DE102020201254A1

DE102020201254A1 - Holz-Spannbeton-Verbundplatte und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102020201254A1
Application number: DE102020201254.7A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Veit Dennert KG
Current assignee: Veit Dennert KG
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2021-08-05

Abstract

Eine Holz-Spannbeton-Verbundplatte, insbesondere zum Einsatz als Gebäude-Deckenplatte, umfasst- eine untere, plane Holzlage (4) aus einem Holzwerkstoff,- eine obere, vertikal zur Spannweitenrichtung (SWR) nach oben gekrümmte Spannbetonlage (1), die mit der Holzlage (4) verbunden ist, sowie- eine den durch die Krümmung der Spannbetonlage (1) gebildeten Krümmungsspalt (KS) überbrückende, sich von den Querrändern (9, 10) zur Spannweitenmitte (SWM) der Spannbetonlage (1) verdickende Klebstoffschicht (5) zwischen Spannbetonlage (1) und Holzlage (4) zur dauerhaften Verbindung dieser beiden Lagen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Holz-Spannbeton-Verbundplatte mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Im Hinblick auf ökologische Aspekte im Bauwesen nimmt der Einsatz von Holz als Werkstoff seit geraumer Zeit erheblich zu. Gleichwohl haben Betonelemente ihrerseits ebenfalls Vorteile, wie beispielsweise aufgrund ihrer hohen Masse hervorragende Schallschutzeigenschaften und die Möglichkeit, durch den Einsatz von Spannbeton hohe Spannweiten zu erzielen.
Um die Vorteile beider Baustoffe zu nutzen, sind Verbundelemente aus einer Holz- und Betonlage beispielsweise aus der DE 44 20 175 A1 oder der nachveröffentlichten DE 10 2019 215 009 A1 der Anmelderin bekannt. Bei diesen vorbekannten Verbundplatten ist die Holzlage mit der nicht vorgespannten Betonlage durch einen direkten Verguss des Betons mit Scherkraft-übertragenden Ausnehmungen in der Holzlage dauerhaft verbunden. Bei diesem Stand der Technik ist es allerdings nicht vorgesehen, die Betonlage als Spannbetonlage auszufüllen, da zum Einen dann der Verguss des Betons mit der Holzlage mit der gleichzeitigen Spann-Armierung praktisch nicht zu bewerkstelligen wäre. Zum Anderen würde eine mit ihren Lagen gemeinsam vorgespannte Verbundplatte an der Unterseite konkav gekrümmt sein, was eine für den Wohnungsbau nicht akzeptable gekrümmte Deckenuntersicht mit sich bringen würde.
Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Holz-Spannbeton-Verbundplatte sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, die unter Vermeidung der vorstehend erörterten Nachteile ein Bauelement mit hoher Spannweite und planer Holzdeckenuntersicht ermöglicht.
Diese Aufgabe wird in produkttechnischer Hinsicht laut Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass die dauerhafte Verbindung zwischen der Holzlage und der Spannbetonlage durch eine Klebstoffschicht erzielt ist, die den durch die Krümmung der Spannbetonlage gebildeten Krümmungsspalt durch einen sich verdickenden Verlauf von den Querrädem zur Spannweitenmitte hin überbrückt.
Die damit hergestellte Holz-Spannbeton-Verbundplatte bleibt trotz der Vorspannung und Krümmung der Spannbetonlage an ihrer Unterseite absolut plan, die zudem eine optisch ansprechende Holzansicht bereitstellt. Gleichzeitig kann wegen Verwendung von Spannbeton die Verbundplatte eine hohe Spannweite aufweisen. Schließlich spielt die vorhandene Krümmung der Oberseite der Spannbetonlage aufgrund deren Vorspannung in bautechnischer Hinsicht keine störende Rolle, da dort in der Regel eine plan abzuziehende Estrichlage für den Bodenbelag aufgebracht wird.
In verfahrenstechnischer Hinsicht wird die oben erläuterte Erfindungsaufgabe laut Kennzeichnungsteil des Anspruches 7 durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

- Bereitstellen der planen Holzlage auf einer planen Unterlage,
- Aufbringen der Klebstoffschicht aus einem pastösen Klebstoff auf die Oberseite der Holzlage derart, dass die vertikale Dicke der Klebstoffschicht von den Längsrändern der Holzlage zur Spannweitenmitte entsprechend der Krümmung der Spannbetonlage zunimmt,
- Auflegen einer vorgefertigten Spannbetonplatte als Spannbetonlage mit ihrer konkav gekrümmten Unterseite auf die Oberfläche der Klebstoffschicht, und
- Aushärtenlassen der Klebstoffschicht unter dauerhafter Verbindung der Holzlage mit der Spannbetonlage.

