06- 12-2023-3S774501-Ham- O0 2 PCT/DE2023/000148 EW 418/23 PCT Wandelement und Verfahren für das Setzen derartiger Wandelemente Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges, vorgefertigtes Wandelement für den Bau eines Gebäudes, mit wenigstens einer berandeten, zu verfüllenden, sich vertikal erstreckenden Aussparung. Der Bedarf an hocheffizienten, ökologisch und raumklimatisch vorteilhaften und zugleich hoch wärmedämmenden Bausystemen steigt. Dies zeigt sich z.B. in Deutschland in dem kontinuierlich steigenden Anteil von Fertighäusern. Heute werden Fertighäuser in aller Regel in Holzkonstruktionsbauweise gefertigt. Werden Fertighäuser in Massivbauweise gefertigt, ist typischer Weise die werksseitige Aufbringung eines zusätzlichen Wärmedämmverbundsystems aus Polystyrol oder einem anderen hochisolierfähigen Material erforderlich. Monolithische Massivbausysteme, aus geschosshohen Wandmodulen, die den kompletten Wandaufbau umfassen und mit hoher Effizienz versetz werden können, sind nicht verfügbar. Der Grund hierfür liegt insbesondere darin, dass bei einem massiven Wandsystem traditionell die lastabtragende Funktion im Vordergrund steht. Wegen der geringen Wärmedämmfähigkeit tragfähiger Massivbaustoffe muss ein zusätzliches Wärmedämmverbundsystem aus anderen, isolierender Materialien ergänzt werden. Als Ergebnis erhält man ökologisch unvorteilhafte Kombinationen von mineralischen und zumeist petrochemischen Stoffen.
0E-12-2023-3S774S01-HauPtPost-0013 PCT/DE2023/000148 Mehrschichtige Wandelemente sind bekannt und bewährt. So wérden bei dem Fertighausbau Wände verwendet, bei denen bspw. eine Wärmedämmschicht aus einem Schaumkunststoff von Faserplatten eingefasst wird. Derartigen Wänden mangelt es jedoch regelmäßig an ausreichender mechanischer Stabilität. Um die mechanische Stabilität zu erhöhen, sind Wandelemente bekannt geworden, die mit vertikalen Rohren oder Aussparungen versehen sind, die, durchaus auch mit einer Armierung versehen, mit beispielsweise Beton verfüllt werden und die dann ein tragendes Skelett einer Wand darstellen, beispielsweise in der WO 2012/158031 Al erläutert. Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine solche Stahlbeton- Skelettbauweise auf mehrschichtige, vorgefertigte Wandelemente zu übertragen. Solches erfolgt bei einem in Rede stehenden Wandelement durch die Merkmale des Anspruchs 1. Derartige Wandelemente können in bekannter Weise geschosshoch ausgebildet und mit Türen oder Fenstern versehen sein. Eine Anbindung an Decken und Böden erfolgt bspw. durch einen Verguss oder eine Mörtelbettung. Die hier vorgestellte Erfindung trennt die Herstellung der raumabschließenden Wandfunktion räumlich und zeitlich von der statischen Wandfunktion. Dafür wird das heute übliche Herstellverfahren von massiven großformatigen Wandelementen invertiert: Es wird zunächst ein großformatiges Wandmodul aus einem im Sinne der Statik nicht tragfähigen, aber gut Wärme dämmenden mineralischen oder biogenen Baustoff im Werk gefertigt. In den so gefertigten Wandelementen werden Aussparungen vorgesehen, die später auf der Baustelle mit Ortbeton ausgegossen werden und dann gemeinsam mit Böden und Decken die Tragstruktur des Gebäudes in Form eines Stahlbetonskeletts ausbilden.
