Erstellung von Tragwerken aus einer Vielzahl von einzelnen handlichen, kompatiblen und modularen Tragwerkgliedern für in Trocken- und Selbstbauweise konfektionierte Holzbauwerke
Die Erfindung betrifft, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 , ein Tragwerk zur Erstellung von Bauwerken, vorzugsweise von Gebäuden, in Trocken- und Selbstbauweise mit Bauteilen aus dem Holzbau, wobei das Tragwerk aus einer Vielzahl von einzelnen Holzbauteilen in Skelettbauweise gebildet wird, wodurch es sich von einem Tragwerk aus dem Holzrahmenbau und/oder Kunststoffbau gravierend unterscheidet und als neues Holztragwerk mit Bauteilen aus dem Kunststoffbau, vorzugsweise aus dem Dämmstoffbau, im Verbundsystem verkleidet werden können. Dem Stand der Technik sind nachfolgende Begriffe aus dem Bauwesen zu entnehmen. Unter dem Begriff Baukonstruktion versteht man die Konstruktion von Bauwerken und Gebäuden. Dieses umfasst sowohl den Konstruktionsprozess als auch das Ergebnis, also das Gefüge der Bauteile im fertigen Bauwerk, hier insbesondere die Wandkonstruktion. Unter dem Begriff„Bauwerk" versteht man eine, von Menschen errichtete Konstruktion mit ruhendem Kontakt zum Untergrund, während der Begriff „Gebäude" ein Unterbegriff eines Bauwerks ist. Ein Bauwerk entsteht durch die Errichtung einer dauerhaften Konstruktion auf dem Baugrund und besteht aus einzelnen Bauteilen. Bauteile sind im Bauwesen einzelne Teile, einzelne Elemente oder einzelne Komponenten, aus denen ein Bauwerk zusammengesetzt wird. Bei einem Bauteil handelt es sich um eine geometrisch zusammenhängende Fläche oder einen Körper, wobei die Fläche oder der Körper einen einheitlichen Aufbau und eine einheitliche Konstruktion aufweisen können. Die Bauteile wiederum
können aus verschiedenen Baustoffen bestehen. Baustoffe, wie sie zur Errichtung von Tragwerken für Bauwerke oder dgl. eingesetzt werden, können insbesondere Ziegel, Betonsteine, Kalksandsteine und vieles mehr sein. Seit langem gibt es im Baubereich aber das Bestreben, auch die kalte Jahreszeit für Bautätigkeiten zu nutzen, um so schnell wie möglich eine Fertigstellung eines Bauwerkes zu erreichen und um vor allem Zeit und somit Kosten zu sparen. Dieses lässt sich bei der Erstellung von Tragwerken für Bauwerke nur durch die Anwendung der Trockenbauweise erzielen.
Diese Trockenbauweise soll ein aus der DE 21 2004 000 002 IM bekannter Bausteinverbund beispielsweise bei einer Wand erfüllen. Der Bausteinverbund besteht aus einem Tragwerk, welches aus einer Vielzahl von einzelnen, mittels Kunststoffmaterial verbundenen Bausteinen, wie z.B. Ziegel, hergestellt ist. Die Ziegelbausteine sind anstelle von Mörtel mittels Kleber verbunden und weisen einen sehr geringen Klebespalt zwischen den Bausteinen auf. Des Weiteren weisen die Ziegel Hohlkammern auf, die mit einem PUR-Schaum oder anderen Dämmmaterial gefüllt werden. Der Nachteil dieser Bauweise besteht darin, dass eine große Menge von umweltschädlichem Polyurethan-Schaum zur Verbindung der Bausteine eingesetzt werden muss und der Einsatz bei niedrigen Temperaturen und Frost nur bedingt tauglich ist.
Ein Bausatz aus kubischen Planblocksteinen aus Porenbeton und stangenförmigen Verbindern aus Holz zur Erstellung von Tragwerken wird in dem offenbarten Verbundsystem der DE 298 04 074 U1 beschrieben. Die Holzverbinder werden, anstelle von Mörtel, zur Verbindung der Planblocksteine untereinander und zur Errichtung von Trockenmauerwerk verwendet. Die Stoßflächen der Planblocksteine verfügen über korrespondierende Profilierungen, die im Mauerverbund formschlüssig ineinander greifen und an den Seitenflächen Schlitze für die Verbinder aufweisen. Dieses Verbundsystem ist zum Bau eines, in Trockenbauweise erstellten Tragwerks, für Gebäude in der kalten Jahreszeit geeignet. Das Tragwerk aus einem, aus Kalksandstein oder Porenbeton bestehenden Trockenmauerwerk, weist gegenüber
herkömmlichem Mauerwerk, bei dem die Steine durch Mörtel o. dgl. verbunden werden, Vorteile auf. Der Nachteil eines solchen Verbundsystems besteht aber darin, dass spezielle Porenbeton-Formsteine (kubische Planblocksteine) mit Profilierungen für die Verbinder an den Seitenflächen zum passgenauen Aufsetzen erforderlich sind. Bereits geringe Abweichungen in der Passgenauigkeit bringen Schwierigkeiten beim Einsetzen der Verbinder und somit beim Verbauen der Planblocksteine. Ebenfalls von Nachteil ist, dass die dünnen Kanten an den schwalbenschwanzförmigen Schlitzen der Planblocksteine beim Transport und beim Verbauen leicht beschädigt werden können und somit schnell unbrauchbar sind. Ein solches Verbundsystem aus Planblocksteinen und stangenförmigen Verbindern zur Erstellung von Trockenmauerwerk im Massivbau enthält keine Tragkonstruktion aus nachwachsenden Rohstoffen, wie z.B. Holz.
Aus der DE 195 02 979 A1 ist daher ein Bausatz für ein Sichtmauerwerk bekannt, der Bausteine als Formsteine, mit Sacklöchern, Nuten und Federn ausgestattet, aufweist, die in Trockenbauweise miteinander zu einem Tragwerk verbindbar sind. Auch dieses System weist Mängel auf, die durch Verschmutzung hervorgerufen werden können. Verschmutzungen und Partikel verhindern ein passgenaues Aufeinandersetzen der Bausteine. Als nachteilig hat sich auch erwiesen, dass in die Füllöffnungen der Bausteine Metallrohre als Stützen eingeführt werden müssen, um den statischen Anforderungen einer Wand zu genügen.
