-
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 durchdringendes 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.
-
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.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein wärmedämmendes Anschlussbauteil mit innenliegendem Druckelement anzugeben, bei dem einerseits die Tragfähigkeit und Zuverlässigkeit verbessert ist, welches andererseits einfach und kostengünstig in der Herstellung ist.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
-
Bei einem Anschlussbauteil der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Druckelement zumindest teilweise aus einem gießfähigen, aushärtendem Werkstoff, insbesondere Beton, gefertigt ist und zumindest abschnittsweise eine äußere Ummantelung aus einem zugfesten Werkstoff aufweist, insbesondere aus Stahl oder einem faserverstärktem Verbundwerkstoff.
-
Die Herstellung des Druckelements aus einem gießfähigen, aushärtenden Werkstoff vereinfacht einerseits die Herstellung und führt andererseits, je nach verwendetem Werkstoff wie etwa hochfestem Beton, zu äußerst druckstabilen Bauteilen. Die äußere Ummantelung aus einem zugfesten Werkstoff erhöht die Tragfähigkeit derartiger Druckelemente erheblich, da sie eine Verformung durch seitliche Aufweitung des druckstabilen Kerns unter Kompression, die schließlich zum Zerbersten des Druckelements führen kann, verhindert.
-
Eine etwaige Verschlechterung der bauphysikalischen Eigenschaften im Hinblick auf eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit der äußeren Ummantelung wird durch die Erhöhung der Tragfähigkeit eines derartigen Druckelements überkompensiert. Insbesondere ist es vorteilhaft, die äußere Ummantelung als verlorene Schalung bei der Herstellung des Druckelements zu verwenden, indem diese mit dem Werkstoff des Druckelements, also beispielsweise hochfestem Beton, ausgegossen wird. Hierdurch entsteht zudem eine innige Verbindung zwischen Betonkern und Ummantelung.
-
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann an der äußeren Ummantelung ein sich in Längsrichtung des Druckelements beiderseitig über dieses hinaus erstreckendes Bewehrungsteil, insbesondere ein Bewehrungsstab, befestigt werden. Ein solcher Bewehrungsstab, der über die Anlageflächen des Anschlussbauteils hinaus steht, wird beim Einbau des Anschlussbauteils an die Bewehrung der darüber und darunter aus Beton zu erstellenden Gebäudeteile angeschlossen bzw. mit dieser verbunden und ermöglicht somit eine durchgehende Bewehrungssituation zwischen einem vertikalen Gebäudeteil, wie etwa einer Stütze, und einem von dieser getragenen, horizontalen Gebäudeteil, wie etwa einer Geschossdecke.
-
Bei dem eingangs beschriebenen, bekannten Anschlusselement verlaufen Bewehrungsstäbe durch das bzw. die Druckelemente. Da aus bauphysikalischen Gründen der Querschnitt der Druckelemente möglichst klein gehalten werden soll, erweist sich die erfindungsgemäße externe Befestigung der Bewehrungsstäbe an der äußeren Ummantelung der Druckelemente als vorteilhaft. Durch die Ummantelung der Druckelemente mit einem zugfesten Werkstoff wird deren Tragfähigkeit erhöht, so dass auf der anderen Seite bei gleicher Tragfähigkeit der Querschnitt der Druckelemente verringert werden kann. Würden in diesem Fall die auf Zug- und/oder Querkräfte ausgelegten Bewehrungsstäbe durch den druckfesten Werkstoff der Druckelemente verlegt, ergeben sich potenzielle Schwachstellen im Gefüge der Druckelemente und deren Tragfähigkeit wäre vermindert. Die externe Befestigung von Bewehrungsstäben an den Druckelementen ermöglicht dagegen eine getrennte Optimierung einerseits der statischen Eigenschaften der Druckelemente, andererseits der Auslegung der Bewährungsstäbe. Darüber hinaus vereinfacht die externe Befestigung der Bewehrungsstäbe an der äußeren Ummantelung der Druckelemente deren Herstellung beträchtlich. So können die Druckelemente zunächst ohne Bewehrungsstäbe durch Ausgießen einer als verlorener Schalung dienenden äußeren Ummantelung hergestellt, und anschließend die Bewehrungsstäbe an dieser befestigt werden, beispielsweise durch eine Schweißverbindung im Falle von Edelstahl.