013-12-2023-35774S01-HauPiPmst-0014 PCT/DE2023/000148 Der vertikaler Abtrag von Lasten, beispielsweise von Geschossdecken, erfolgt durch die verfüllten Aussparungen, in denen auch eine Armierung vorgesehen sein kann, kaum durch die Tragschicht. Dem späteren Ausbetonieren der in der Wärmedämmschicht angeordneten Aussparungen mit Ortbeton kommt daher entsprechende Bedeutung zu. Bei dem Verfüllen der Aussparungen wirken Kräfte wie erhöhter Druck und Vibrationen auf das nichttragende Material der Isolierschicht. Um diesen Druck aufzunehmen, werden die Aussparungen, besonders im Bereich späterer Pfosten des Tragwerkes, mit innen liegenden, gesondert ausgebildeten Schalungen versehen. Ist insbesondere eine Schalung vorgesehen, kann diese, werkseitig, an die Tragschicht angrenzen, gegebenenfalls an dieser festgelegt sein. Die Tragschicht nimmt nur insofern Kräfte auf, als dass sie die Wärmedämmschicht trägt, mit der sie fest verbunden ist, beispielsweise für einen Transport von der Fertigungsstelle hin zur Baustelle. Solches vermag eine Tragschicht aus einem Leichtbeton und/oder einem biogenen Beton wie einem Holzbeton und/oder einem Carbonbeton oder deren Gemisch zu leisten. Bei der Wärmedämmschicht ist insbesondere an einen Leicht-, einen Infraleichtbeton gedacht, die mit Zuschlagstoffen wie Blähglas, Silikaten oder Styropor versehen sein können, und/oder an biogene Betone gedacht, beispielsweise Hanfbeton, Hanfkalk oder Blähton-Beton. Durch dies Konstruktion wird es möglich, heute schon vorhandene gut isolierende und gleichzeitig ökologisch vorteilhafte sowie ressourcenschonendere mineralische Baustoffe einem effizienten Bauablauf zu erschließen. Diese
OE- 1 -2023-337743 HauPtPazi-0013 PCT/DE2023/000148 Baustoffe sind in aller Regel mäßig schwer und nur gering tragfähig, was ihre umfassende Anwendung als Wandsystem bisher behindert hat. Auch die ökologische Bilanz des Wandelements nach der Erfindung wird durch diese Maßnahmen weiter verbessert. Für eine sichere Verbindung zwischen diesen unterschiedlichen Materialien für die Tragschicht bzw. die Wärmedämmschicht kann weiter vorgesehen sein, dass die Tragschicht und die Wärmedämmschicht durch Verankerungselemente form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Solche Verankerungselemente werden bevorzugt bei der Herstellung zunächst in einer der Schichten eingebracht und dann bei dem Aufbringen der zweiten Schicht in dieser integriert.. Derartige Verankerungselemente können auch in einfacher Weise durch eine Armierung in der Tragschicht ausgebildet werden, die vorrangig jedoch einer Erhöhung der Stabilität dient. In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Tragschicht diffusionsoffene Bereiche aufweist. Durch die Diffusionsoffenen Bereich einer Größe zwischen einer Porigkeit und offenen Durchbrechungen kann die CO2-Bilanz verbessern. Auch kann vorgesehen sein, dass die Tragschicht Durchbrechungen und/oder Ausnehmungen aufweist, in die die Dämmschicht eingreift. Beispielsweise kann die Tragschicht ein Fachwerk ausbilden oder wabenartig strukturiert sein. Der Festigkeit dienlich kann ferner die Maßnahme sein, dass in einer Seitenansicht die Trägerschicht L-förmig einen Fuß ausbildet, auf dem, in situ, die Wärmedämmschicht aufsitzt. Ist die Tragschicht beidseits mit Wärmedämmschichten
-3g774S01-HauPiPost- PCT/DE2023/000148 versehen, so wir der Fuß T-förmig ausgebildet sein. Darüber hinaus verhindert ein solcher Fuß eine Beschädigung der Wärmedämmschicht bei dem Setzen eines Wandelements nach der Erfindung und erleichtert dessen Ausrichtung. Auch ein solcher Fuß wird von der Aussparung durchsetzt, so dass bspw. durchgängige Bewehrungen zwischen einem Boden und einer Geschossdecke möglich sind. Die Stirnseiten der Tragschicht und der Dämmschicht können in einer gemeinsamen Ebene liegen. Wandelemente werden dann stumpf aneinander gesetzt. Ist alternativ zwischen den Wandelementen eine Fuge vorgesehen, so kann diese mit einer Dichtung oder mit Mörtel geschlossen werden. Dabei kann weiter daran gedacht sein, dass eine solche Fuge nur zwischen den Tragschichten oder nur zwischen den Dämmschichten vorgesehen wird. In konstruktiver Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Tragschicht und die Wärmedämmschicht einen horizontalen Versatz aufweisen. Bei dem Setzen von Wandelementen kommt es dadurch zu Oberlappungen der Tragschicht