-
Bereich der Technik
-
Die technische Lösung betrifft den Bereich des Bauwesens, konkret die vorgefertigten Deckenkonstruktionen der Holzbauten.
-
Stand der Technik
-
Die aus den die Wände bildenden Umfassungsrahmen gefertigten Holzbauten werden sehr oft als Flachbauten gebaut, und zwar aus dem Grund, dass die Bemessung der Wandplatten nur hinsichtlich der Tragfähigkeit der Dachkonstruktion und der Dachdeckung durchgeführt wird. Die Decke wird aus dem Holzrahmen, leichten Gipskartonplatten und leichten Isoliermaterialien gefertigt. Es wird dadurch wesentliche Materialmenge eingespart und die Montage wird vereinfacht und beschleunigt.
-
Bei Stockwerkbauten ist die Situation mehr kompliziert. Unter Berücksichtigung der Anforderungen an die akustische, statische, brandschutztechnische und wärmedämmende Funktion der Dachkonstruktion können lediglich Holz oder Leichtisoliermaterialien, wie zum Beispiel Gipskarton nicht verwendet werden, sondern es ist nötig, schwerere Materialien, welche die geforderten Eigenschaften aufweisen, zu verwenden. Eine der Varianten stellt die Bildung der Stahlbetondecke dar, deren Ausgießen direkt auf der Baustelle in die im Voraus vorbereitete Schalung und Kupplungselemente erfolgt. Dank der Betonierung wird die ganze Deckenkonstruktion monolithisch. Solche Deckenkonstruktion bringt Komplikationen in der Form der erwähnten Schalung der Bauteile, der Unterstützung der Decken, der Bindung der Armatur auf der Baustelle sowie das komplizierte Ausgießen der Decken mit der nassen Betonmischung mit sich. In den Holztrockenbau werden also Hunderte Liter Wasser eingebracht, wobei sich das Wasser anschließend verdampfen muss, die Deckenkonstruktion muss austrocknen, damit der Bau weiter fortgesetzt werden kann. Der ganze Bau ist also anschließend von klimatischen Bedingungen abhängig, die Errichtung der Betondecke ist oft auch wegen dem technologischen Aushärtungsprozess sehr zeitaufwendig, die Errichtung des Holzbaus wird verlängert und infolgedessen auch verteuert, darüber hinaus handelt es sich um eine sehr robuste und schwere Deckenkonstruktion.
-
Unter Berücksichtigung der oben angeführten Tatsache werden Anforderungen an die Entlastung der Deckenkonstruktionen gestellt, und zwar durch die Bildung der vorgefertigten Holz-Beton-Verbunddecken, Die Holz-Beton-Verbindung wird auf verschiedene Weisen gebildet, die bekannteste Weise sind die Falze im Holz und die in der Querrichtung eingelegten Federn oder die Verbindungen mittels der Verbindungsschrauben. Diese Verbindung wird auch auf der Baustelle durchgeführt, wo der Beton in den bereits fertigen Bau ausgegossen wird. Dadurch wird die Deckenkonstruktion entlastet, jedoch die sich ergebenden Nachteile aus dem Ausgießen der nassen Betonmischung in die Holzbau-Deckenkonstruktion direkt auf der Baustelle, deren Manipulation oberhalb des Holzbaus unpraktisch, langwierig und unter Berücksichtigung der Notwendigkeit der Schalung kompliziert ist, werden nicht beseitigt.
-
Deshalb werden in der letzten Zeit vorgefertigte Betonbauteile hergestellt, welche die neueste bekannte zur Verfügung stehende Variante der verbundenen Deckenbauteile darstellen. Der Deckenbauteil hat mit dem Beton vergossene Kunststoff-Stahl-Bügel, mit deren Hilfe die endgültige Verbindung der Decke auf der Baustelle durch die Verschraubung des Betonbauteils und des Holzbalkens mittels der speziellen statischen Schrauben durchgeführt wird. Bei dieser Variante wird auf den nassen Betonierungsprozess vor Ort auf der Baustelle verzichtet, jedoch sie ist langwierig und kompliziert. Und sie ist nicht in der Lage, die Ungenauigkeiten beim Ausbau zu sanieren. Ein weiterer Nachteil dieser verbundenen Holzbeton-Bauteile ist die Robustheit der Betonplatte, welche die geeigneten wärmedämmenden und akustischen Eigenschaften sicherstellt, und weiter der Anschluss der Deckenplatte an die Tragkonstruktionen des Holzbaus, da bei diesen Bauteilen die Löcher zwischen der tragenden Wand und der Deckenplatte entstehen. Es ist nötig, diese Löcher abzudichten, trotzdem besteht hier das Risiko der Entstehung der Wärmebrücken, was den Bau darüber hinaus verteuert und verlangsamt.
