Gebäudekonstruktion
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gebäudekon struktion mit stählemen Tragstützen, die mit Unterzü gen zusammen ein die Deckenkonstruktion abstützen des Skelett bilden, an dem Aussen- und Zwischlen- wandelemente aus Leichtbeton befestigt sind.
Bei derartigen Gebäudekonstruktionen ist man be strebt, die Kosten möglichst niedrig zu halten, um, vor allem im Einfamilienhausban, breite Käuferkreise er fassen zu können. Diese Forderung steht im Wider spruch zu der Forderung nach einer möglichst vielseitigen Gestaltungsmöglichkeit des Gebäudes, insbesondere hinsichtlich des Grundrisses und der Raumaufteilung innerhalb der Aussenwände.
Die Forderung nach einer billigen Gestaltung führt nämlich zu einer Konstruktion, die nur wenige vonein ander verschiedene Bauteile aufweist, die möglichst schon vorgefertigt sind, an der Baustelle nur zusammengesetzt zu werden brauchen und keine langen Montagezeiten benötigen. Je geringer aber die Zahl der typisierten Elemente islt, aus denen das Gebäude zusammengesetzt wird, desto geringer ist bei den bekannten Konstruktionen auch die Variationsmöglichkeit, was im Grenzfall dazu führt, dass eine wirklich billige Konstruktion oft nur in wenigen Varianten, mitunter sogar nur in einer einzigen Variante, erstellt werden kann.
Die Erfahrung hat nun aber gezeigt, dass die
Ansichten einzelner Interessenten hinsichtlich der optimalen Raumaufteilung und -grösse stark voneinander abweichen, abgesehen davon, dass oft die Lage bzw.
Beschaffenheit eines Grundstückes zu einer konstruktiven Lösung bzw. Raumanordnung zwingen, die mit den bekannten Konstruktionen der eingangs beschriebenen Art nicht mehr oder nur mehr mit grossem Mehraufwand bewältigt werden kann. Dies gilt auch für eine bekannte Konstruktion der eingangs geschilderten Art (siehe z. B.
Schweizer Patentschrift Nr. 469152), bei welcher die Aussenwände des Ge bäudes der Kontur aneinander anschliessender Grunid- rissquadrate mit gleicher Seitenlänge folgen, von welchen Quadraten jeweils zwei Eckpunkte zusammenfallen, wobei die Tragstützen in stets gleichen Abständen voneinander zumindest an den den Aussenwänden zugeordneten Eckpunkten jedes Quadrates angeordnet sind und die Wandelemente für die Aussenwände und für die Zwischenwände aus geschosshohen Platten zusammengesetzt sind.
Bei dieser bekannten Konstruktion sind raumbildende Elemente vorhanden, die aus einer Bodenplatte und einer Deckenplatte bestehen, die an den Eckpunkten durch die Tragstützen miteinander verbunden sind. Diese raumbildenden Elemente werden entsprechend der gewünschten Grundrissform an einandergereiht, wodurch die Tragstützen an jenen Eckpunkten der Grundrissquadrate, an welchen zwei oder mehrere Quadrate zusammenstossen, zu Tragstützenbündeln anwachsen.
Diese Ausbildung hat zwar den Vorteil, dass eine weitgehende Vorfertigung der einzelnen raumbildenden Elemente in der Fabrik erfolgen kann und dass daher die Zusammenfügung dler einzel- nen raumbildenden Elemente zum Gebäude auf der Baustelle nur ein Minimum an Arbeit erfordert, jedoch steht dem der Nachteil gegenüber, dass nur eine geringe Variationsmöglichkeit hinsichtlich der Raum auf teilung gegeben ist, da ja die Tragstützenbündel in stets gleichbleibenden Abständen voneinander wiederkehren.
Ferner ist bei dieser bekannten Konstruktion nachteilig, dass die einzelnen raumbildenden Elemente im fertigen Gebäude voneinander getrennte Einheiten bilden, die statisch miteinander nicht oder nur unwe seitlich zusammenwirken. Da bei der bekannten Konstruktion die Wandelemente an den Unterzügen ange; heftet sind, besteht auch keine genügend sichere Befestigung der Wandelemente, da diese aus den Befestigungen leicht herausgedrückt werden können.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden und eine Gebäudekonstruktion zu schaffen, deren Kosten niedrig gehalten werden können, obwohl die Konstruktion in zahlreichen Varianten sowohl hinsichtlich des Grundrisses des Gebäudes als auch der Raumaufteilung verwirklicht werden kann.