Bei den zuvor aufgezeigten Ausführungsbeispielen werden immer noch Geschossdecken aus Beton eingezogen bzw. verwendet, die naturgemäß Baumaschinen benötigen. Um die vorgenannten Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden und um auch in kalten Jahreszeiten Bauwerke, insbesondere Tragwerke für Gebäude, errichten zu können, ist es notwendig, die Bautechnik des klassischen Mauerwerks und dessen Sonderformen zu verlassen und sich den Fachwerk- und Fertighäusern aus Holz zuzuwenden.
Das Fachwerkhaus hat ein tragendes Gerüst aus Ganzholz, wobei der volle Querschnitt des Ganzholzes als vollkantig oder baumkantig für Balken oder Kantholz
benutzt wird. Das Gerüst wird in Trocken bau weise erstellt, seine Zwischenräume aber nicht. Die Zwischenräume werden mit einem Holz-Lehm-Verbund oder einem Ziegelwerk ausgefüllt. Jeder Zwischenraum eines Holzgerüstes stellt ein Fach dar, das sogenannte Gefach. Das Gefach kommt im Fachwerkbau (Fachwerkhaus), dem sogenannten Skelettbau aus Holz in Ständerbauweise, häufig vor. Auch diese Baukonstruktion weist den Nachteil auf, dass die Gefache in der kalten Jahreszeit nicht in Mörteltechnik ausgefüllt werden können und der Rohbau somit ruhen muss. Als nachteilig hat sich auch erwiesen, dass beim Aufstellen, dem sogenannten Abbinden einer Fachwerkwand, aus Gewichtsgründen (aufgrund der starken Holzquerschnitte) und aufgrund der Größe (Länge der Balken), Baumaschinen oder eine Vielzahl von Fachleuten, wie Zimmerleute, notwendig sind. Ein weiterer Nachteil ergibt sich bei der Herstellung der Stützen (Balken). Für die Herstellung der Stützen sind ganze Baumstämme erforderlich, was aus Ressourcen- und ökologischen Gründen nicht sinnvoll und daher zu vermeiden ist. Ein weiterer Mangel besteht darin, dass eine Stütze bzw. ein Balken als tragender Holzständer aufgrund von Temperatureinflüssen eine Volumenänderung erfahren kann, wodurch die Gefahr besteht, dass der Mörtel in den Fugen zwischen den Ständern und den Steinen reißt.
Eine Weiterentwicklung des Ständerbaus stellt das sogenannte Holz-Fertighaus dar. Als Holz-Fertighaus wird ein Gebäude bezeichnet, das nicht vor Ort auf einer Baustelle, sondern in einem Werk industriell vorgefertigt und in Teilen an die Baustelle geliefert und dort in Trockenbauweise endmontiert wird. Die Bezeichnung Fertighaus bedeutet, dass das Gebäude nicht vor Ort gebaut, sondern in einem Werk vorgefertigt wird. Bei der Herstellung können traditionell zwei Bauarten, die Holzrahmenbauweise oder die Holztafelbauweise zur Anwendung kommen. Zu der Holzrahmen- und Holztafelbauweise ist daher folgendes aus dem Stand der Technik auszuführen, um die erfinderische Tätigkeit bei der Aufgabe und der Lösung zu verstehen. Der Holzrahmenbau zählt zu den wesentlichen modernen Holzbausystemen und ist eine Weiterentwicklung des Fachwerkbaues. Die Merkmale sind die vorwiegende Verwendung von zweizölligen Bohlen. Eine Sonderform des Holzrahmenbaus ist die
Holztafelbauweise, bei der die Wand- und Deckenelemente im Herstellungswerk weitestgehend, wie nachstehend noch beschrieben, vorgefertigt werden. Der Holzrahmenbau zeichnet sich im Unterschied zu anderen Holzbauweisen, wie beispielweise die Blockbauweise oder die der Fachwerkbauweise, dadurch aus, dass ein Holzgerüst mit senkrechten Balken und waagerechten Streben die vertikale Tragfunktion übernimmt und die horizontale Aussteifung durch plattenförmige Wandbaustoffe oder diagonal aufgebrachte Bretter erfolgt. Der Holzrahmenbau ist aus Nordamerika, Kanada und den nordischen Ländern als„Balloon Framing" und „Platform Framing" schon seit langem bekannt. Beim „Balloon Framing" sind als Hauptmerkmal die über die Etagen durchgehenden Wandpfosten bzw. Stützen, zu nennen. Als Auflage für die Balkenlage wird eine Holzbohle auf Deckenhöhe eingelassen, die Balkenlage aufgelegt und seitlich an der Stütze befestigt. Die Außenwände werden entweder mit eingelassenen Streben ausgesteift oder außen mit Brettern diagonal beplankt. Die Außenwand innen, Innenwände und Deckenunterseiten werden meist mit dünnen Holzleisten verschalt, welche als Putzträger für einen Gipsputz dienen. Heute werden dafür überwiegend Gipskarton-, und Gipsfaserplatten (z.B. bekannt unter der Bezeichnung Rigips-Platten) verwendet. Eine Montage der Tragwerke in Holzständerbauweise kann zwar in der kalten Jahreszeit erfolgen, diese Tragwerke sind jedoch aufgrund ihrer Größe, ihrer Abmessungen und ihrem Gewicht nicht für den Selbstbau geeignet. Weiterhin nachteilig ist auch hier, dass für die Herstellung der Wandpfosten bzw. Stützen ganze Baumstämme erforderlich sind, was aus Ressourcen- und ökologischen Gründen nicht sinnvoll und daher zu vermeiden ist. Des Weiteren ist ein Verputzen der Außenwände außen und innen in der kalten Jahreszeit, also bei frostigen Temperaturen, nicht möglich. Weiterhin nachteilig ist, dass zum Aufstellen eines solchen Ständerwerkes Baumaschinen und/oder eine Vielzahl von Facharbeitern bzw. Handwerkern notwendig sind.
Beim „Platform-Framing" wird die Rohkonstruktion - im Gegensatz zum„Balloon- Framing"- etagenweise errichtet und jeweils mit einer Plattform abgeschlossen, auf der dann die nächste Etage bzw. das nächste Geschoss errichtet wird. Die hölzerne Tragkonstruktion der Wände, bestehend aus Wandpfosten, welche das Tragwerk
bilden, samt oberen und unteren Gurten, wird zunächst liegend auf der jeweiligen Etage vorgefertigt, dann aufgestellt und mittels einem zusätzlichen Obergurt miteinander verbunden. Außenseitig und auf der Geschossdecke werden Platten aus Sperrholz oder ähnlichem aufgebracht. Der Rest wird nach der Fertigstellung des Rohbaus mit Gipskartonplatten verschalt. Der Vorfertigungsgrad ist relativ hoch und eine solche Holzständerbauweise kann in der kalten Jahreszeit erfolgen. Diese Systeme zum Errichten von Rohbauten in Holzbauweise weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie für den Selbstbau nicht geeignet sind und ein zu großer maschineller und ein personeller Aufwand bei der Errichtung von Holzbauwerken notwendig ist.