-
Eine ähnliche Lösung ist zum Beispiel in
CZ 2021-552 angeführt, wo die Sichtdeckenplatte aus Holzbeton für die Montage der monolithischen zusammengesetzten statischen Deckenkonstruktion aus Holzbeton für passive Holzbauten beschrieben wird, die aus zwei oder drei parallelen Holzlängsträgern besteht, zu denen Holzquerträger senkrecht befestigt sind. Die Längsträger liegen an die bewehrte Betonplatte an, und sie sind mit den teilweise eingebohrten Schrauben versehen, die anschließend in der Betonplatte vergossen werden. Bei der Herstellung der Sichtdeckenplatte werden zuerst die Längs- und Querträger zusammengebaut, in die Längsträger werden die Schrauben zur Verbindung mit der Betonplatte eingebohrt und anschließend wird auf sie die Karimatte aus Stahl als die Bewehrung der Betonplatte gelegt. Diese ganze Konstruktion wird in die Gießform platziert, in welche anschließend die Betonmischung eingebracht wird, nach deren Aushärtung die Platte aus der Form herausgenommen wird. Aus diesen Sichtdeckenplatten wird anschließend eine monolithische zusammengesetzte statische Deckenkonstruktion aus Holzbeton für passive Holzbauten gebildet. Die Nachteile dieser Lösung bestehen besonders darin, dass die Verbindung zwischen dem Holz und der Betonplatte nur mittels der Schrauben sichergestellt ist, welche verhältnismäßig einfach ausgebrochen werden können, sodass die Verbindung nicht fest genug ist, und keine genügende Qualität aufweist. Die Decke wird von der Sichtseite durch eine ebene Platte gebildet, was in manchen Fällen einen Mangel darstellen kann, soweit der Besitzer des Holzbaus im Raum sichtbare Tragbalken haben will.
-
Die Aufgabe der technischen Lösung ist deshalb, solchen vorgefertigten Deckenbauteil und die gefertigte Decke aus diesen vorgefertigten Deckenbauteilen zu bilden, welche die oben angeführten Mängel beseitigen würde, deren Verwendung den Ausbau der Hybrid-Holzbetonbauten beschleunigen würde, welche die Nassprozesse im Trockenbau der Hybrid- und Holzbauten eliminieren würde, welche die Brandschutz- sowie akustische Eigenschaften der Deckenkonstruktion verbessern würde, und welche die Bildung der verbundenen Holzbetonplatte ermöglichen würde, welche auf den Tragkonstruktionen des Holzbaus genau ohne Entstehung der Wärmebrücken aufsitzen würde und fest genug und für den schnellen Ausbau der Betondecken geeignet wäre, auf deren unteren Sichtseite die Holzbalken sichtbar sind.
-
Wesen der technischen Lösung
-
Die gestellte Aufgabe ist mittels des vorgefertigten Deckenbauteils nach dieser technischen Lösung gelöst. Der Deckenbauteil schließt mindestens einen Holzlängsträger und mindestens eine mit dem Holzlängsträger verbundene und mit der eingelegten Stahlbewehrung versehene Betonplatte ein.
-
Das Wesen dieser technischen Lösung besteht darin, dass die Betonplatte mit ihrer unteren Seite auf der unteren Seite des Holzlängsträgers aufsitzt und mit ihm durch die Verbindungsleiste verbunden ist, welche zum Holzlängsträger befestigt ist, und gleichzeitig in die Betonplatte vorragt. Die zum Holzlängsträger befestigte und in der Betonplatte vergossene Verbindungsleiste stellt feste und hochwertige Verbindung des Holzlängsträgers mit der Betonplatte dar, welche nach dem Vergießen und Aushärten der Betonmischung rund um die Verbindungsleiste vollkommene Verbindung des Holzlängsträgers mit der Betonplatte sicherstellt.