und der Wärmedämmschicht nebeneinander angeordneter Wandelemente. Infolge dieser Maßnahmen ist eine gradlinige Bauanschlussfuge in einer mit Wandelementen nach der Erfindung errichteten Gebäudewand vermieden. Darüber hinaus können auch dann mit Mörtel oder Dichtungen verfüllte Fugen zwischen den Dämmschichten und/oder zwischen den Tragschichten vorgesehen werden. In Ausgestaltung des Wandelements nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmedämmschicht oberseitig hin zu der Tragschicht eine Eckausnehmung aufweist. Durch diese Maßnahme wird oberseitig der aneinander anschließender Wandelemente ein Kanal ausgebildet. In diesem Kanal kann ein Rähm oder ein
Ob-le.-2023-3S/74S01-HauPtPost -0017 PCT/DE2023/000148 Ringanker eingebracht werden. Dabei ist von Vorteil, dass eine Armierung innerhalb der Aussparungen oder Schalungen bis in diesen Rähm geführt werden kann. Eine große mechanische Stabilität wird durch diesen Verbund erreicht. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Wärmedämmschicht die Tragschicht insbesondere vertikal überragt und durch die Eckausnehmung der Kanal zwischen der Dämmschicht und der Tragschicht ausgebildet wird. Damit kann mit dem Verfülen des Kanals mit einem Ortbeton gleichzeitig ein Deckenanschluss erfolgen. Alternativ, bei gleicher Höhe der Dämmschicht und der Tragschicht, kann eine Decke problemlos auf dem Wandelement aufgesetzt werden. Von Vorteil ist weiter, wenn in der Tragschicht wenigstens ein vertikal sich erstreckender Transportanker vorgesehen ist. Dabei kann daran gedacht sein, dass der Tragschicht oberseitig ein Haken oder eine Öse für den Anschluss eines Hebezeugs vorsteht. Eine elegante Möglichkeit besteht darin, dass der Transportanker oberseitig mit einer Schrauböse mit der Tragschicht abschließt, in die ein Haken oder eine Öse ein- bzw. ausschraubbar und damit wiederverwendbar ist. Anstelle oder auch in Ergänzung zu dem Voranstehenden, kann auch eine Umbänderung des Wandelements vorgesehen werden, an der das Element für Transport und Versetzen aufgehängt wird. In weiterer Ausgestaltung des Wandelements kann vorgesehen sein, dass auf der Wärmedämmschicht und/oder der Tragschicht eine Schutzschicht aufgebracht ist, insbesondere bei einem eine Außenwand ausbildenden Wandelement gegen Witterungseinflüsse. Auch bei einer solchen Schutzschicht kann vorgesehen sein, dass diese und die Tragschicht bzw. die
0S-1 =2 'v= '774S01-HauPiPosi-0018 PCT/DE2023/000148 Wärmedämmschicht einen horizontalen Versatz aufweisen. Dieser Versatz kann dem Versatz zwischen der Wärmedämmschicht und der Tragschicht entsprechen, jedoch auch davon abweichen. Bei einer solchen Abweichung ist die Bauanschlussfuge zwischen den Wandelementen vierfach abgewinkelt. In weiterer Ausgestaltung des Wandelements kann vorgesehen sein, dass auf der Wärmedämmschicht und/oder auf der Tragschicht eine Putz- oder Schutzschicht aufgebracht ist. Sowohl die Trag- als auch die Wärmedämmschicht können außen auf der Außenseite befindlich sein. Auch wechselnde Anordnungen innerhalb eines Gebäudes sind möglich. Das Erstellen einer Gebäudewand mit Wandelementen nach der Erfindung erfordert eine hohe Genauigkeit bei dem Setzen der einzelnen Wandelemente. Diese kann in vorteilhafter Weise dadurch erreicht werden, dass von einem Hebezeug ein Wandelement in ein Mörtelbett gesetzt wird und dass das Wandelement mit Keilen oder Klötzchen letztlich über einem tragenden Fundament ausgerichtet wird. Ein solches Hebezeug wird insbesondere an dem Transportanker und/oder der Umbänderung angreifen. Mit dem Errichten einer Gebäudewand und dem Einbringen eines Rähms in die Eckausnehmungen der Wärmedämmschicht können mit demselben Guss auch die Aussparungen oder Schalungen der Wandelemente verfüllt werden. Vergleichbares gilt für das Erstellen einer Verbindung zwischen einer Gebäudewand mit erfindungsgemäßen Wandelementen und einer Decke. So können mit dem Guss der Decke die Aussparungen oder Schalungen der Wandelemente verfüllt werden und/oder auch das Einbringen des Rähms erfolgen. Dabei kann wiederum daran gedacht sein, Bewehrungen