-
Als druckfähiger Werkstoff zur Herstellung der Druckelemente eignet sich besonders hochfester Beton einer Festigkeitsklasse entsprechend C55/67 bzw. LC55/60 oder höher. Hochfester Beton ist kostengünstig in der Herstellung, zuverlässig und bietet eine hohe Tragfähigkeit.
-
Als Ummantelung für das Druckelement kann insbesondere eine Hülse aus Stahl, vorzugsweise nicht rostendem Stahl, dienen, welche mit hochfestem Beton ausgegossen wird. An diese können anschließend in der vorstehend beschriebenen Weise Bewährungsstäbe angeschweißt werden. Auch die Bewehrungsstäbe bestehen vorzugsweise, zumindest im Bereich der Druckelemente, aus nichtrostendem Stahl. In einem gewissen Abstand oberhalb und unterhalb der Druckelemente, welcher zumindest einer aus Korrosionsschutzgründen geforderten Betonüberdeckung entspricht, können die Bewehrungsstäbe dagegen aus herkömmlichem Baustahl bestehen, der an den mittleren Abschnitt aus nichtrostendem Stahl angeschweißt sein kann. Alternativ kann die Ummantelung auch aus einem Faserverbundwerkstoff wie etwa GFK hergestellt sein. Hierbei ist es insbesondere auch möglich, ein Bewehrungselement, welches ebenfalls auf GFK, alternativ aus nichtrostendem Stahl sein kann, bei der Herstellung der Ummantelung in diese mit einzulaminieren.
-
Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn die äußere Ummantelung des Druckelements im Bereich gegenüberliegender, zur Druckeinleitung dienender Endflächen des Druckelements ausgespart ist, die Ummantelung also nicht über die volle Länge des Druckelements reicht, sondern nur dessen mittleren Abschnitt umgibt. Hierdurch kann die Anbindung des Druckelements an die darüber und darunter aus Beton zu erstellenden Gebäudeteile und die Einleitung der Tragkräfte in das Druckelement über dessen Endflächen verbessert sein, da die Druckeinleitung an den ausgesparten Endbereichen des Druckelements ausschließlich in den Druckkraft übertragenden Werkstoff und nicht in die diesen umgebende Ummantelung erfolgt.
-
Das Druckelement für ein erfindungsgemäßes Anschlussbauteil kann vorzugsweise zylinder-, prismen-, kegelstumpf- oder pyramidenstumpfförmig ausgeführt werden.
-
Weitere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigt:
-
1 eine isometrische Ansicht eines quaderförmigen Anschlussbauteils,
-
2 eine Explosionszeichnung des wärmedämmenden Grundkörpers und der darin eingesetzten Einzeldruckelemente des Anschlussbauteils aus 1,
-
3 ein Einzeldruckelement für ein erfindungsgemäßes Anschlussbauteil mit einer Ummantelung als verlorener Schalung,
-
4 ein Einzeldruckelement, bei dem die Ummantelung in den Endbereichen ausgespart ist, und
-
5 ein Einzeldruckelement mit extern an dessen äußerer Ummantelung befestigten Bewehrungsstäben.
-
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele für ein wärmedämmendes Anschlussbauteil beschrieben, welches vorrangig zur vertikalen, lastabtragenden Anbindung von Stützen im Untergeschossbereich an die darüberliegenden 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.
