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PATENTANSPRÜCHE
1. Lasttragende Baukonstruktion, insbesondere für Decken, Böden, Balken und Aussenwände, bestehend aus vorgefertigten, kastenförmigen Bauelementen, dadurch gekennzeichnet, dass die kastenförmigen Bauelemente (1, 11, 17) unter Verwendung nicht eingebetteter Zugelemente (5) in Form von vorgespannten Stäben oder Seilen zu einer vorgespannten, starren Scheibe zusammengesetzt sind, und dass die Vorspannkräfte auf die Bauelemente einwirken.
2. Baukonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente (1, 11, 17) eine Füllung (3) aus Steinwolle aufweisen, welche von den offenen Flachseiten (2) aus in die Bauelemente eingesetzt ist.
3. Baukonstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (3) eine zentrale, symmetrische Ausnehmung (4) in Form einer Höhlung aufweist, welche sich gegen die eine Flachseite des Bauelementes öffnet.
4. Baukonstruktion nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei einander gegenüberliegende Seiten (13, 19) des Bauelementes (11, 17) einen spitzen Winkel mit der Grundfläche einschliessen.
5. Baukonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein keilförmiges Formteil (14, 14', 20) zwischen einander zugewandten Seiten (13, 19) von zwei benachbarten Bauelementen (11, 17) eingesetzt ist.
6. Baukonstruktion nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Seitenwände (13, 19) des Bauelementes (11, 17) einen spitzen Winkel mit der Grundfläche einschliessen.
7. Baukonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente (17) eine dreieckige Grundfläche besitzen.
8. Baukonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle zwischen benachbarten Bauelementen (1, 11, 17) mit einem ausgehärteten Material (16) ausgefüllt ist.
Die Erfindung betrifft eine Baukonstruktion, insbesondere für Decken, Böden, Balken und Aussenwände, bestehend aus vorgefertigten, kastenförmigen Bauelementen.
Die Bauindustrie tendiert dazu, beim Errichten von Bauwerken soweit wie möglich vorgefertigte Bauelemente zu verwenden. Der Grund hierfür liegt darin, dass man zu einer stärker industriallisierten und verbilligten Herstellung der Bauwerke bzw. deren Teile gelangen möchte. Auch erzielt man bei vorgefertigten Bauteilen in der Regel eine bessere Oberflächenqualität, als es bei einer Fertigung an Ort und Stelle der Fall ist.
Trotz der Vorfertigung von Wandelementen, Fassadenelementen u. dgl. war es in weitem Umfange erforderlich, Decken und Böden an Ort und Stelle zu fertigen. Dies gilt insbesondere für grössere Bauwerke.
Die deutsche Offenlegungsschrift Nr. 2 201 782 beschreibt vorgefertigte Böden und Decken aus rechteckigen Kästen, die zu einer Fläche zusammengesetzt sind, und zwar unter Verwendung von Bolzen und Stangen, welche in sich kreuzenden Richtungen verlaufen. Diese Konstruktion kann jedoch nur geringe Lasten tragen, da die Bolzen zusätzlich zu ihrer Funktion, die Kästen zu einer Fläche zusammenzuhalten, lediglich ein schlaffes Gitterwerk bilden, das nur geringe Kräfte aufzunehmen vermag.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktion der genannten Art dahingehend zu verbessern, dass grössere Kräfte aufgenommen werden können. Hierzu schafft die Erfindung eine lasttragende Baukonstruktion, insbesondere für Decken, Böden, Balken und Aussenwände, bestehend aus vorgefertigten, kastenförmigen Bauelementen aus beispielsweise Holz, Metall oder Beton, wobei die Baukonstruktion dadurch gekennzeichnet ist, dass die kastenförmigen Bauelemente unter Verwendung nicht eingebetteter Zugelemente in Form von vorgespannten Stäben oder Seilen zu einer vorgespannten, starren Scheibe zusammengesetzt sind und dass die Vorspannkräfte auf die Bauelemente einwirken.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung besitzen die kastenförmigen Bauelemente eine offene Flachseite, wobei ein Einsatz aus Steinwolle von der offenen Flachseite aus in die kastenförmigen Bauelemente eingebracht ist.