-
In der vorteilhaften Ausführung ist der Holzlängsträger auf seiner oberen Seite mindestens in einem Teil mindestens mit einer Längsnut versehen, in welcher durch die Klebeverbindung in der Längsrichtung der untere Teil der Verbindungsleiste befestigt ist. Das Einkleben der Verbindungsleiste in den Holzlängsträger mittels eines geeigneten Klebstoffs für Metall und Holz, des sogenannten chemischen Ankers, stellt eine hochfeste Verbindung dar, bei der keine Möglichkeit besteht, dass der Holzlängsträger beschädigt oder aus der Betonplatte herausgerissen wird.
-
In einer anderen vorteilhaften Ausführung ist der Holzlängsträger auf seiner oberen Seite mindestens in einem Teil mit zwei parallelen Längsnuten versehen, wobei in einer Nut durch die Klebeverbindung der untere Teil der Verbindungsleiste befestigt ist, und die andere Nut ist mit der Klebemasse zwecks der Verbindung mit der zweiten Betonplatte ausgefüllt. Diese Ausführung beschleunigt die Montage der Deckenplatten selbst, und zwar dank der Möglichkeit der schnellen Verbindung durch das Einkleben der Nut und den Anschluss des benachbarten Deckenbauteils. Bei einer größeren Spannweite des Deckenbauteils reicht bei der Montage nur eine Stütze in der Mitte des Holzlängsträgers, auf dem die Verbindungsstelle gebildet wird. Die Stütze kann 20 Minuten nach der Durchführung der Verbindungsstelle entfernt werden.
-
Die Verbindungsleiste ist in der vorteilhaften Ausführung in ihrem oberen Teil mit Aussparungen für die Platzierung der Stahlbewehrung in der geforderten Höhe versehen, die sogenannte Betondeckung. Jede Aussparung ist vorteilhaft mit dem Profilschloss zwecks der Verhinderung der Bewegung der Stahlbewehrung und ihrer Haltung an einer Stelle beim Einbringen des Betons zur Bildung der bewehrten Betonplatte versehen, es verhindert also die Bewegung der Stahlbewehrung während der Betonierung, was die Einhaltung der genauen Positionierung der Stahlbewehrung im Inneren der Betonplatte ermöglicht.
-
Die Stahlbewehrung ist in der vorteilhaften Ausführung die Karimatte, welche zur Bewehrung der ganzen Betonplatte, beziehungsweise des ganzen Deckenbauteils dient. Es handelt sich um eine handelsübliche und preislich akzeptable Bewehrung, welche ihre Funktion perfekt erfüllt.
-
In der vorteilhaften Ausführung ist die Verbindungsleiste in ihrem unteren Teil mit Höhenlöchern für die Platzierung der Höhenstifte für die Einstellung der Montagehöhe der Verbindungsleiste gegenüber dem Holzlängsträger versehen. Nach der Einstellung der gewählten Höhe der Verbindungsleiste gegenüber dem Holzlängsträger kommt es zum Eintragen der Klebemasse, also zum Einkleben der Verbindungsleiste in die Nut des Holzlängsträgers.
-
In der weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Verbindungsleiste in ihrem oberen Teil mit Scherlöchern für die Platzierung der in die Betonplatte vorragenden Scherstifte, soweit dies durch die statische Berechnung erfordert wird.