-
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 zu erstellenden 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 den wärmedämmenden Grundkörper 1 sind insgesamt acht Einzeldruckelemente 2 eingesetzt, die sich jeweils im Wesentlichen von der oberen bis zur unteren Anlagefläche erstrecken und zur Aufnahme der Tragkräfte einer darüber lastenden Geschossdecke und Ableitung der Tragkräfte in die darunter befindliche Stütze dienen. Die Einzeldruckelemente 2 sind zylindrisch ausgebildet.
-
In 2 sind der Grundkörper 1 und die darin eingesetzten Druckelemente 2 in der Art einer Explosionszeichnung separat gezeigt. Die Druckelemente 2 bestehen jeweils aus Hochleistungsbeton mit einer Druckfestigkeit > 50 N/mm2, vorzugsweise ultrahochfestem Beton (UHPC) mit einer Druckfestigkeit von > 150 N/mm2. Die Einzeldruckelemente 2 sind zudem jeweils mit einer äußeren Ummantelung 3 in Form einer Hülse aus nicht rostendem Stahl versehen. Die Edelstahlhülsen 3 dienen einerseits bei der Herstellung als verlorene Schalung, indem sie mit dem Hochleistungsbeton ausgegossen werden, andererseits erhöhen sie die Tragfähigkeit und Druckfestigkeit der Einzeldruckelemente 2, indem sie eine Verformung des Betonkerns bei Kompression des Druckelements etwa durch ein seitliches „Ausweichen“ des Materials verhindern.
-
Die Einzeldruckelemente 2 sind somit in der Lage, die auf dem Anschlussbauteil lastenden Tragkräfte aufzunehmen und in die darunterliegende Stütze weiterzuleiten. Die im Vergleich zur Grundfläche des gesamten Anschlussbauteils einschließlich des wärmedämmenden Grundkörpers 1 bzw. im Vergleich zu der entsprechenden Grundfläche der darunter befindlichen Stütze erheblich reduzierten Querschnittsfläche der einzelnen Druckelemente 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 der Einzeldruckelemente 2. Der isolierende Grundkörper 1 sorgt mit seinen wärmedämmenden Eigenschaften für eine Wärmeentkopplung zwischen den Gebäudeteilen.
-
In 3 ist ein Einzeldruckelement 2 mit seiner äußeren Edelstahlhülse 3 und der druckfesten Füllung aus Hochleistungsbeton 4 separat gezeigt. Neben einer Zylinderform können auch beliebige andere geometrische Formen wie Prismen-, Kegelstumpf- oder Pyramidenstumpfform gewählt werden. Daneben kommt beispielsweise auch eine fassförmige oder sich zur Mitte hin verjüngende Formgebung in Betracht.
-
Eine Variante eines zylindrischen Einzeldruckelementes 2‘ ist in 4 dargestellt. Auch hier ist ein druckfester Grundkörper 4 aus Hochleistungsbeton mit einer äußeren Ummantelung 3‘ aus einem zugfesten Werkstoff wie etwa Edelstahl vorgesehen. Wesentlich ist jedoch, dass in den Endbereichen 5, d. h. am oberen und am unteren Ende des druckfesten Betonkerns 4, die Ummantelung 3‘ ausgespart ist. Dies sorgt für einen besseren Anschlussverbund mit dem Frischbeton der ober- und unterhalb des Anschlussbauteils zu erstellenden bzw. erstellten Gebäudeteile.