Die Erfindung besteht hiebei darin, dass die Tragstüt zen bei benachbarten Grundriss quadraten zumindest zwei solchen Quadraten gemeinsam sind, dass die Aus senwandelemente zwischen die einen hohlen Quadratquerschnitt aufweisenden, im Fundament verankerten Tragstützen eingesetzt sind, wobei die Innenseiten der Aussenwände mit den Innenseiten der Tragstützen bündig abschliessen, und dass die Unterrüge mit den Tragstützen mittels Knoten mit Steckverbindungen verbunden sind, wobei alle Unterzüge auf gleicher Höhe liegen und die entlang der Aussenwände verlaufenden Unterzüge bündig mit den Innenflächen der Aussenwände abschliessen, und wobei die Deckenkonstruktion auf die Unterzüge aufgelegt ist.
Dadurch wird mit minimalem Aufwand hinsichilich der Zahl voneinander verschiedener Konstruktionselemente eine maximale Variationsmöglichkeit geschaffen. Es sind alle Gebäude- grundrisse in gleich günstiger Weise erfassbar, die aus den Quadraten, deren Seitenlänge einen Modul festsetzt, restlos zusammensetzbar sind. Es können also sowohl rechteckige und quadratische, als auch z. B. hakenförmige und U-förmige Grundrisse erfasst werden, ohne dass es hiezu einer Heranziehung gesonderter, nicht im normalen Programm enthaltener Konstruktionsteile bedarf.
Durch die Einsetzung der Aussenwandelemente zwischen die Tragstützen und das bündige Absebliessen der Aussenwandinnentlächen mit den Tragstützen wird an der Innenseite der Aussenwände eine völlig glatte Fläche geschaffen, die es ermöglicht, Zwischenwände einheitlicher Länge ohne Ablängung derselben an jeder beliebigen Stelle an die Aussenwände anzuschliessen.
Dadurch und zufolge des Umstandes, dass keinerlei tragende Zwischenwände vorhanden sind, auf die bei der Raumaufteilung Rücksicht genommen werden muss (es tragen ja die Tragstützen die gesamte Last), kann die Raumaufteilung innerhalb der Aussenwände den Wünschen des jeweiligen Bauherrn weitgehend angepasst werden. Das System ist hiebei nicht auf ein einziges Geschoss beschränkt, sondern kann ohne weiteres auch mebrgeschossig ausgebildet werden, wobei die Grundrisse und die Raumaufteilungen innerhalb der einzelnen Ge- schosse voneinander abweichen können.
Ausserdem ergeben sich durch die erfindungsgemässen Massnahmen nur wenige auszufüllende Lücken zwischen benachbarten Wandelementen im Bereiche der Tragstützen, insbesondere an den Gebäudeecken.
Solche Lücken fallen sogar völlig weg, wenn die Dicke der Wandplaztten gleich ist der Stärke der Tragstützen.
Zumeist ist aber aus Wärmedämmungsrücksichten die Wandstärke der Aussenwandplatten grösser als die Stärke der Tragstützen, so dass sich an diesen aussen im Querschnitt rechteckförmige und an den Gebäudeecken hakenförmige Zwickel ergeben, die aber durch entsprechende Formstücke aus dem Material der Wandplatten leicht ausgefüllt werden können, da ja alle solche Zwickel untereinander gleich sind. Es sind dann die Tragstützen auslesen überall von einer wärmedämmenden Schicht aus dem Material der Wandpllat- ten abgedeckt.
Aber auch hinsichtlich der Steifigkeit der gesamten Gebäudekonstruktion und hinsichtlich der Befestigung der vorgefertigten Aussenwandelemente am Skelett ist die Erfindung vorteilhafter gegenüber der eingangs geschilderten bekannten Konstruktion. Dadurch, dass die Tragstützen erfindungsgemäss bei benachbarten Grundrissquadraten zumindest zwei solchen Quadraten gemeinsam sind, wird das Anwachsen der Tragstützen zu Bündeln vermieden, so dass die Tragstützen zweckmässig überall die gleichen Abmessungen aufweisen, unabhängig davon, wie viele Grundrissquadrate an der jeweiligen Tragstütze zusammenstoss en. Durch die Verbindung der Tragstützen sowie der Unterzüge mittels der Knoten mit Steckverbindungen zu einem stählernen Skelett,
welches sich über die gesamte Grund rilssfläche des Gebäudes erstreckt, wird eine vergrösserte Steifigkeit gegenüber auftretenden Seitenbeanspruchungen erzielt als bei der eingangs geschilderten bekannten Kon,struktion, bei welcher lediglich einzelne schachtelförmige Elemente aneinandergere,iht sind.