-
In der weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Verbindungsleiste in ihrem oberen Teil mit Zusatzlöchern für die Platzierung der zusätzlichen Tragelemente für den Anschluss der äußeren und inneren Konstruktionen und für die Unterbrechung der Wärmebrücke versehen. Unter dem zusätzlichen Tragelement werden zum Beispiel der sogenannte „Isokorb“ oder die „Tronsole“ verstanden. Der Isokorb und andere ähnliche Elemente ermöglichen den Anschluss der äußeren Betonkonstruktionen, wie zum Beispiel der Balkone, Laubengänge und Treppenhäuser, und der inneren Betontreppenhäuser unter Erhaltung der Thermophysik und der Unterbrechung der Wärmebrücke. Es ist möglich, die äußeren Betonkonstruktionen auch bei der Herstellung der Decken anzuschließen oder vor Ort auf der Baustelle anzuschrauben. Die Tronsole und andere ähnliche Elemente dienen zum Anschluss der Betonkonstruktionen wie zum Beispiel der Balkone, Laubengänge und Treppenhäuser. Dank den direkt in der Deckenkonstruktion eingebauten zusätzlichen Tragelementen können richtige akustische Eigenschaften erzielt und so die Schall- und Trittschallübertragung in die Deckenkonstruktion verhindert werden.
-
Die Verbindungsleiste ist vorteilhaft aus Stahl.
-
Die Betonplatte ist in der vorteilhaften Anordnung mit Durchführungshülsen aus Kunststoff zwecks der Sicherstellung des Durchgangs für die technologischen Durchdringungen versehen, sie kann eingebaute Brandschutzdurchführungen, Durchgänge für die Wasser-, Abfallleitungen, Leitungen für die Lufttechnik und Elektroinstallation, die in absolut genauen Positionen verlegt sind, enthalten. Ebenfalls diese Tatsache ermöglicht die Beschleunigung der Arbeiten auf der Baustelle und verbessert die Feuerbeständigkeit der Deckenkonstruktionen.
-
Der vorgefertigte Deckenbauteil kann in der vorteilhaften Ausführung zwei Holzlängsträger einschließen, wo der eine Holzlängsträger mit der Betonplatte mittels der Verbindungsleiste und der andere Holzlängsträger mit der Betonplatte durch die Klebeverbindung verbunden ist.
-
Die Betonplatte hat vorteilhaft mindestens auf einer ihrer Seite wechselnd auftretende Vorsprünge, welche die Form der Verzahnung bilden, es handelt sich um einzigartige Profilschlösser, die ineinander fallen.
-
Die aus der klar definierten Betonmischung gebildete und mit Holzlängsträgern verbundene Betonplatte ist im Vergleich mit standardmäßigen Betondecken wesentlich leichter und dünner, wobei ihre Tragfähigkeit erhalten wird, es kommt also zur Gewichtseinsparung bei der Erhaltung der Tragfähigkeit. Die Verbindung des Deckenbauteils mit dem umgebenden Holzbau kann dank den auf der unteren Seite der Betonplatte angeordneten Holzlängsträgern durch standardmäßige Verbindungselemente für Holz, wie zum Beispiel statische und andere Schrauben, durchgeführt werden.
-
Der Gegenstand der technischen Lösung ist ebenfalls die aus den oben beschriebenen vorgefertigten Deckenbauteilen nach dieser technischen Lösung gefertigte Decke. Das Wesen der technischen Lösung besteht darin, dass die Decke mindestens aus zwei nebeneinander angeordneten Deckenbauteilen besteht, deren Betonplatten auf ihren anliegenden Seiten mit wechselnd auftretenden Vorsprüngen, welche ineinander fallen, versehen sind. Zwischen den zwei nebeneinander angeordneten Betonplatten ist die Lücke mit der Vergussmasse zwecks der Bildung der monolithischen Decke versehen. Alle aneinander angrenzenden Deckenbauteile bilden so die monolithische Stahlbetonplatte, welche bei der statischen Berechnung des Holzbaus angenommen werden kann.
-
Die Vorteile des vorgefertigten Deckenbauteils und der gefertigten Decke aus diesen vorgefertigten Deckenbauteilen nach dieser technischen Lösung bestehen besonders darin, dass ihre Verwendung den Ausbau der Hybrid-Holzbetonbauten beschleunigt, die Nassprozesse im Trockenbau der Hybrid- und Holzbauten eliminiert, die Brandschutz- sowie akustische Eigenschaften der Deckenkonstruktion verbessert, und die Bildung der verbundenen Holzbetonplatte ermöglicht, welche auf den Tragkonstruktionen des Holzbaus genau ohne Entstehung der Wärmebrücken aufsitzt und fest genug und für den schnellen Ausbau der Betondecken geeignet ist, auf deren unteren Sichtseite die Holzbalken sichtbar sind.