Im Bereich des Bauwesens findet sich als weit verbreitete Art der Holzbauweise auch der Holztafelbau, welcher den Baustoff Holz nutzt. Der Holzbau ist dabei ein altes eigenständiges Fachgebiet, das sich mit seinen spezifischen Techniken und Werkstoffen von anderen Bereichen des Bauwesens, wie beispielsweise dem Mauerwerksbau, abgrenzt. Im Holztafelbau werden die flächigen, selbsttragenden Holzkonstruktionen als Tafeln bezeichnet. Die Holztafeln sind Verbundkonstruktionen aus Rippen, die mit Hilfe von Nägeln, Klammern, Schrauben oder Leim mit unterschiedlichen Baustoffen, wie Vollholz oder Holzwerkstoffen, beplankt werden. Zuerst wird ein Holzrahmen, der das Tragwerk bildet, erstellt. Nach der Erstellung wird der Holzrahmen durch Dämmung, Einbauten und abschließende Beplankung zur Holztafel. Entsprechend ihrer Anordnung im Bauwerk, bzw. Gebäude, als Wand-, Decken- oder Dachtafeln, werden die einzelnen Bauteile und ihre Baustoffe sinnvoll kombiniert und dimensioniert, damit sie tragende, aussteifende, raumabschließende, dämmende und bauphysikalische Funktionen übernehmen können. Der räumliche Baukörper wird aus einzelnen Holztafeln zusammengesetzt. Aus den einzelnen Holztafeln werden dann im Herstellungsbetrieb Großtafeln in Gebäudeabmessungen zusammengesetzt, deren Größen von den Standardformaten der Beplankungsstoffe bestimmt werden. Sie stellen die Tragwerke (Wände) des Gesamtbauwerks, einschließlich aller wesentlichen Einbauten, dar und werden, wie zuvor angegeben, im Herstellungswerk vorgefertigt und anschließend mit schweren Fahrzeugen zur Baustelle transportiert. Nach der Anlieferung auf der Baustelle werden die Großtafeln bei der Montage mit Hilfe eines Krans zu einem Bauwerk zusammengefügt. Die
Montage eines Fertighauses kann in der kalten Jahreszeit erfolgen. Nachteilig bei einem Holz-Fertighaus ist, dass nach der Herstellung im Werk, für den Transport und für die Montage der Holztafeln auf der Baustelle, größere Werkzeug- und Baumaschinen, notwendig sind. Diese ist den großen Abmessungen und somit großen Gewicht der Tragwerke (fertige Wände), der Decken, der Treppen usw., geschuldet. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, dass eine Montage der Tafeln in Selbstbau nicht möglich ist.
Eine Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Bausysteme zur Erstellung von Holz- Gebäuden, ist der DE 296 18 705 U1 zu entnehmen. Die DE 296 18 705 U1 offenbart ein Bausystem mit einer Tragekonstruktion aus Holz, wobei die Zwischenräume der Tragekonstruktion mit Formsteinen ausgefacht werden. Dadurch werden an den Außenwänden des Gebäudes die Holzständer der Tragekonstruktion von Teilen der ihnen benachbarten Formsteine nach außen hin abgedeckt. Die beiderseits eines Holzständers angeordneten Formsteine übergreifen also den Holzständer auf der Außenseite. Hierdurch wird eine Fuge zwischen den Holzständern und Steinen vermieden, die eine direkte Verbindung zwischen dem Gebäudeinneren und der Außenseite des Gebäudes hergestellt. Erfährt der Holzständer aufgrund von Temperatureinflüssen eine Volumenänderung, so besteht die Gefahr, dass der Mörtel in den Fugen zwischen den Ständern und den Steinen reißt und dadurch die Dichtigkeit des Gebäudes und die Wärmedämmeigenschaft beeinflusst. Um Mörtel bei dem Vermauern der Steine zu vermeiden, sollten diese aus baubiologischen Materialien hergestellt sein, welche mit biologisch verträglichem Kleber miteinander verklebt werden können. Dieser Formstein ist besonders für die Ausfachung von Skelettbaukonstruktionen, wie das zuvor beschriebene Bausystem, geeignet. Als nachteilig hat sich erwiesen, dass dieses Bauwerk in Skelettbauweise als Tragekonstruktion eine Vielzahl aus Holz bestehende Holzständer als Tragwerk benötigt. Die Gefache können zwar auf einfache Art und Weise mit Ziegeln oder Formsteinen ausgemauert werden, aber eben nicht in Trocken- oder Modulbauweise. Auch das Aufstellen der Tragkonstruktion ist im Selbstbau nicht möglich. Der Stand der Technik enthält keinen echten Selbstbau, der ohne Maschinen wie Betonmischer, Kräne und ähnliche Maschinen auskommt. Ein weiterer Nachteil
besteht darin, dass die Gefache keinen, in senkrechter Richtung durchgängigen Hohlraum, aufweisen, sondern sie bilden eine Vielzahl von Hohlräumen, die zur Verwendung von Einblasdämmstoffen nicht geeignet sind, weil die Gefache keine durchgängige Dämmschicht ermöglichen.
Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, auf die vorgenannten Nachteile aus dem Stand der Technik, wie die Verwendung der Bautechnik des klassischen Mauerwerks als Bausteinverbund mit Mauerstein (Kalksandstein, Porenbetonstein usw.) und deren Verbindungsstoffe (Mörtel, Kleber, Polyurethan, Dichtungen zwischen Formsteinen usw.) und/oder Verbindungselemente (Nut, Feder, Schwalbenschwanz, Metallrohre als Stützen usw.) als Tragwerk, zu verzichten, weil diese Bauelemente z.B. nicht aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden und nicht in der kalten Jahreszeit, z. B. Frostperiode, verwendet werden können und diese Bauelemente einen großen Bedarf an Maschinen beim Transport, bei der Verarbeitung usw. benötigen, die für den Einsatz jeglicher Art von Mörtel, Beton, Kleber usw. notwendig sind.