Durch die Einsetzung der Wandelemente in den vom Fundament, den Tragstützen und den Unterzügen gebildeten Rahmen wird eine bessere Festhaltung der Wandelemente erzielt.
An der Baustelle sind nur sehr wenige Arbeiten durchzuführen, da sämtliche Konstruktionsteile han delsüblich bezogen werden können. Mit Ausnahme der Fundamente entfallen Betonierarbeiten an Ort und Stelle, die meist nicht nur kostspielig sind, sondern auch durch die nötige Aufhärtezeit die Bauzeit vergrössern. Das Stahlskeiett lässt sich innerhalb kurzer Zeit errichten, worauf bereits das Dach aufgesetzt werden kann, so dass die Montage der Wandplatten bereits unter Dach erfolgen kann. Hinsichtlich des Daches ist die erfinidungsgemässe Konstruktion ebenfalls Varianten zugänglich und es kann daher die den örtlichen Vorschriften bzw. Gegebenheiten am besten entsprechende Dachform (Flachdach, Satteidach u.s.w.) verwendet werden.
Dadurch, dass erfindungsgemäss die Deckenkonstruktion auf die Unterzüge aufgelegt ist, lässt sich durch entsprechende Wahl der Deckenkonstruktionsart bzw. durch die Richtung ihrer Verlegung eine weitere Anpassung der Konstruktion an vorliegende Gegebenheiten erzielen, z. B. eine vergrösserte Steifigkeit in der bevorzugten Windrichtung u.s.w.
Werden die Abmessungen typisierter Installadons- einheiten, wie z. B. für Küche, Bad und WC, dem Modul angepasst, so sind solche Instailationseinheiten besonders günstig in die erfindungsgemässe Konstruktion einbaubar.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt den Grundriss eines Gebäudes und die Anordnung der Tragstützen.
Fig. 2 zeigt eine Überdeckungsmöglichkeit für zwei benachbarte Quadrate des Gebäudegrundrisses.
FIg. 3 zeigt axonometrisch die Verbindung der Tragstützen mit den Unterzügen.
Fig. 4 ist eine Ansicht einer Aussenwand, wobei
Fig. 5 ein Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4 ist.
Fig. 6 zeigt im Horizontalschnitt den Anschluss von Zwischenwänden.
Fig. 7 ist ein Horizontalschnitt durch eine Eckverbindung.
Fig. 8 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Ecke eines Raumes, das Dach und die Gesimsausbildung bei einer Flachdachüberdachung, wobei
Fig. 9 ein Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8 ist.
In Fig. l ist der Grundriss eines Gebäudes dlarge- stellt, der von sechs aneinander angrenzenden Quadraten 1-6 mit gleicher Seiterlänge a gebildet ist. Jeweils zwei Eckpunkte benachbarter Quadrate fallen zusammen. An den den Aussenwänden zugeordneten Eckpunkten der Quadrate 1-6 stehen in gleichmässigen Abständen voneinander Tragstützen 7, jedoch kann auch in dem den Quadraten 3-6 gemeinsamen Eckpunkt eine solche Tragstütze 7 angeordnet s-ein. Die Tragstützen 7 sind in köcherartige Vertiefungen 8 (Fig. 4, 5) drer Einzelfundamente 9 eingelsetzt und dort gegebenen falls eingegossen.
Die Tragstützen 7 tragen Unterzüge 10, die ebenso wie die Tragstützen 7 aus rosltgeschützten, z. B. verzinkten Stahlhohlprofilen mit Quadratquerschnitt gebildet sind. Ist die Unterzuglänge nicht zu gross, etwa wenn an jedem Quadrateckpunkt eine Tragstütze 7 steht, kann der Querschnitt der Tragstützen 7 gleich dem Querschnitt der Unterzüge 10 gehalten werden, wodurch nur eine einzige hlandelsüb- liche Profilsorte erforderlich ist. Die Tragstützen 7 sind mit den Unterzügen 10 mittels stählerner verzinkter Knoten 11 (Fig. 3) verbunden, von denen jeder konisch zulaufende Fortsätze 12 trägt, die in die Enden der Profile der Tragstützen 7 bzw. der Unterzüge 10 hineinragen und gegebenenfalls mit diesen verschweisst sind.
Dadurch entsteht ein stählernes Skelett, das das Dach sowie die Deckenkonstruktion trägt sowie zur Halterung der Wände herangezogen ist, diese jedoch mit Ausnahme etwaiger Obergeschosse nicht trägt.