-
Erläuterung der Zeichnungen
-
Die angeführte technische Lösung wird in folgenden Abbildungen näher erläutert, wo:
- die Ansicht der Verbindungsleiste darstellt,
- die Ansicht der eingeklebten Verbindungsleiste im Holzlängsträger darstellt,
- die Ansicht der eingelegten Stahlbewehrung in der Verbindungsleiste darstellt,
- die Seitenansicht des Deckenbauteils darstellt,
- die Draufsicht des Deckenbauteils darstellt,
- die Draufsicht der zwei nebeneinander angeordneten Deckenbauteile darstellt.
-
Beispiel für die Realisation der technischen Lösung
-
Der vorgefertigte Deckenbauteil 1 nach dieser technischen Lösung schließt den Holzlängsträger 2, die Verbindungsleiste 5 und die Betonplatte 3 ein. In der ist das Verbindungselement aus Stahl, also die Verbindungsleiste 5 mit der Länge von 7860 mm und mit der Dicke von 3 mm dargestellt. In einem anderen Beispiel für die Ausführung kann die Verbindungsleiste 5 andere Abmessungen haben. In ihrem oberen Teil, konkret an ihrer oberen Kante, sind in der Verbindungsleiste 5 Aussparungen 6 gebildet, die in diesem Falle 100 mm voneinander entfernt sind (dies hängt von der gewählten Bewehrung ab). In jeder Aussparung 6 ist ein Profilschloss 8 gebildet, in welches die Stahlbewehrung 7 hineinpasst, und es kommt weiter nicht zu ihrer Bewegung über die Verbindungsleiste 5. In dem oberen Teil der Verbindungsleiste 5 sind weiter Scherlöcher 10 gebildet, in welche anschließend die geforderte Anzahl der Scherstifte mit dem Durchmesser von 8 mm, in diesem Falle fünfzig Scherstifte platziert werden. In dem unteren Teil der Verbindungsleiste 5 sind Höhenlöcher 9 gebildet, in welche anschließend die Höhenstifte platziert werden, welche ihre genaue Höheneinstellung gegenüber dem Holzlängsträger 2 ermöglichen. Des Weiteren sind in der Verbindungsleiste 5 zusätzliche Löcher 13 für die Einführung der Bewehrung zur Bindung der zusätzlichen Tragelemente, wie zum Beispiel des Isokorbs oder der Tronsole, gebildet.
-
In der ist die Verbindungsleiste 5, welche im Holzlängsträger 2 bestückt ist, dargestellt. Auf der oberen Seite des Holzlängsträgers 2 ist über seine ganze Länge die Längsnut 4 mit der Dicke von 10 mm ausgefräst. In die Nut 4 wird der Klebstoff HILTI HIT-RE 500 V4/500 eingebracht. Anschließend wird in die Nut 4 mit dem Klebstoff der untere Teil der Verbindungsleiste 5 mit Höhen- sowie Scherstiften, welche senkrecht zu der in der Längsrichtung verlaufenden Nut 4 platziert sind, eingelegt. Die Höhenstifte schlagen an den Holzlängsträger 2 an, und dadurch ist die Höhe der Verbindungsleiste 5 eingestellt. Nach der Aushärtung des Klebstoffs, und also nach der Bildung der festen Klebeverbindung zwischen der Verbindungsleiste 5 und dem Holzlängsträger 2, ist es nötig, die Schalung für die Betonplatte 2, einschließlich der Einlegung der Trennfolie herzustellen. In die vorbereitete Schalung mit der eingelegten Trennfolie wird in den oberen Teil der Verbindungsleiste 5, konkret in die Aussparung 6 mit dem Profilschloss 8, die Stahlbewehrung 7, konkret die Karimatte mit der Größe von 6x100x100 platziert. In einem anderen Beispiel für die Ausführung ist eine andere Karimatte mit entsprechenden Abmessungen verwendet. Beim Anschluss der Karimatte ist es nötig, ihren Überstand von 30 bis 50 cm sicherzustellen. Der untere Teil der Karimatte ist so eingeführt, dass die unteren Drähte senkrecht zur Verbindungsleiste 5 sind, wie in der dargestellt. Nach der Platzierung der Karimatte ist es nötig, die Position der Profilschalung für die Sicherstellung der Bildung der wechselnd auftretenden Vorsprünge 11, welche die Form der Verzahnung auf einer Seitenfläche der Betonplatte 2 bilden, zu kontrollieren. Weiter ist es nötig, die Durchführungshülsen aus Kunststoff zwecks der Sicherstellung des Durchgangs für die technologischen Durchdringungen einzulegen.