Dies kann zu einer ganzen Anzahl von Vorteilen führen. Der Einsatz kann zur Verstärkung der Seiten der kastenförmigen Bauelemente beitragen, wodurch diese eine höhere Bruchfestigkeit erlangen. Ferner kann der Einsatz als Isolierung oder Schalldämmung dienen, und kann ausserdem als Feuchtigkeitssperre ausgebildet sein. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Einsatz mit einer zentral angeordneten, symmetrischen Ausnehmung in Form einer Höhlung an der offenen Seite des kastenförmigen Bauelementes versehen. Ein solcher Einsatz vermag der Konstruktion ein gefälliges Aussehen zu verleihen, wobei gleichzeitig gute akustische Eigenschaften erzielbar sind.
Um gekrümmte Konstruktionen, beispielsweise Bögen, bogenförmige Kuppeln (Tonnengewölbe), sphärische Kuppeln u. dgl. herstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass mindestens zwei einander benachbarte Seiten der kastenförmigen Bauelemente einen spitzen Winkel mit der Grundfläche bilden. Dann kann man zwischen gegenüberliegenden Seiten von zwei benachbarten kastenförmigen Bauelementen mindestens ein keilförmiges Formteil einsetzen.
Um eine grösstmögliche Variationsbreite zu erzielen, bilden vorteilhafterweise alle Seiten eines Bauelementes einen spitzen Winkel mit der Grundfläche der Kastenform. Nach einer weiteren Ausführungsvariante können die Bauelemente eine dreieckige Grundfläche besitzen. Dabei besteht dann die Möglichkeit, die Scheiben derart zusammenzusetzen, dass sich die Baukonstruktion in allen Richtungen im Raum krümmen kann. Um die Konstruktion weiter zu versteifen, wird vorgeschlagen, die Verbindungsstellen zwischen benachbarten Bauelementen mit einer aushärtenden Mischung oder Zusammensetzung auszufüllen.
Details und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht der Unterseite eines nach der Erfindung hergestellten Daches;
Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht der Unterseite einer weiteren Ausführungsform eines nach der Erfindung hergestellten Daches;
Fig. 3 in schematischer Darstellung die Anordnung der Zugelemente für eine Dachkonstruktion;
Fig. 4 eine Ansicht von unten auf ein vorgefertigtes Bauelement für eine Baukonstruktion nach der Erfindung;
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4;
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Bauelementes mit quadratischer Grundfläche;
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines Gebäudeabschnittes, bestehend aus Bauteilen nach Fig. 6;
;
Fig. 8 einen Längsschnitt durch die Bauteile nach Fig. 7 zu einem späteren Zeitpunkt während der Errichtung der Baukonstruktion;
Fig. 9 in geschnittener Darstellung eine weitere Verwendungsmöglichkeit für die Bauelemente nach Fig. 6;
Fig. 10 zwei für den Transport gestapelte Bauelemente nach Fig. 6;
Fig. 11 in perspektivischer Darstellung eine weitere Bauelementform;
Fig. 12 einen Gebäudeabschnitt, der Bauelemente nach Fig. 11 enthält; und
Fig. 13 in schematischer Darstellung eine aus Bauelementen nach Fig. 11 hergestellte sphärische Kuppel.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemässe Baukonstruktion aus vorgefertigten, parallelepipedischen Bauelementen 1 gezeigt.
Wie aus den Fig. 4 und 5 hervorgeht, sind diese Bauelemente kastenförmig ausgebildet, wobei eine der Flachseiten 2 mit einer Vertiefung versehen ist. Die Vertiefung enthält ein Füllmaterial 3, beispielsweise einen geschäumten Kunststoff. In diesem ist eine Ausnehmung 4 ausgespart. Diese Ausnehmung kann von unterschiedlicher Form sein. Gemäss den Fig. 1, 4 und 5 ist sie halbkugelförmig, während sie nach Fig. 2 als Pyramidenstumpf mit quadratischer Grundfläche ausgebildet ist. Ferner sind andere Formen für die Ausnehmung möglich, beispielsweise die eines Kegelstumpfes oder die einer Pyramide mit einer von einem Quadrat abweichenden Grundfläche.
Die Bauelemente 1 werden unter Verwendung von Zugelementen 5 in Form von Seilen oder Stäben zu einer starren Scheibe zusammengesetzt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Zugelemente 5 in zwei parallelen Ebenen.