Des Weiteren soll auf Ganzholz, wie aus dem Fachwerkbau oder Ständerbau bekannt, den durchgehenden senkrechten Holzständern, wie Wandpfosten, Stützen oder Balken, welche die vertikale Tragfunktion eines Tragwerkes bilden, ebenfalls verzichtet werden. D.h., es sollen keine aus Baumstämmen hergestellte Balken verwendet werden, weil diese aufgrund der Abmessungen und ihrem Gewicht nicht für den Selbstbau von Holztragwerken geeignet sind. Die Herstellung und Montage solcher Holztragwerke ist nur mit Baumaschinen und Fachpersonal möglich. Gleicher Verzicht gilt für Tragwerke, welche nach dem Holzrahmenbau oder Holztafelbau hergestellt werden. Diese Tragwerke sind aufgrund ihrer Größe und ihres Gewichtes nur mit schweren Transport- und Baumaschinen auf der Baustelle zu handeln, wobei Fachpersonal bzw. Handwerker benötigt werden, um ein solches Holzfertighaus zu erstellen.
Gemäß den vorliegenden technischen Problemen und den daraus entstehenden Aufgaben liegt der Erfindung die Lösung zugrunde, ein Tragwerk zur Erstellung von
Bauwerken mit Bauteilen aus dem Holzbau, in Skelettbauweise zu schaffen, bereitzustellen und zu verwenden, wobei das Tragwerk aus einer Vielzahl von einzelnen Tragwerkgliedern besteht, die zur Erstellung von Tragwerken für Holzbauwerke, insbesondere Holzhäuser in Trocken- und Selbstbauweise, benötigt werden. Diese Tragwerke sollen die vorgenannten Nachteile aus dem Stand der Technik vermeiden, und das Errichten eines Bauwerks bzw. eines Gebäudes in Trocken- und Selbstbauweise, vor allem mit einer durchgehenden Wärmedämmung bzw. Dämmstoffschicht ermöglichen. Die Erfindung löst diese Aufgabenstellungen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Zur Lösung dieser vielfältigen Aufgaben schlägt die Erfindung daher ein völlig neuartiges Bausystem für in Holzbauweise erstellte Tragwerke vor. Das erfindungsgemäße Tragwerk muss auf die vorgenannten Nachteile verzichten und soll trotzdem in Trocken- und Selbstbauweise und mit einer durchgehenden Wärmedämmschicht versehen sein. D.h., ein solches Tragwerk soll ohne schwere Baumaschinen und Fachpersonal, aber mit nachwachsenden Rohstoffen erstellt werden können. Daher wird ein bekanntes Tragwerk aus Holz in viele Einzelteile (Bauteile) aufgegliedert und diese einzelnen Bauteile mit guten handwerklichen Eigenschaften versehen und daraus eine neue erfinderische Baukonstruktion für den Selbstbau von Tragwerken entwickelt und gebildet. Die Erfindung eines mit gutem Handling versehenen Bauteiles, kombiniert aus einzelnen Holzelementen, wird nachstehend noch näher beschrieben und in der Beschreibung als Tragwerkglied bezeichnet.
Die Erfindung eines solchen Tragwerkgliedes wurde mit dem Verzicht die schweren und zu großen Tragwerke aus dem Holzbau und die vorgenannten Nachteile aus dem Stand der Technik entwickelt. Das Tragwerkglied soll eine handliche Größe und somit ein geringes Gewicht aufweisen und trotzdem die statischen Kräfte gemäß den
Normen und darüber hinaus, erfüllen. Bei der Entwicklung wurde auch die weitere Verarbeitung der Tragwerkglieder in einem Tragwerk berücksichtigt. Die weitere Verarbeitung besteht darin, dass das erfinderische Tragwerkglied derart gestaltet sein muss, dass es Bestandteil eines Verbundsystems sein kann. Die Tragwerkglieder der Baukonstruktion, die aus dem Holzbau und/oder dem Kunststoffbau stammen, vorzugsweise aus dem Holzbau, sind mit Materialien aus dem Dämmstoffbau zu vereinen. Das erfinderische Tragwerkglied kann aufgrund seiner Ausgestaltung auch im Verbundsystem eingesetzt werden, bei dem die Bauteile aus dem Holzbau, dem Kunststoffbau und die Bauteile aus dem Dämmstoffbau miteinander in modularer- und Trockenbauweise verbaut werden können. Dieses Verbundsystem ermöglicht die Erstellung eines Bauwerks ohne Fachpersonal und vor allem im Selbstbau zu jeder Jahreszeit.
Unter Selbstbau ist hier zu verstehen, dass der Heimwerker in die Lage versetzt werden kann, die Eigenleistung beim Rohbau eines Gebäudes zu erhöhen, um Kosten zu sparen. Bereits die Hälfte der Baukosten (Material-, Lohnkosten) verschwindet in den Gewerken des Rohbaus (Erd-, Mauerer-, Beton-, Zimmerarbeiten, Dachdecker usw.). Daher ist es notwendig, auf einige Handwerkerarbeiten, wie Maurer- und Betonarbeiten, zu verzichten und die Eigenleistung in den anderen Bereichen zu erhöhen. Eine Erhöhung der Eigenleistung kann nur ermöglicht werden, wenn die zu verlegenden Tragwerkglieder bestimmte Voraussetzungen und Bedürfnisse der Bauherren erfüllen, um die Baukosten zu senken. Es ist daher eine wichtige Voraussetzung, das Handling der Tragwerkglieder so einfach wie möglich zu gestalten. Das Gewicht und die Größe des Tragwerkgliedes sind den vorgenannten Erfordernissen anzupassen. Eine weitere Anforderung besteht darin, dass die Einzelteile und die Konfektionierung der Tragwerkglieder auf einfache Art und Weise als technische Halbzeuge in Produktionsprozessen in hoher Stückzahl herstellbar sind. Mit den Halbzeugen sind hier die einzelnen Tragwerkglieder gemeint, aus welchen die kompletten Tragwerke erstellt werden können. Ein solches, aus einer Vielzahl von Tragwerkgliedern erstelltes Tragwerk, kann mit weiteren, an der Innen- und Außenseite des Tragwerkes angeordneten Bauteilen, konfektioniert werden. Bei den Bauteilen
handelt es sich beispielsweise um OSB-Platten, Dämmstoffplatten und Zellulosestoffe, wodurch ein Verbundbauelement entsteht. Erst mit solchen erfinderischen Tragwerkgliedern, die sich zu einem Tragwerk konfektionieren lassen, werden sich Eigenleistungen stark bemerkbar machen. Beim Konfektionieren eines Tragwerkes sind ein spezielles Fachwissen, spezielle Maschinen und Werkzeuge nicht erforderlich. Die Montagearbeiten können somit ohne große technische Hilfsmittel durchgeführt werden. Des Weiteren ist dem Bedürfnis der Bauherren, ein möglichst variables, den eigenen Wünschen angepasstes Gebäude errichten zu können, Rechnung zu tragen. Aus den einzelnen Tragwerkgliedern können daher eine Vielzahl, überschaubare, verschiedene und komplette Tragwerke konfektioniert werden. Bei den konfektionierten Tragwerken handelt es sich nicht nur um die in Holzbauweise erstellten Tragwerke aus Tragwerkgliedern, sondern auch um die Beplankungsbauteile, z.B. der Dämmung für die Außenwand und Innenwand. Der Hohlraum zwischen der Außen- und Innenwand wird durch die erfinderischen Tragwerkglieder gebildet und kann beispielsweise mit einblasbaren Dämmstoffen, beispielsweise Zellulose-Dämmstoff, aufgefüllt werden. Damit werden auch die Voraussetzungen für ein Niedrig-Energiehaus und den Einsatz sogenannter freundlicher Baustoffe erfüllt. D.h., ein Tragwerkglied als einzelnes Bauteil bildet mit den anderen Bauteilen ein Verbundsystem.