In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen der Holz-Spannbeton-Verbundplatte sowie deren Herstellungsverfahren angegeben. So haben sich als Dickenwerte für den Verlauf der Klebstoffschicht eine vertikale Dicke zwischen minimal 1 mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm, im Bereich der Querränder bis in den Zentimeterbereich, vorzugsweise etwa 2 cm in der Spannweitenmitte bei einer beispielhaften Spannweite der Spannbeton-Verbund-Platte von 6 bis 8 m als vorteilhaft erwiesen.
Die Holzlage kann aus einer querverleimten Leimholzplatte gebildet sein, beruht also auf einem im Bauwesen bewährten, robusten und verzugfreien, gleichwohl im ästhetischen Erscheinungsbild ansprechenden Werkstoff.
Im verlegungstechnischer Hinsicht bringt ein optional vorgesehener Überstand der Holzlage über die Längsränder der Spannbetonlage in Querrichtung hinaus den Vorteil, dass zwischen diesen Längsrändern eine Vergussfuge zwischen zwei benachbarten Spannbeton-Platten gebildet wird, die ein übliches Spannschloss zwischen den beiden Platten zu deren Verspannung aufnehmen und anschließend vergossen werden kann. Eine aus erfindungsgemäßen Holz-Spannbeton-Verbundplatten zusammengesetzte Decke wirkt dann statisch als eine durchgehende Scheibe.
Als wirksamer, in den erzielbaren Festigkeiten geeigneter Klebstoff für die Verbindung von Holzlage und Spannbetonlage hat sich ein 2-Komponenten-Reaktionsharzkleber auf Polyurethanbasis herausgestellt, wie er als Fliesenkleber gewerblich verfügbar ist. Dementsprechend kann die erfindungsgemäße Holz-Spannbeton-Verbundplatte durchwegs mit handelsüblichen Komponenten und damit wirtschaftlich gut vertretbar hergestellt werden.
Aufgrund der Art des vorgenannten Klebstoffes kann das Aushärten lassen der Klebstoffschicht in einem Zeitraum von 12 bis 48 Stunden erfolgen, was produktionstechnisch ebenfalls vertretbar ist.
Schließlich ist es für ein optimales Produktionsergebnis von Vorteil, wenn der Dickenverlauf der Klebstoffschicht möglichst gut an den konkaven Krümmungsverlauf der die Spannbetonlage bildenden Spannbetonplatte angepasst ist. Dazu kann als bevorzugter Vorab-Produktionsschritt durch einen vorgelagerten Simulationsversuch der konkave Krümmungsverlauf der Spannbetonlage ermittelt werden, indem die Spannbetonplatte auf ein simuliertes Wandauflager gesetzt wird. Der Abstand der Plattenunterseite in der Spannweitenmitte zur horizontalen Verbindungslinie zwischen den Auflagerpunkten entspricht der benötigten Dicke der Klebstoffschicht in diesem Bereich.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Holz-Spannbeton-Verbundplatte,
2 eine Ansicht der Längsseite der Holz-Spannbeton-Verbundplatte gemäß 1, und
3 einen Vertikalschnitt der Holz-Spannbeton-Verbundplatte gemäß Schnittlinie III-III nach 2