-
Die Endbereiche 5 im zweiten Ausführungsbeispiel können sich beispielsweise über die oberen und unteren 5 mm des Einzeldruckelements erstrecken. Die typische Höhe eines Einzeldruckelements 2 bzw. 2‘ entspricht der Stärke einer vorgesehenen Dämmstoffschicht zwischen 8 und 20 cm, vorzugsweise zwischen 10 und 15 cm. Die Einzeldruckelemente 2, 2‘ können jeweils auch geringfügig über dem wärmedämmenden Grundkörper 1 hinausstehen, das heißt die Höhe der Einzeldruckelemente 2, 2‘ kann geringfügig größer sein als die Stärke des Grundkörpers 1 bzw. einer unterhalb einer Geschossdecke anzubringenden Dämpfstoffschicht. Dieser Überstand kann vorteilhaft bei der Anbindung der Einzeldruckelemente an die darüber bzw. darunter zu erstellenden Gebäudeteile sein. Im zweiten Ausführungsbeispiel betrifft dieser Überstand vor allem die Endbereiche 5 der Einzeldruckelemente 2‘. Darüber hinaus kann die obere und untere Abschlussfläche auch gewölbt ausgeführt sein, beispielsweise konkav oder konvex gewölbt. Auch hierdurch lässt sich einerseits die Anbindung an die darüber bzw. darunter zu erstellenden Gebäudeteile verbessern, andererseits kann durch eine entsprechende Wölbung der Anschlussflächen der Einzeldruckelemente 2, 2‘ eine gewisse Gelenkigkeit an den Verbindungsstellen erreicht werden, die für eine bessere Einleitung der Tragkräfte und insbesondere eine Kompensation einer Auflagerverdrehung an einer darüberliegenden Geschossdecke aufgrund einer Verformung oder Setzung im Gebäude sorgen.
-
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Einzeldruckelementes 2 ist in 5 dargestellt. Auch dieses weist wiederum einen druckstabilen, gegossenen Kern 4 aus Hochleistungsbeton und eine hülsenförmige äußere Ummantelung 3 aus Edelstahl auf. An den Edelstahlmantel 3 sind seitlich zwei Bewehrungsstäbe 6 angeschweißt. Selbstverständlich kann auch nur ein Bewehrungsstab pro Druckelement vorgesehen sein, oder es können an einem Druckelement, je nach dessen Größe, mehr als zwei Bewehrungsstäbe angebracht sein. Bei einem Anschlussbauteil mit mehreren Einzeldruckelementen, wie in den 1 und 2 gezeigt, können auch nur ein Teil der Druckelemente mit Bewehrungsstäben ausgestattet sein.
-
Die Bewehrungsstäbe 6 stehen im zusammengebauten Zustand des Anschlussbauteils über die obere und untere Anlagefläche hinaus und dienen zur Anbindung an die Bewehrung der darüber und darunter zu erstellenden Gebäudeteile. Das Anschlussbauteil wird hierzu in eine Schalung für ein zu erstellendes Gebäudeteil, etwa eine Stütze, mit eingebaut und die Bewehrungsstäbe 6 werden beispielsweise mittels Rödeldraht mit der Bewehrung des Gebäudeteils verbunden. Anschließend wird die Schalung mit Frischbeton verfüllt und dieser verdichtet. Nach Abbinden des Betons der Stütze kann in an sich bekannter Weise mit der Erstellung einer Geschossdecke oberhalb des Anschlussbauteils fortgefahren werden.
-
Somit wird durch das Anschlussbauteil einerseits eine thermische Entkopplung der darüber und darunter befindlichen Gebäudeteile erreicht, andererseits kann die Bewehrung von einer darunter befindlichen Stütze bis in die darüber befindliche Geschossdecke hindurchgeführt und somit Stütze und Geschossdecke monolithisch miteinander verbunden werden.
-
Das Anschlussbauteil kann in unterschiedlichen Abmessungen wie etwa 25 × 25 cm oder 30 × 30 cm ausgeführt werden. Die Höhe des Anschlussbauteils entspricht, wie bereits beschrieben, typischerweise der Stärke der vorgesehenen Dämmstoffschicht und kann gegebenenfalls einige Millimeter, zum Beispiel 5 mm, über den isolierenden Grundkörper 1 hinausstehen. Ein Anschlussbauteil kann entweder ein einzelnes Druckelement oder wie in den Ausführungsbeispielen gezeigt mehrere Einzeldruckelemente aufweisen. Ein solches Anschlussbauteil kann einzeln für eine Stütze verwendet werden. Bei höheren Belastungen können 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.
-
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
-
- DE 10106222 A1 [0003]
- EP 2405065 A1 [0004]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-