Beispielsweise kann das Tragwerk einer Innen- und Außenwand, wie aus dem Stand der Technik bekannt, in Einzelteile aufgeteilt werden, die als Bauelemente oder Bauteile bezeichnet werden. Das Tragwerk eines Mauerwerkverbandes kann beispielsweise in einzelne Tragwerkglieder, bestehend aus künstlichen Steinen wie Ziegel, Porenbeton, Klinker usw., zerlegt werden. Bei der Erfindung werden, im Gegensatz zum vorgenannten Stand der Technik, nicht künstliche Steine als Mauerwerksglieder oder durchgehende Ständer, Wandpfosten usw. oder Tragekonstruktion aus Holz, bei denen die Gefache mit Formsteinen ausgekleidet werden müssen verwendet. Des Weiteren wird auch nicht das unter der Markenbezeichnung bekannte„ISORAST®-System" benutzt. Bei dem„ISORAST®- System" werden, anstatt eine Wand zu mauern, Schalungselemente aus Neopor in Selbstbauweise durch Zusammenstecken zu einer Wand aufgestellt. Die
Schalungselemente weisen einen Zwischenraum auf, der mit Fließbeton gefüllt werden muss. Dieser Beton stellt das Tragwerk der Wand, bzw. der Außenwand, dar und nicht einzelne Tragwerkglieder. Die Schalungselemente dienen der Dämmung der Betonwand. Das Erfordernis der Trockenbauweise und ein Verzicht auf notwendige Baumaschinen sind damit nicht erfüllt, und in der kalten Jahreszeit kann eine Erstellung eines solchen Bauwerks nach dem„ISORAST®-System" ebenfalls nicht erfolgen.
Um auf das Fachpersonal verzichten zu können, besteht eine weitere Lösung der Aufgaben darin, das Bauwerk, insbesondere ein Gebäude, im Selbst- und Trockenbau und ohne Baumaschinen zu erstellen. Beim Selbstbau des Gebäudes sollte ein handwerkliches Geschick vorhanden sein, was naturgemäß bei handwerklichen Tätigkeiten erforderlich ist. Um ein Gebäude im Selbstbau zu verwirklichen, wird als Lösung erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei der Baukonstruktion daher auf Pfeiler, Stützen, Pfosten uä., wie z.B. aus dem Ständerbau bekannt, zu verzichten. Stattdessen wird ein vorteilhafter Bausatz, ähnlich dem Legosystem, aus einem Baukastensystem zur Verfügung gestellt. Der Bausatz weist eine Vielzahl von einzelnen Holztragwerkgliedern auf, welche die gleichen Anforderungen an die Statik erfüllen, wie die aus dem Stand der Technik bekannten Holztragwerke. Aufgrund von relativ geringer Größe ca. max. 100 cm x 40 cm x 50 cm und Gewicht ca. max.12 kg, können die handlichen und modularen Tragwerkglieder leicht von Jedermann verbaut werden. Eine wichtige Lösung der Aufgabe besteht also darin, erfinderische Tragwerkglieder in handlichen Formaten für den Bausatz zur Verfügung zu stellen, welche leicht zu verbauen sind und welche die, in den Normen und den gesetzlichen Vorschriften angegebene Baustatik, erfüllen, beispielsweise die statischen Vorschriften gemäß dem Bauordnungsrecht. Daher ist es erforderlich, um einen Selbstbau eines Gebäudes zu ermöglichen, ein völlig neuartiges, erfinderisches Tragwerk zu entwickeln. Das erfinderische Tragwerk muss daher aus einer Vielzahl von erfinderischen Tragwerkgliedern gebildet werden können.
Erfindungsgemäß ist im Holzbau daher ein tragendes Bauteil des Tragwerks ein aus einzelnen Elementen modular und kompatibel gebildetes Tragwerkglied. Unter modular wird hier die Modularität des Tragwerkgliedes verstanden, welches sich zu einem großen Ganzen, dem Tragwerk konfektionieren lässt. Das Tragwerk setzt sich zusammen aus vielen kleinen Teilen, den einzelnen Tragwerkgliedern, wobei jedes Tragwerkglied ein einzelnes, in Skelettbauweise erstelltes Modul darstellt. Dieses Modul bzw. Tragwerkglied wiederum ist aus einer bestimmten Anzahl von verschiedenen Bauelementen zusammengesetzt, dazu nachstehend mehr. Modulare Systeme bieten eine höhere Anpassungsfähigkeit und Variabilität bei der Verwendung, wenn kompatible Module als Bauteile zur Verfügung stehen. Diese modularen Bauteile für ein Tragwerk einer Baukonstruktion können aus unterschiedlichen Formen von Tragwerkgliedern bestehen, wobei jedes einzelne Tragwerkglied modular ist. Diese Kombinationen sind erfinderisch gewollt, damit sich einzelne handliche Tragwerkglieder, aufgrund ihrer modularen Eigenschaften, gemäß einem Baukastenprinzip, wie Spielsteine auf einfache Art und Weise zusammensetzen lassen, wodurch unterschiedliche Tragwerke in Höhe, Breite und Länge bei Fenstern, Türen usw., entstehen können.