Die Wände sind von geschosshohen Platten aus dampfgehärtetem Gasebeton gebildet, wobei die Aussenwandplatten 13 und die Zwischenwandplatten 14 in einzelne Teilstücke zerlegt sind, die alle dieselbe Breite oder ein Vielfaches einer bestimmten Einheitsbreite aufweisen, wobei ein Vielfaches dieser Einheitsbreite dem lichten Abstand zwischen zwei Tragstützen 7 entspricht. Dieser lichte Tragstützenabsland, welcher um die Stärke der Tragstützen geringer ist als die Quadratseitenlänge a, beträgt z. B. 3,75 m und die Breite jedes Wandele- mentes beträgt t/s davon, also 62,5 cm oder ein Vielfa- ches davon.
Die Wandelemente 13, 14 weisen die er forderlichen Fenster- bzw. Türöffnungen 15 auf, von denen nur eine in Fig. 4 beispielsweise dargestellt ist, wogegen in Fig.- 1 die Fensteröffnungen der besseren tJbersichtlichkeit halber weggelassen sind. Um zu schmale Fenster- und Türelemente zu vermeiden, sind die mit Fenstern bzw. Türen versehenen Wandplatten mit doppelter Einheitsbreite ausgebildet.
Die Aussenwandplatten 13 sind jeweils zwischen zwei Tragstützen 7 eingesetzt, wobei die Wandinnen fläche 16 mit der Innenfläche der Tragstützen bündig abschliesst (Fig. 6). Die frei bleibenden Zwickel an den Tragstützen und an den Ecken (Fig. 7) werden durch Gasbetonfüllsteine 17, 18 ausgefüllt, die durch Klammern 19 mit den benachbarten Platten verbunden werden. Wie ersichtlich, sind nur zwei verschiedene Füll- steinprofile nötig, von denen das eine gegebenenfalls aus zwei Stücken des anderen Profiles zusammengesetzt werden kann.
Nur bei einspringenden Ecken des Gebäudegrundrisses, z. B. bei der Tnagstütze 7' (Fig. 1), müssen die zusammenstossenden Platten 13 an ihren benachbarten Rändern ausgenommen bzw. abgeschrägt werden.
Sonst entfällt an der Baustelle jede Bearbeitung der in der Fabrik vorgefertigten Wanldplatten 13, 14.
Die Zwischenwandplatten 14 können nach Wahl des Bauherrn dort eingesetzt werden, wo es ihm beliebt, weil die glatte Innenfläche der von den Platten 13 und den Tragstützen 7 gebildeten Aussenwände und das völlige Fehlen tragender Zwischenwände die Anordnung der Zwischenwände an jeder Stelle erlaubt, ohne dass die Zwischenwandplatten von ihrer Einheitsbreite abgelängt zu werden brauchen. Es ist dadurch eine grosse Vielfalt an Grundrissen, Raumaufteilungen und Bauformen möglich, ohne dass die Kosten steigen.
Die Befestigung der Wandplatten 13, 14 erfolgt dadurch, dass die Zwischenwandplatten 14 gegen die Unterzüge 10 ausgekeilt werden, wogegen die Aussenwandplatten 13 durch an den Unterzügen 10 angeordnete Dorne 20 gehalten werden, die in das Material der Platten 13 eingreifen. Ähnliche Dorne 21 aus Stahl sind auch an den Tragstützen 7 vorgesehen (Fig. 6, 7).
Die Dorne 20, 21 greifen mit leichtem Spiel in entsprechende Ausnehmungen der Platten 13 ein, um verschiedene Wärmedehnungen des Skelettes bzw. der Platten zuzulassen. Aus dem gleichen Grunde sind zwischen den Tragstützen 7 und den Wandplatten 13, 14 nicht dargestellte Bewegungsfugen vorgesehen. Die Platten 13, 14 ruhen mit ihrem Gewicht flach auf einer auf das Fundament 9 bzw. den Unterboden 22 (Fig. 5) aufgebrachten Mörtelschicht auf, die den einzigen nassen Punkt bei der Montage bildet. GegebenenfaIls können in diese Mörtelschicht bzw. in den Beton des Fundamentes bzw. des Unterbodens 22 Steckeisen eingebracht werden, die so wie die Dorne 20, 21 in entspre chende Ausnehmungen der Platten eingreifen.
Um benachbarte Wandplatten 13, 14 besser gegeneinander abzudichten, sind die Platten 13, 14 an ihren Stossflächen mit einem elastischen Kleber verklebt. Die Fensterelemente sind schon von der Vorfertigung her mit eingebauten Jalousie- oder Rolladenkästen versehen, so dass auch die hierfür nötige Baustellenarbeit entfällt.