Sie sitzen in Nuten 6 in denjenigen Flächen der Bauelemente, welche aneinander anliegen. Die Zugelemente werden an den Enden mit einer vorausberechneten Zugspannung verankert.
Letztere ist gross genug, die von der Konstruktion aufzunehmenden Kräfte zu übernehmen und die Durchbiegung in zulässigen Grenzen zu halten.
Ist die Konstruktion ein Gebäudedach, so versieht man die Innenseite der Bauelemente 1 mit einer Feuchtigkeitssperre 7, wobei die Verbindungsstellen zwischen den Bauelementen ebenfalls mit einer Feuchtigkeitsdichtung ausgefüllt sind.
Um einen dekorativen Effekt zu erzielen, kann der Rand des Dachvorsprunges beispielsweise mit Halbelementen oder Viertelelementen gestaltet sein. An den Verbindungsstellen zwischen den Bauelementen können Aufhänge- oder Tragelemente 8 vorgesehen werden. Weil die Bauelemente 1 sehr leicht ausgebildet werden können, besteht innerhalb wirtschaftlich tragbarer Grenzen die Möglichkeit, dicke Bauelemente zu konstruieren. Man erzielt auf diese Weise eine grosse Momentenhöhe und einen grossen Abstand zwischen den beiden parallelen Ebenen der Zugelemente. Dadurch wird das Dach äusserst stabil, und es kann freitragend vergleichsweise grosse Fläche überdecken. Die Konstruktion eignet sich also besonders gut für Sporthallen, Turnhallen, Schwimmbäder und ähnliche Gebäude.
Fig. 6 zeigt ein Bauelement 11 mit einer quadratischen Grundfläche 12 und geneigten Seitenflächen 13. Das Bauelement besitzt also die Form eines Pyramidenstumpfes. Es kann aus Holz, Beton, Kunststoff, Metall oder anderen geeigneten Materialien bestehen. Auch kann es voll ausgebildet sein oder gemäss Fig. 10 die Form einer Schale oder eines Kastens besitzen, wobei die offene Seite mit der Grundfläche 12 identisch ist. Im letztgenannten Fall können also die Bauelemente in an sich bekannter Weise gestapelt werden, um während des Transportes und der Lagerung Platz zu sparen.
Fig. 7 zeigt die Verwendung der Bauelemente gemäss Fig. 6 und 10. Wenn man einen ebenen Boden oder eine ebene Decke herstellen will, legt man mehrere Bauelemente 11 in einer Ebene aus. Um zu der gewünschten Form zu kommen, werden Keile 14 in die Verbindungsstellen 15 zwischen benachbarten Bauelementen 11 eingesetzt. Sodann spannt man die Verstärkungen oder Zugelemente, woraufhin Beton oder ein anderes aushärtendes Material in die Verbindungsstellen 15 zwischen den Bauelementen 11 eingegossen werden kann. Letzteres ist in Fig. 8 dargestellt. Will man eine bogenförmige Kuppel anstelle eines ebenen Bodens erzeugen, so muss man dickere Keile 14' gemäss Fig. 9 verwenden.
Fig. 11 zeigt ein seiner Form nach ganz besonders günstig gestaltetes Bauelement 17. Es besitzt eine dreieckige Grundfläche 18, wobei sämtliche Seitenwände 19 geneigt ausgebildet sind. Das Bauelement bildet also einen Pyramidenstumpf mit dreieckiger Grundfläche. Fig. 12 zeigt, wie eine Anzahl von Bauelementen 17 zu einer sphärischen Kuppel zusammengesetzt werden kann, und zwar durch Einführen von Keilen 20 in die Verbindungsstellen 21 zwischen sämtlichen benachbarten Bauelementen. Diese Bauelemente können ebenfalls in Übereinstimmung mit Fig. 10 kastenförmig ausgebildet sein.
Auch lassen sich die Verbindungsstellen 21 zwischen den Bauelementen mit Beton oder einem anderen, aushärtbaren Material ausfüllen.
Fig. 13 zeigt, wie eine Kuppel 22 aus den scheibenförmigen Bauelementen 17 nach Fig. 11 gebaut werden kann.