Der Vorteil einer solchen handlichen und modularen Lösung besteht darin, dass die Verständlichkeit eines solchen Baukastensystems und dessen Tragwerkglieder sich jedem Häuslebauer leicht erschließen und damit die Anwendung erleichtern. Der Vorteil für den Hersteller erhöht sich bei dem erfinderischen Baukastensystem insbesondere dadurch, dass die einzelnen Tragwerkglieder (Bauteile) als standardisierte Einzelkomponenten billig hergestellt werden können. Auch ein handwerklich geschickter Bauherr ist somit in der Lage, solche standardisierten Tragwerkglieder selbst herzustellen, weil das Baumaterial, vorzugsweise aus Holz, mit einfachen Werkzeugen und einfachen Holzbearbeitungsmaschinen bearbeitet werden kann. Die erfinderischen handlichen und modularen Tragwerkglieder können durch einfache Montageprozesse miteinander verlegt und verbunden werden. Ein solches Baukastensystem bietet eine hohe Anpassungsfähigkeit, wenn verschiedene
Ausführungen von modularen Tragwerkgliedern zur Verfügung stehen, die angebracht, entfernt, gewechselt und/oder anderweitig gruppiert werden können. Die vorliegenden verschiedenen modularen Tragwerkglieder können auf die unterschiedlichsten Anforderungen und Bedingungen bei der Erstellung eines Bauwerkes reagieren und die Wünsche eines Bauherrn, z. B. bei der Grundfläche des Hauses, bei der Anzahl der Zimmer, bei der Zimmergröße usw., erfüllen. Auch die statischen Anforderungen, die an ein Tragwerk einer Außenwand, einer Innenwand, einer Decke und/oder an eine Dachkonstruktion gestellt werden, sind mit den erfinderischen Tragwerkgliedern erfüllbar.
Bei der vorliegenden Erfindung wurde das Bemessungsverfahren für den Holzbau bzw. den Baustoff Holz zugrunde gelegt. Jedes Bauwerk muss im Ganzen und in seinen einzelnen Bauteilen, standsicher und dauerhaft sein. Um die berechneten und somit erforderlichen Tragwerke aus einzelnen Tragwerkgliedern zusammenstellen zu können, werden dann, gemäß dem Baukastenprinzip, die entsprechenden Tragwerkglieder (Bauteile) zusammengestellt und montiert.
Das erfinderische Tragwerkglied in der Ausgestaltung eines geometrischen, dreidimensionalen und kraftschlüssigen Holzbauteiles wird hier unter der Benutzung eines Koordinatensystem (X, Y, Z) dargestellt und beschrieben. Das Tragwerkglied wird aus mindestens einer horizontal angeordneten Tragplatte und mindestens einer vertikal angeordneten Stütze gebildet, vorzugsweise aus zwei horizontalen Tragplatten, die durch mindestens vier vertikale Stützen beabstandet sind, wobei die Tragplatten und die Stützen einen Hohlkörper für eine durchgehende Wärmedämmschicht bilden.
Die beiden durch Stützen beabstandeten Tragplatten des Tragwerkgliedes bilden eine obere- und eine untere Tragplatte, wobei die untere Tragplatte eine Standfläche und die obere Tragplatte eine Auflagefläche bildet und die Stand- sowie Auflageflächen die Form eines Doppel-T-Profils aufweisen.
Die in einem Tragwerkglied verwendeten Tragplatten weisen des Weiteren in ihrer Ausgestaltung vorteilhafterweise jeweils zwei Flansche und einen Steg auf, wobei die beiden Flansche durch den Steg parallel beabstandet sind. In Draufsicht auf eine Tragplatte ergibt sich damit die Form bzw. das Profil eines im Querschnitt aufgezeigten Stahlprofils aus der Produktgruppe der Stahlträger. Das Profil der Tragplatte in Draufsicht entspricht also einem sogenannten I-Profil bzw. Doppel-T- Profil. Der parallele Abstand zweier, in einem Tragwerkglied angeordneten Tragplatten, erfolgt vorteilhafterweise über gleichlange Stützen. Die Stützen sind als vertikale Voll- oder Hohlstäbe ausgebildet, wobei die vertikalen Stäbe im Querschnitt eine quadratische, rechteckige oder runde Form aufweisen. Die gleichlangen und im Querschnitt gleichen Stützen sind an den freien Enden der Flansche von zwei Tragplatten angeordnet.
Aufgrund dieser erfinderischen Anordnung der senkrechten Stützen und horizontalen Tragplatten zueinander, wird vorteilhafterweise ein Tragwerkglied als geometrischer Hohlkörper gebildet, welcher in der Seitenansicht des Tragwerkgliedes und in der Längsrichtung der Z-Achse betrachtet, eine Öffnung aufweist, die einem Hohlprofil in Form eines Vierkant- oder Rechteckrohres entspricht. Die Öffnung des Hohlprofiles wird durch die beiden parallel beabstandeten und senkrecht angeordneten Stützen, sowie die beiden parallel beabstandeten und waagerecht angeordneten Tragplatten gebildet. Die Größe der Viereck- oder Rechteckform der seitlichen Öffnungen ist von der Höhe (Länge) der Stützen und der Länge der Flansche einer Tragplatte abhängig. Gleiches trifft auch auf die Frontansicht des Tragwerkgliedes, in Längsrichtung der X-Achse betrachtet, zu. Durch die vorteilhafte Anordnung der Tragplatten und Stützen zueinander wird ein Tragwerkglied als geometrischer Hohlkörper gebildet. Der Hohlkörper weist in der Frontansicht eine Öffnung auf. Die Öffnung entspricht im Querschnitt einem quadratischen oder rechteckigen Hohlprofil eines Rohres. Ob sich bei der Öffnung um einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt eines Hohlprofiles handelt, ergibt sich aus den Abmessungen des Tragwerkgliedes. Des Weiteren ist die Öffnung des Hohlprofils bzw. die Größe des Hohlkörpers ebenfalls von der Höhe der Stützen aber auch von der Länge des Steges der Tragplatte abhängig. Auch bei der Betrachtung des geometrischen
Hohlkörpers in Draufsicht bzw. in Längsrichtung der Y-Achse, weist der aus Stützen und Tragplatten gebildete Hohlkörper zwei voneinander getrennte und durch den Steg beabstandete Öffnungen auf, die jeweils einem Hohlprofil in Form eines Vierkant- oder Rechteckrohres entsprechen.