In den Fig. 8 und 9 ist die Decken- bzw. Dachkonstruktion näher dargestellt. Auf die Unterzüge 10 sind Stahlblechtafeln 23 aufgelegt, die von Unterzug zu Unterzug laufen und ein Weilenprofil, vozugsweise mit Trapezquerschnitt, aufweisen. Die Tafeln 23 sind mit den Unterzügen 10 verbunden, z. B. verschraubt oder verschweisst, desgleichen an den Stos stellen zwischen benachbarten Tafeln 23, die sich überlappen (Fig. 8).
An den Stahlblechtafeln 23 ist eine Deckenuntersicht mittels Zugstangen 25 o. dgl. derart abgehängt, dass die Unterzüge 10 abgedeckt sind. Dadurch sind, wenn die Dicke der Zwischenwandplatten 14 der Breite der Tragstützen 7 entspricht und die Zwischenwandplatten 14 bei den Tragstützen an die Aussenwände stossen, alle Metaliteile der Konstruktion abgedeckt. Sind zwecks Vergrösserung einzelner Räume die Zwischen wandplatten 14 nicht stets an den Tragstützen 7 an schliesisend angeordnet, so können die Tragstützen 7 an den frei liegenden Flächen und bzw. oder die Innenflächen 16 der Wandelemente 13 abgedeckt werden, um sie den Bllicken zu entziehen bzw. die nötigen feuerpolizeilichen Bestimmungen einzuhalten.
Dies kann z. B. durch Tapeten oder eine feuerhemmende Verkleidung (Gipskarten o. dgl.) erfolgen.
Wie Fig. 3 zeigt, können ohne weiteres mehrere Geschosse übereinander angeordnet sein, wobei die Tragstützen 7 mittels der Knoten 11 mit den Tragstützen 7" des nächsten Geschosses verbunden werden. In den Untergeschossen wird auf die Stahlblechtafein 23 eine geeignete, nicht dargestellte Fussbodenkonstruktion an sich bekannter Art aufgelegt, desgleichen auf den Unterboden 22. Im obersten Geschoss tragen die Stahiblechtafeln 23 die Dachkonstruktion, die aus einer auf die Tafeln 23 aufgelegten Wärmedämmt schicht 26, z. B. aus Styropor , Glaswolle oder Kork, einigen darauf liegenden Dachhautschichten 27, z.B.
aus Dachpappe, und einer darauf liegenden Rundrie selschicht 28 bestehen kann. Am Rand sind diese
Schichten durch eine Gesimsplatte 29 abgeschlossen, die mittels eines am Unterzug 10 befestigten Winkelstückes 30 und daran befestigter Klammern 31 gehal ten wird. Die Gesimsplatte 29 besteht zweckmäslsig ebenfalls aus dampfgehärtetem Gasbeton.
Natürlich kann in allen Fällen auch eine andere Dachkonstruktion bzw. Dachart Verwendung finden.
Wie ersichtlich, bilden die miteinander verbundenen, z.B. verschweissten, verschraubten oder verklebten verzinkten Stahlblechtafeln 23 eine im wesent- lichen luftundurchläslsige Dampfsperrschicht, die die sonst übliche gesonderte Dampfsperrschicht erspart.
Die Tafeln 23 sind ferner sofort nach ihrer Verlegung auf den Unterzügen 10 begehbar, so dass an Bauzeit gespart wird. Vorzugsweise weisen die Tafeln 23 ebenfalls eine Regeibreite, z. B. 1 m, auf. Durch ihr Wellenprofil bilden sie in Richtung ihrer Rippen eine nicht unwesentliche Versteifung der Konstruktion gegen Winddruck u.s.w. Ist keine bevorzugte Windrichtung vorhanden, so können die Stahlbiechtafeln 23 jeweils mit gleicher Richtung ihrer Rippen oder, wie Fig. 2 zeigt, auch mit verschiedenen Rippenrichtungen auf einander benachbarten Quadraten des Gebäudegrundrisses verlegt werden.
Fig. 1 zeigt den Grundriss eines Einfamilienhauses, das an jedem Eckpunkt der Quadrate 1-6 eine Tragstütze 7 aufweist. Dadurch werden alle Unterzüge gleich lang. Wird eine grössere Raumfläche als die eines Quadrates mit der Seitenlänge a gewünscht und stören alleinstchende Tragstützen 7, z. B. in einem Schulraum, so können diese alleinstehenden Tragstützen entfallen, was allerdings zu längeren Uniterzügen führt, die gegebenenfalls stärker dimensioniert werden müssen als die kürzeren Unterzüge.