08-12-2023-3g77430 -HauP m i-0018 PCT/DE2023/000148 innerhalb der Aussparungen oder Schalungen in dem Rähm bzw. der Decke fortzuführen. Für die Genauigkeit des Setzens der Wandelemente und insbesondere auch für eine ausreichende Stabilität bei dem Guss des Rähms bzw. der Erstellung eines Deckenanschlusses hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Wandelemente, insbesondere dauerhaft, miteinander verspannt werden. Dies kann durch ein mechanisches Verrasten erfolgen oder durch Spannelemente wie eingebrachte Klammern oder Spindelschrauben. Für deren Betätigung sind dann gegebenenfalls Aussparungen in den Schichten vorzusehen. Alternativ, gegebenenfalls auch zusätzlich können nebeneinander angeordnete Wandelemente korrespondierende, vertikal verlaufende Ausnehmung aufweisen, die einen gemeinsamen Verfüllkanal ausbilden, der sich bevorzugt über die gesamte Höhe des Wandelements erstreckt. Verfüllt mit bspw. einem Ortbeton. Hierdurch werden nicht nur zwei Wandelemente mit einander verbunden, sondern wird auch die Belastbarkeit des Anschlusses gegenüber Kräften senkrecht auf den Wandelementen erhöht. Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der lediglich Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1: einen Schnitt durch die Schichten eines Wandelements, Fig. 2: einen Schnitt durch eine Schalung, Fig. 3: in einer Draufsicht zwei stumpf aneinander stoßende Wandelemente,
OS- 12-2023-3S774S01 MatAi Pas PCT/DE2023/000148 Fig. 4: in einer Draufsicht zwei Wandelemente mit einer dazwischen angeordneten Fuge, Fig. 5: in einer Draufsicht zwei aneinander gesetzte und verspannte Wandelemente und Fig. 6: in einer Draufsicht zwei durch einen ausgegossenen Kanal verbundene Wandelemente. In den Figuren und 2 sind vertikale Schnitte durch ein Wandelement wiedergegeben. Insbesondere Figur lässt den Aufbau aus drei Schichten erkennen, einer gebäudeinnenseitigen Tragschicht 2, einer mittleren Wärmedämmschicht und einer außenliegenden, die Wärmedämmschicht vor Witterungseinflüssen bewahrenden Schutzschicht 4. In der Zeichnung nicht dargestellt sind Verankerungselemente, die eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen der Tragschicht 2 und der Wärmedämmschicht ermöglichen. Die Darstellungen in situ des Wandelements zeigen eine L-förmige Ausbildung der Tragschicht 2. Auf dem hierdurch ausgebildeten Fuß sitzt die Wärmedämmschicht auf. Oberseitig überragt die Wärmedämmschicht die Tragschicht und weist hin zu der Tragschicht eine Eckausnehmung auf. Auf einer Isolier- oder Druckverteilungsschicht ist ein Rähm eingebracht, auf dem eine Decke ruht. In die Tragschicht 2 ist ein Transportanker 10 auszugssicher eingebracht. Oberseitig weist der Transportanker 10 eine mit einem Innengewinde versehene Muffe 11 auf, in die ein Haken oder eine Öse eingeschraubt werden kann. Damit lässt sich das Wandelement problemlos mit einem Hebezeug anheben und auf
-12-2023-3'S774!3..0 - P PCT/DE2023/000148 einen Boden 12 setzen. Dieses Setzen erfolgt in einem Mörtelbett 13, das gegebenenfalls eine Feuchtigkeitssperre aufweist. Eine exakte Ausrichtung des Wandelements erfolgt mit Keilen oder Klötzchen. Für die Aussteifung des Wandelements und insbesondere für das Abfangen vertikaler Lasten ist in der Wärmedämmschicht eine rohrförmige Schalung 20 eingelassen, die beispielsweise über eine Armierung und eine Betonfüllung verfügen kann. Die rohrförmige Schalung 20 liegt an der Tragschicht 2 an und weist bei dem Ausführungsbeispiel einen Durchmesser auf, der der Tiefe der Eckausnehmung entspricht. Dies ermöglicht ein Verfüllen derartiger rohrförmiger Schalungen 20 von eine Gebäudewand ausbildenden Wandelementen im Zuge der Ausbildung des Rähms 8. In einem solchen Fall endet die rohrförmige Schalung 20 in der unteren Ebene der Eckausnehmung 6. Für das Verfüllen einer solchen rohrförmige Schalung 20 mit dem Einbringen des Rähms ist die hier vorgesehene Isolier- oder Druckverteilungsschicht mit entsprechenden Durchbrechungen zu versehen. Figur zeigt einen Schnitt durch eine solche rohrförmige Schalung 20. Die rohrförmige Schalung 20 wird im Zuge des Gießens einer Decke 21 mit Beton verfüllt. Von daher kann die rohrförmige Schalung 20 oberseitig mit der Tragschicht enden. Aufgrund der unmittelbaren Abstützung der Decke 21 auf der verfüllten, die Last aufnehmenden rohrförmige Schalung 20 kann dann auf einen Rähm verzichtet werden. Von Vorteil kann dabei das Vorhersehen einer gemeinsamen Armierung von rohrförmige Schalung, Decke und gegebenenfalls dem Rähm sein. Alternativ kann jedoch mit der Decke 21 und dem Anschluss an die rohrförmige Schalung 20 auch ein Rähm gegossen werden.