Wie aus denen Zeichnungen deutlich wird, weist die dargestellte Holz-Spannbeton-Verbundplatte als tragendes Element eine obere Spannbetonlage 1 in Form einer üblich hergestellten und ausgebildeten Spannbetonplatte auf. Darin sind - wie insbesondere aus 1 und 3 hervorgeht - in Spannweitenrichtung SWR durchgehende Hohlkanäle 2 angelegt. Ferner sind in 3 die Spannseile 3 zur Zugbewehrung der Platte eingezeichnet. Die weiterhin bei Betonplatten regelmäßig vorgesehenen Bewehrungsgitter sind der Übersichtlichkeit halber in dieser Darstellung weggelassen.
Die untere Lage der Holz-Spannbeton-Verbundplatte wird durch eine plane Holzlage 4 aus einer querverleimten Leimholzplatte gebildet. Zur Verbindung der beiden Lagen 1, 4 ist eine Klebstoffschicht 5 dazwischen vorgesehen, die aus einem 2-Komponenten-Reaktionsharzkleber auf Polyurethanbasis besteht. Beispielsweise kann hierfür ein gewerblich verfügbarer Reaktionsharzkleber mit der Handelsbezeichnung „codex Fliesopur“ der Uzin Utz AG, DE-89079 Ulm verwendet werden.
Wie aus 1 und 2 deutlich wird, ist die Spannbetonlage 1 nach oben gekrümmt, sodass ihre Oberseite 6 in Spannweitenrichtung SWR konvex, ihre Unterseite 7 konkav gekrümmt ist. Der damit gebildete Krümmungsspalt KS zwischen der Unterseite 7 und der planen Oberseite 8 ist durch die entsprechend angepasste vertikale Dicke D der Klebstoffschicht 5 vollflächig bezogen auf die Plattenfläche überbrückt. Dazu weist die vertikale Dicke D an den Querrändern 9, 10 der Verbundplatte ein Maß von etwa 1 bis 2 mm auf, das bei einer typischen Spannweite SW der Spannbetonlage 1 von 7 m zur Spannweitenmitte SWM auf beispielsweise 2 cm zunimmt.
Wie insbesondere aus 3 hervorgeht, steht die Holzlage 4 über die Längsränder 12, 13 der Spannbetonlage 1 einige Zentimeter in Querrichtung hinaus, sodass bei nebeneinander positionierten Holz-Spannbeton-Verbundplatten zwischen deren Längsrändern 12, 13 eine Vergussfuge 14 offen bleibt. Aus den Längsrändern 12, 13 in Querrichtung in die Vergussfuge 14 vorstehende Verankerungseisen 15 können über nicht dargestellte Spannschlösser zugfest verbunden werden, wonach dann die Vergussfuge 14 durch ein geeignetes Gießmaterial verschlossen werden kann.
Die Herstellung der in den Zeichnungen dargestellten Holz-Spannbeton-Verbundplatte ist wie folgt zu erläutern:

Die die Spannbetonlage 1 bildende Spannbetonplatte wird in üblicher Weise vorgefertigt, was keiner näheren Erörterung bedarf. Um deren Durchbiegung für die Dickenauslegung der späteren Klebstoffschicht 5 zu ermitteln, wird eine solche vorgefertigte Spannbetonplatte in einem vorgelagerten Simulationsversuch auf ein simuliertes Wandauflager gesetzt, sodass sich die Platte aufgrund ihres Eigengewichtes aus der vorspannungsbedingten Durchbiegung ein gewisses Maß streckt. In diesem Zustand wird der Abstand der Unterseite 7 der Platte von einer horizontalen Linie zwischen den beiden Wandauflagern gemessen, welches Maß die vertikale Dicke D der späteren Klebstoffschicht 5 bestimmt.

Die dann folgende Fertigung - in der Regel zumindest eine Kleinserienfertigung - beginnend, indem eine bereitgestellte plane Holzlage 4 auf eine plane Unterlage 16 - siehe unten 2 - gelegt wird. Danach wird pastöser Klebstoff zur Bildung der Klebstoffschicht 5 mit dem oben beschriebenen Dickenverlauf auf die Holzlage 4 manuell oder durch eine entsprechende automatische Ausbringvorrichtung aufgebracht. Sodann kann umgehend die vorgefertigte Spannbetonplatte zur Bildung der Spannbetonlage 1 mit ihrer gekrümmten Unterseite 7 auf die Holzlage 4 mit der Klebstoffschicht 5 von oben aufgelegt werden, wobei sich durch ihr Eigengewicht die Spannbetonlage 1 wieder etwas in die in dem Vorversuch ermittelte Konfiguration streckt und so eine innige Verbindung zwischen Spannbetonlage 1, Klebstoffschicht 5 und Holzlage 4 erzielt wird. So positioniert wird die Aushärtezeit der Klebstoffschicht 5 von etwa 12 bis 48 Stunden abgewartet, wodurch der Klebstoff ausgehärtet gelassen wird. Anschließend kann die Holz-Spannbeton-Verbundplatte beispielsweise durch Manövrieren durch einen Kran mithilfe der Verankerungseisen 15 in ein Lager oder zu einem geeigneten Transportmittel verbracht 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 4420175 A1 [0003]
DE 102019215009 A1 [0003]