Unter Verwendung der beschriebenen Bauelemente lassen sich auch Formen von Baukonstruktionen erstellen, die von den dargestellten Ausführungsbeispielen abweichen. Beispielsweise kann man hängende Baukonstruktionen errichten, und es besteht die Möglichkeit, eine abweichende Form für unregelmässige Kuppeln herzustellen.
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PATENT CLAIMS
1. Load-bearing construction, in particular for ceilings, floors, beams and outer walls, consisting of prefabricated, box-shaped components, characterized in that the box-shaped components (1, 11, 17) using non-embedded tension elements (5) in the form of prestressed rods or Ropes are assembled into a prestressed, rigid pulley, and that the prestressing forces act on the components.
2. Building construction according to claim 1, characterized in that the components (1, 11, 17) have a filling (3) made of rock wool, which is inserted into the components from the open flat sides (2).
3. Building construction according to claim 2, characterized in that the filling (3) has a central, symmetrical recess (4) in the form of a cavity which opens against one flat side of the component.
4. Building construction according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that at least two opposite sides (13, 19) of the component (11, 17) enclose an acute angle with the base.
5. Building construction according to claim 1, characterized in that at least one wedge-shaped molded part (14, 14 ', 20) is inserted between mutually facing sides (13, 19) of two adjacent components (11, 17).
6. Building construction according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that all side walls (13, 19) of the component (11, 17) enclose an acute angle with the base.
7. Building construction according to claim 1, characterized in that the components (17) have a triangular base.
8. Building construction according to claim 1, characterized in that the connection point between adjacent components (1, 11, 17) is filled with a cured material (16).
The invention relates to a building structure, in particular for ceilings, floors, beams and outer walls, consisting of prefabricated, box-shaped structural elements.
The construction industry tends to use prefabricated structural elements as much as possible when building structures. The reason for this is that one would like to achieve a more industrialized and cheaper production of the structures or their parts. With prefabricated components, a better surface quality is usually achieved than is the case with production on site.
Despite the prefabrication of wall elements, facade elements, etc. Like. It was to a large extent necessary to manufacture ceilings and floors on the spot. This is especially true for larger structures.
German Offenlegungsschrift No. 2 201 782 describes prefabricated floors and ceilings made of rectangular boxes which are assembled into a surface using bolts and rods which extend in intersecting directions. However, this construction can only carry low loads, since the bolts, in addition to their function of holding the boxes together to form a surface, only form a slack latticework that can only absorb small forces.
The invention is based on the object of improving a construction of the type mentioned in such a way that greater forces can be absorbed. To this end, the invention creates a load-bearing construction, in particular for ceilings, floors, beams and outer walls, consisting of prefabricated, box-shaped components made of, for example, wood, metal or concrete, the construction being characterized in that the box-shaped components are shaped using non-embedded tension elements are put together by pre-tensioned rods or ropes to form a pre-tensioned, rigid disc and that the pre-tensioning forces act on the structural elements.
In a preferred embodiment according to the invention, the box-shaped structural elements have an open flat side, an insert made of rock wool being introduced into the box-shaped structural elements from the open flat side.
This can lead to a number of benefits. The insert can contribute to the reinforcement of the sides of the box-shaped structural elements, as a result of which they acquire greater breaking strength. Furthermore, the insert can serve as insulation or soundproofing, and can also be designed as a moisture barrier. In a further preferred embodiment, the insert is provided with a centrally arranged, symmetrical recess in the form of a cavity on the open side of the box-shaped component. Such an insert is able to give the construction a pleasing appearance, while at the same time good acoustic properties can be achieved.
To curved structures such as arches, arched domes (barrel vaults), spherical domes and the like. To be able to produce the like, it is proposed that at least two mutually adjacent sides of the box-shaped structural elements form an acute angle with the base area. Then you can insert at least one wedge-shaped molded part between opposite sides of two adjacent box-shaped components.
In order to achieve the greatest possible range of variation, all sides of a component advantageously form an acute angle with the base of the box shape. According to a further embodiment variant, the components can have a triangular base area. It is then possible to assemble the panes in such a way that the building structure can curve in all directions in space. In order to further stiffen the construction, it is proposed to fill the connection points between adjacent structural elements with a hardening mixture or composition.