08-12-2023-33774501-HamPtPmst-0022 PCT/DE2023/000148 In der Zeichnung nicht dargestellt ist eine mögliche Bewehrung innerhalb einer solchen rohrförmige Schalung 20, die in den Rähm bzw. eine Decke 21 übergeht, womit eine außerordentliche belastbare Verbindung geschaffen ist. Sind die Wärmedämmschicht und die Tragschicht insbesondere Deckungsgleich ausgebildet, können Wandelemente unmittelbar aneinanderstoßend gesetzt werden. Die dann durchgängige Bauanschlussfuge kann gegebenenfalls eine Mörtelschicht oder eine Isolierschicht aufweisen. Eine Alternative zeigt Figur auf. Dort sind in einer Draufsicht zwei Wandelemente 25,26 dargestellt. Die Wandelemente 25,26 sind gleichartig. Sie bestehen jeweils aus einer Tragschicht 27, Wärmedämmschicht 28 und Schutzschicht 29. In jede Wärmedämmschicht 28 ist eine rohrförmige Schalung 30 anliegend an der Tragschicht 27 eingelassen. Weiter verfügt jede Tragschicht 27 über zwei Traganker 31,32. Die Tragschicht 27, die Wärmedämmschicht 28 und die Schutzschicht 29 weisen gleiche Wandbreiten auf. Der Anschluss der Wärmedämmschicht 28 an die Tragschicht 27 erfolgt mit einem horizontalen Versatz v. Damit verläuft die Anschlussfuge 33 zwischen den Wandelementen 25,26 nicht gradlinig. Auch die Schutzschicht 29 ist an die Wärmedämmschicht 28 mit einem horizontalen Versatz angeschlossen. Dieser Versatz kann, muss jedoch nicht, dem Versatz v zwischen der Tragschicht 27 und der Wärmedämmschicht 28 entsprechen. In der Wärmedämmschicht 28 und/oder der Tragschicht 27 können Leerrohre für Installationen aller Art vorgesehen sein, die durch entsprechend ausgebildete Öffnungen in der Tragschicht 27 bzw. in der Schutzschicht 29 zugänglich sind. Auch können
08- 1,-2023-367743.01- ni Pas 0023 PCT/DE2023/000148 Wandmodule 25,26 nach der Erfindung mit Durchbrüchen für Fenster, Türen oder dergleichen versehen sein. Auch Fig. zeigt sich überlappende Wandelemente 35,36, so dass eine durchgängige Bauanschlussfuge vermieden ist. Jedoch stoßen die Dämmschichten 37,38 bzw. die Tragschichten 39,40 nicht stumpf, nicht unmittelbar aufeinander, sondern sind die Fugen 41,42 verfüllt, bspw. mit einem Mörtel, einer Isolier oder Kleberschicht. In Fig. 5 stoßen die Wärmedämmschichten 45,46 der Wandelemente 47,48 stumpf aufeinander. In gegenüberliegenden Ausnehmungen in den Tragschichten 49,50 ist ein U-förmig profiliertes Verbindungselement eingebracht, dass durch in die Tragschichten 49,50 eingebrachte Schrauben 51,52 oder dergleichen die Wandelemente 47,48 miteinander verspannt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann bei einer beabstandeten Wandelemente 47,48 die Bauanschlussfuge mit einem Mörtel, einer Isolier- oder Kleberschicht versehen sein. Die in Fig. dargestellte Verbindung zwischen zwei Wandelementen 55,56 erfolgt durch den Verguss korrespondierender, vertikal verlaufender Ausnehmung 57,58 in den Wärmedämmschichten 59,60, die einen gemeinsamen Verfüllkanal 61 ausbilden. Dieser Verfüllkanal 61 erstreckt sich insbesondere über die gesamte Höhe der Wandelemente 55,56 und schließt an die Tragschichten 62,63 an.