Claims

Holz-Spannbeton-Verbundplatte, insbesondere zum Einsatz als Gebäude-Deckenplatte, umfassend - eine untere, plane Holzlage (4) aus einem Holzwerkstoff, - eine obere, vertikal zur Spannweitenrichtung (SWR) nach oben gekrümmte Spannbetonlage (1), die mit der Holzlage (4) verbunden ist, gekennzeichnet durch - eine den durch die Krümmung der Spannbetonlage (1) gebildeten Krümmungsspalt (KS) überbrückende, sich von den Querrändern (9, 10) zur Spannweitenmitte (SWM) der Spannbetonlage (1) verdickende Klebstoffschicht (5) zwischen Spannbetonlage (1) und Holzlage (4) zur dauerhaften Verbindung dieser beiden Lagen.
Holz-Spannbeton-Verbundplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Dicke (D) der Klebstoffschicht (5) zwischen minimal 1 mm im Bereich der Querränder (9, 10) bis in den Zentimeterbereich in der Spannweitenmitte (SWM) variiert.
Holz-Spannbeton-Verbundplatte nach Anspruch 1 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Dicke (D) der Klebstoffschicht (5), insbesondere bei einer Spannweite (SW) der Holz-Spannbeton-Verbundplatte von 6 - 8 m, im Bereich der Querränder (9, 10) 1 bis 2 mm und in der Spannweitenmitte (SWM) etwa 2 cm beträgt.
Holz-Spannbeton-Verbundplatte nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Holzlage (4) aus einer querverleimten Leimholzplatte gebildet ist.
Holz-Spannbeton-Verbundplatte nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Holzlage (4) über die Längsränder (9, 10) der Spannbetonlage (1) in Querrichtung hinaussteht.
Holz-Spannbeton-Verbundplatte nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht (5) aus einem 2-Komponenten-Reaktionsharzkleber auf Polyurethanbasis gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Holz-Spannbeton-Verbundplatte nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: - Bereitstellen der planen Holzlage (4) auf einer planen Unterlage (16), - Aufbringen der Klebstoffschicht (5) aus einem pastösen Klebstoff auf die Oberseite (8) der Holzlage (4) derart, dass die vertikale Dicke (D) der Klebstoffschicht (5) von den Querrändern (9, 10) der Spannbetonlage (1) zur Spannweitenmitte (SWM) entsprechend der Krümmung der Spannbetonlage (1) zunimmt, - Auflegen einer vorgefertigten Spannbetonplatte als Spannbetonlage (1) mit ihrer konkav gekrümmten Unterseite (7) auf die Oberfläche der Klebstoffschicht (5), und - Aushärtenlassen der Klebstoffschicht (5) unter dauerhafter Verbindung der Holzlage (4) mit der Spannbetonlage (1).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht (5) in einer vertikalen Dicke (D) zwischen minimal 1 mm, vorzugsweise 1 - 2 mm im Bereich der Querränder (9, 10), bis in den Zentimeterbereich, vorzugsweise bis etwa 2 cm, in der Spannweitenmitte (SWM) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten lassen der Klebstoffschicht (5) über einen Zeitraum zwischen 12 und 48 Stunden erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Bestimmung des benötigten Dickenverlaufs der Klebstoffschicht (5) in Spannweitenrichtung (SWR) durch einen vorgelagerten Simulationsversuch der konkave Krümmungsverlauf der die Spannbetonlage (1) bildenden Spannbetonplatte ermittelt wird, indem die Spannbetonplatte auf eine simuliertes Wandauflager gesetzt wird.