Im Prinzip handelt es sich bei der Entwicklung des Tragwerkgliedes um einen geometrischen Körper in Form eines Hohlquaders, der sechs geöffnete Seitenflächen aufweist, um die Lösung der Aufgabe, eine durchgehende Wärmedämmschicht in einem Tragwerk, zu gewährleisten. Die Lösung besteht darin, dass ein Tragwerkglied in senkrechter und waagerechter Richtung durchgehende Öffnungen und somit einen Hohlraum aufweist. Ein solcher Körper ist in der Geometrie eine dreidimensionale Figur, die durch ihre Oberfläche beschrieben werden kann und somit ein dreidimensionaler Körper. Die Oberfläche des Hohlquaders besteht aus ebenen Flächen, die unterschiedliche Größen und Formen aufweisen können. Die Größe der Flächen ist abhängig von der Größe der verwendeten Tragplatten und der Stützen, aus denen der Hohlquader und somit ein Tragwerkglied gebildet wird. Die Form der Flächen für Tragplatten ist wiederum abhängig von dem verwendeten Profil. Als Profil der Fläche für eine Tragplatte wurde ein Doppel-T-Profil gewählt. Der Hohlquader, bzw. das Tragwerkglied, kann durch seine sechs Seiten beschrieben werden. Die sechs Seiten des Hohlquaders, bzw. des Tragwerkgliedes, bestehen aus zwei Seitenflächen, welche der linken- und rechten Seite entsprechen (von links und rechts entlang der Z-Achse betrachtet), aus zwei Frontflächen, welche der Vorder- und Rückseite entsprechen (von vorne und hinten entlang der X-Achse betrachtet) und aus zwei Draufsichtflächen, welche der Ober- und Unterseite entsprechen (von oben und von unten entlang der Y-Achse betrachtet). Der Hohlquader, bzw. das Tragwerkglied, wird einerseits durch die zwei Seiten der Unter- und Oberseite und somit durch die Form der Tragplatte bestimmt und andererseits durch die vier Seiten der zwei Seiten- und zwei Frontflächen und somit durch die Größe der Stützen bestimmt. Die Stützen bilden bei dem Quader bzw. dem Tragwerkglied die vier senkrechten Längsecken der Seiten- und Frontflächen. D.h., dass an den senkrechten Längsecken der Seitenflächen die Längskanten geschlossen sind. Aber die vier Flächen zwischen den Stützen sind
nicht geschlossen, sondern weisen eine Öffnung auf, wodurch sich vier Öffnungen ergeben. Die Ober- und Unterseite des Tragwerkgliedes bilden in Draufsicht gesehen, im Prinzip zwei rechteckige Flächen, deren Form aber durch die Tragplatte bestimmt wird. Die Tragplatte weist die Form eines Doppel-T-Profils auf. D.h., das an den waagerechten Längsecken der Seitenflächen die Längskanten, aufgrund der Flansche der Tragplatte, geschlossen sind. Die waagerechten Längsecken der Frontflächen hingegen sind im Bereich des Steges der Tragplatte nicht geschlossen, weil die Längskante des Steges nicht mit den waagerechten Längsecken übereinstimmt also nicht deckungsgleich, sondern zurückversetzt ist. Aufgrund der zurückgesetzten Längskante des Steges ergeben sich in den Draufsichtflächen ebenfalls Öffnungen. Diese Öffnungen sind durch den Steg, der einen Mittelsteg bildet, voneinander getrennt bzw. beabstandet. Der Hohlquader und damit das Tragwerkglied weist von allen sechs Seiten eine Öffnung auf. Im Prinzip weist der Hohlquader und somit das Tragwerkglied je nach Betrachtungsrichtung zwei bis drei durchgehende Öffnungen bzw. Hohlräume auf. Eine Öffnung verläuft in waagerechter Ebene durch die Seitenflächen und die andere Öffnung ebenfalls in waagerechter Ebene durch die Frontflächen. Aufgrund dieser Öffnungen wird die Aufnahme von einblasbarem Dämmmaterial in den durch die Öffnungen gestalteten Hohlraum gewährleistet. D.h., dass ein aus Tragwerkgliedern erstelltes Tragwerk in senkrechter und waagerechter Richtung durchgehende Öffnungen und somit Hohlräume aufweist, die für eine durchgehende Wärmedämmschicht zur Verfügung stehen.
Dieses derart gestaltete erfinderische, geometrische, dreidimensionale und kraftschlüssige Tragwerkglied, gefertigt aus Holzmaterialien, bildet die Basis für die neuen Tragwerke. Aufgrund der symmetrischen Anordnung der Stützen und der außergewöhnlichen Form der Tragplatten sowie der definierten Abmessungen, besitzt das Tragwerkglied modulare Eigenschaften und ist in einem Tragwerk variabel einsetzbar.
Zur Herstellung der Modularität eines Tragwerkgliedes, bilden die senkrecht zueinander stehende symmetrische X-, Y- und Z-Achse des Tragwerkgliedes jeweils
eine Rotationsachse, um die ein Tragwerkglied, jeweils um 180 Grad gedreht werden kann. Ein um 180 Grad um eine Rotationsachse gedrehtes Tragwerkglied ist in einer Läuferschicht eines Tragwerkes kompatibel einsetzbar ist. Das Tragwerkglied verhält sich ähnlich wie ein Würfel, weil das Tragwerkglied quadratisch oder quaderförmig ausgebildet ist. Wird das Tragwerkglied um 180 Grad um seine X-Achse gedreht, bleibt es in der Position einer Läuferschicht kompatibel einsetzbar. Aufgrund dieser Drehung wechselt nur die obere Auflagefläche zur unteren Standfläche und die untere Standfläche wird zur oberen Auflagefläche. Des Weiteren kann das Tragwerkglied um seine Z-Achse um 180 Grad gedreht werden, auch hier erfolgt aufgrund der Drehung eine Wechsel zwischen der Auflage- und Standfläche und umgekehrt. Das Tragwerkglied bleibt auch in dieser Position einer Läuferschicht kompatibel einsetzbar. Auch eine Drehung des Tragwerkgliedes um seine Y-Achse um 180 Grad ist möglich. Bei dieser Drehung werden die Seitenflächen getauscht. Das Tragwerkglied bleibt auch in dieser Position in einer Läuferschicht kompatibel einsetzbar. Damit ist ein Tragwerkglied variabler als ein Legostein einsetzbar. D.h., ein Tragwerkglied bleibt trotz verschiedener Drehungen modular einsetzbar, weil beispielsweise die Stand- und Auflageflächen, sowie die Hohlräume in den Tragwerkgliedern, an den gleichen Stellen bleiben, was die Voraussetzung der Kompatibilität ist.