Details and advantages of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments in conjunction with the accompanying drawing. The drawing shows in:
1 is a partial perspective view of the underside of a roof made according to the invention;
2 shows a perspective partial view of the underside of a further embodiment of a roof produced according to the invention;
3 shows, in a schematic representation, the arrangement of the tension elements for a roof structure;
4 shows a view from below of a prefabricated structural element for a building structure according to the invention;
Fig. 5 is a section along the line V-V in Fig. 4;
6 shows a perspective illustration of a component with a square base;
FIG. 7 shows a perspective illustration of a building section, consisting of components according to FIG. 6;
;
8 shows a longitudinal section through the components according to FIG. 7 at a later point in time during the erection of the building structure;
FIG. 9 shows, in a sectional representation, a further possible use for the components according to FIG. 6;
FIG. 10 shows two components according to FIG. 6 stacked for transport; FIG.
11 shows a further form of component in a perspective illustration;
FIG. 12 shows a section of a building containing components according to FIG. 11; FIG. and
13 shows a schematic representation of a spherical dome made from structural elements according to FIG. 11.
In Fig. 1, a construction according to the invention made of prefabricated, parallelepipedic structural elements 1 is shown.
As can be seen from FIGS. 4 and 5, these components are box-shaped, one of the flat sides 2 being provided with a depression. The recess contains a filling material 3, for example a foamed plastic. A recess 4 is cut out in this. This recess can be of different shapes. According to FIGS. 1, 4 and 5, it is hemispherical, while according to FIG. 2 it is designed as a truncated pyramid with a square base. Other shapes are also possible for the recess, for example that of a truncated cone or that of a pyramid with a base area deviating from a square.
The structural elements 1 are assembled into a rigid disk using tension elements 5 in the form of ropes or rods. In the illustrated embodiment, the tension elements 5 lie in two parallel planes.
They sit in grooves 6 in those surfaces of the components that bear against one another. The tension elements are anchored at the ends with a pre-calculated tension.
The latter is large enough to take over the forces to be absorbed by the construction and to keep the deflection within permissible limits.
If the construction is a building roof, the inside of the building elements 1 is provided with a moisture barrier 7, the connection points between the building elements also being filled with a moisture seal.
In order to achieve a decorative effect, the edge of the roof overhang can be designed, for example, with half or quarter elements. Suspension or support elements 8 can be provided at the connection points between the components. Because the components 1 can be designed very easily, there is the possibility within economically acceptable limits of constructing thick components. In this way, a large amount of moments and a large distance between the two parallel planes of the tension elements are achieved. This makes the roof extremely stable and it can cover a comparatively large area in a self-supporting manner. The construction is therefore particularly suitable for sports halls, gyms, swimming pools and similar buildings.
6 shows a component 11 with a square base 12 and inclined side surfaces 13. The component thus has the shape of a truncated pyramid. It can be made of wood, concrete, plastic, metal or other suitable materials. It can also be fully formed or, according to FIG. 10, have the shape of a bowl or a box, the open side being identical to the base area 12. In the latter case, the components can be stacked in a manner known per se in order to save space during transport and storage.
7 shows the use of the structural elements according to FIGS. 6 and 10. If one wishes to produce a flat floor or a flat ceiling, several structural elements 11 are laid out in one plane. In order to achieve the desired shape, wedges 14 are inserted into the connection points 15 between adjacent structural elements 11. The reinforcements or tension elements are then tensioned, whereupon concrete or another hardening material can be poured into the connection points 15 between the structural elements 11. The latter is shown in FIG. If you want to create an arched dome instead of a flat floor, you have to use thicker wedges 14 'according to FIG.
11 shows a structural element 17 which is particularly favorably designed in terms of its shape. It has a triangular base area 18, all of the side walls 19 being inclined. The component thus forms a truncated pyramid with a triangular base. Fig. 12 shows how a number of structural elements 17 can be assembled to form a spherical dome by inserting wedges 20 into the connection points 21 between all adjacent structural elements. These components can also be box-shaped in accordance with FIG.
The connection points 21 between the structural elements can also be filled with concrete or another hardenable material.
FIG. 13 shows how a dome 22 can be built from the disk-shaped components 17 according to FIG. 11.
Using the components described, it is also possible to create forms of building structures that differ from the exemplary embodiments shown. For example, you can set up hanging structures, and there is the possibility of making a different shape for irregular domes.