-
Nach der Sicherstellung der oben beschriebenen Vorbereitungsschritte wird die vorbereitete Hochfestigkeitsmischung, der sogenannte UHPC-Beton in die gebildete Schalung ausgegossen. Es ist nötig, die Betonmischung mittels der Schwingungen durch die Karimatte setzen zu lassen. Nach der Aushärtung der Betonmischung entsteht die Betonplatte 3 mit dem verbundenen Holzlängsträger 2. Die Betonplatten 3 können verschiedene Abmessungen je nach Anforderungen an die Größe der Decke haben, in diesem Beispiel für die Ausführung hat die Betonplatte 3 die Länge von 5000 mm, die Breite von 1590 mm und die Dicke von 80 mm.
-
In der sind zwei nebeneinander angeordnete Deckenbauteile 1 dargestellt, von denen ein Deckenbauteil 1 auf der unteren Seite der Betonplatte 3 zwei angeordnete Holzlängsträger 2 hat. Auf einem Holzlängsträger 2 ist auf seiner oberen Seite eine Nut 4 zum Ankleben der Verbindungsleiste 5 gebildet, und auf dem anderen Holzlängsträger 2 sind auf seiner oberen Seite zwei parallele Längsnuten 4 gebildet. In eine Nut 4 wird durch die Klebeverbindung der untere Teil der Verbindungsleiste 5 befestigt, und die andere Nut 4 wird mit der Klebemasse für die Verbindung mit der anderen Betonplatte 3 ausgefüllt. Der zweite Deckenbauteil 1 ist mit dem ersten Deckenbauteil 1 also durch die Klebeverbindung verbunden.
-
In der ist der Deckenbauteil 1 dargestellt, dessen Seitenfläche der Betonplatte 3 die Verzahnung hat, welche durch wechselnd aufgetretene Vorsprünge 11 gebildet wird, welche in die wechselnd auftretende Vorsprünge 11 der Betonplatte 3 des zweiten Deckenbauteils 1 einfallen, wie in der dargestellt. In die Lücke zwischen den benachbarten Betonplatten 3 wird nach der Montage der Deckenbauteile 1 die Vergussmasse 12 SikaGrout 212 eingebracht, welche die ganze aus den oben beschriebenen Deckenbauteilen 1 gefertigte Decke verbindet, beziehungsweise monolithisch macht. Die auf diese Weise verbundenen Deckenbauteile 1 bilden die monolithische Decke, welche anschließend einfach über die Holzlängsträger 2 an die Tragwände des Holzbaus installiert und mit standardmäßigen Schrauben angeschraubt wird.
-
Das oben beschriebene Beispiel stellt nur ein illustratives Beispiel für konkrete Werte dar, in anderen beispielhaften Ausführungen können einzelne Komponenten der Decke mit anderen Abmessungen verwendet werden.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Der vorgefertigte Deckenbauteil sowie die aus vorgefertigten Deckenbauteilen nach dieser technischen Lösung errichtete Decke kann als Deckenkonstruktion bei der Errichtung der Holzbauten ausgenutzt werden.
-
Übersicht über die Bezugszeichen
-
- 1
- Deckenbauteil
- 2
- Holzlängsträger
- 3
- Betonplatte
- 4
- Nut
- 5
- Verbindungsleiste
- 6
- Aussparung
- 7
- Stahlbewehrung
- 8
- Profilschloss
- 9
- Höhenloch
- 10
- Scherloch
- 11
- Vorsprung
- 12
- Vergussmasse
- 13
- Zusätzliches Loch
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-