement (3) durchgeführt sind.
  7. Verfahren zur Erstellung einer lastabtragenden, vertikalen Verbindung von Gebäudeteilen (4, 6) unter Verwendung eines Anschlussbauteil mit einem wärmedämmenden Grundkörper (1), welcher zwei gegenüberliegende Anlageflächen (1a, 1b) zum Anschluss an die Gebäudeteile (4, 6) aufweist, und mit mindestens einem in den wärmedämmenden Grundkörper (1) eingesetzten und diesen im Wesentlichen von der einen bis zur anderen Anlagefläche (1a, 1b) durchdringenden Druckelement (2), bei dem ein erstes, unteres der Gebäudeteile (4) aus Beton erstellt wird, bei dem das Anschlussbauteil mit seiner ersten Anlagefläche (1b) an das erste Gebäudeteil (4) angeschlossen wird, und bei dem oberhalb des Anschlussbauteils ein zweites der Gebäudeteile (6) aus Beton erstellt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ober- oder unterhalb des Druckelements (2) des Anschlussbauteils ein Verformungselement (3) angeordnet wird, welches beim Erstellen des zugehörigen ersten oder zweiten Gebäudeteils (4, 6) mit einbetoniert wird.
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