Mit den vorgenannten erfinderischen Lösungen kann ein Bausystem mit einer Baukonstruktion zur Erstellung von Bauwerken, vorzugsweise von Gebäuden in Trocken- und Selbstbauweise gebildet werden. Mit den Bauteilen aus dem Holzbau, vorzugsweise ausgebildet nach dem Holzrahmenbau und/oder Kunststoffbau, wird ein Tragwerk mit Bauteilen z.B. aus dem Kunststoffbau, vorzugsweise aus dem Dämmstoffbau, verkleidet. Das Tragwerk besteht aus einer Vielzahl von Tragwerkgliedern, welche mit Spanplatten, vorzugsweise OSB-Platten für die Innenverkleidung und einer Wärmedämmschicht aus Dämmplatten für die Außenverkleidung beplankt wird.
Als Tragwerk bezeichnet man ein aus Tragwerkgliedern zusammengefügte Bauteile, deren Schichten in bestimmten Verbänden angeordnet sind. Durch einen
Tragwerkverband werden die Lasten und Kräfte nicht nur senkrecht, sondern auch gleichmäßig auf den ganzen Querschnitt eines Tragwerkgliedes verteilt. Daher müssen die Tragwerkglieder mit einem genau festgelegten Überbindemaß verbaut werden. Verbaut wird also im Verbund. Durch diese versetzte Bauweise bekommt das Tragwerk bzw. die Wand erst den richtigen Halt und in den Ecken bildet sich eine Verzahnung. Beim Läuferverband werden die Reihen, im Stand der Technik jeweils um ein halbes Tragwerkglied versetzt, übereinander gelegt. Bei dem Erfindungsgegenstand hingegen wird nur jeweils die Flanschbreite eines Tragwerkgliedes überlappt. Das Prinzip der Überlappung bleibt gleich, jedoch kommt erfindungsgemäß nicht die halbe Länge eines Tragwerkgliedes zur Überlappung. Die Überlappung bzw. das Überbindemaß beträgt zwei Flanschbreiten, die an der Tragplatte rechts und links am Tragwerkglied angeordnet sind. Des Weiteren werden die Tragwerkglieder einer Läuferschicht mit der Längsseite nach außen verlegt. Zuerst wird auf der Bodenplatte, z.B. einer Betonplatte oder Kellerdecke eines Rohbaus ein imprägnierter Rahmen mit unbesandeter oder besandeter Sperrpappe in den Bereichen der zu erstellenden Wände verlegt. Da solche Rahmen aus dem Stand der Technik bekannt sind, braucht darauf nicht näher eingegangen zu werden. Nur ein Unterschied zum normalen Rahmen sei aufgezeigt. Der Rahmen weist eine Struktur auf, die von einer Schablone stammt. Die Struktur enthält die Angaben, an welcher Stelle ein Tragwerkglied befestigt werden muss. Auf diesen Rahmen wird die erste Reihe von Tragwerkgliedern nebeneinander, aber durch eine Lücke getrennt, verlegt und befestigt. Die Tragwerkglieder werden, ähnlich einem Mauerwerksverbund, in einem Holzwerkverband angeordnet. Nur werden diese nicht wie bei einem Mauerwerksverband direkt nebeneinander, Stein an Stein gelegt, sondern die Verlegung der Tragwerksglieder erfolgt gemäß dem Baukastensystem und nach der zuvor beschriebenen Reihenfolge. Zweckmäßigerweise wird nicht wie beim Mauerwerksverband ohne Lücke verlegt, sonder die Verlegung von Tragwerkgliedern erfolgt mit Lücke. Auf ein Tragwerkglied folgt eine Lücke, dann das nächste Tragwerkglied und dann wieder eine Lücke usw. Die Verlegung beginnt beispielsweise mit einem Basis-Tragwerkglied, kann aber auch mit einem halben Tragwerkglied, vorzugsweise mit einem Eck-Tragwerkglied, beginnen. Am Ende der
ersten Reihe kann ein komplettes Basis-Tragwerkglied oder ein halbes Tragwerkglied, vorzugsweise ein Eck-Tragwerkglied den Abschluss bilden. Im Normalfall befindet sich an den beiden Enden einer ersten Läuferschicht, die aus Basis-Tragwerkgliedern wie in der Figur 1 beschrieben besteht, ein Eck- Tragwerkglied wie in der Figur 2 aufgezeigt. An diese letzten Eck-Tragwerkglieder wird nun das erste Basis-Tragwerkglied der abgehenden Wandseite (Tragwerk) seitlich angelegt. Seine Außenseite bildet mit der Kopfseite des Eck-Tragwerkgliedes eine Linie. Die erste Läuferschicht wird somit komplett auf dem Grundrahmen für die Außen- und Innenwände verlegt. Nur an entsprechenden Stellen werden eine Lücke bzw. entsprechende Öffnungen, für z.B. eingeplante Türen vorgesehen.
Bei der Verlegung der aus Tragwerkgliedern bestehenden zweiten Reihe (zweiten Läuferschicht) auf der ersten Reihe (ersten Läuferschicht) von Tragwerkgliedern, ist eine gemischte Versetzung notwendig, um Lasten und Kräfte gleichmäßig in den druckfesten Tragwerkgliedern zu verteilen. Konkret bedeutet das, dass ein Basis- Tragwerglied der zweiten Läuferschicht über eine Lücke, die zwischen zwei Basis- Tragwerkgliedern in der ersten Läuferschicht besteht, angeordnet wird. D.h., dass ein Flansch der Standfläche eines Basis-Tragwerkgliedes der zweiten Läuferschicht, auf einen Flansch der Auflagefläche eines Basis-Tragwerkgliedes der ersten Läuferschicht aufgesetzt wird. Die Breite und Länge der Flansche bilden die Lagerfläche zwischen dem unteren und oberen Tragwerkglied. D.h., die Tragwerkglieder sind mit jeweiligem Versatz in Längsrichtung der Wandflucht angeordnet. Der Versatz besteht aus einer Lücke, wobei die Größe der Lücke aus der Länge eines Tragwerkglieds, abzüglich zweier Flanschbreiten besteht. An eine Lücke schließt sich wieder ein nächstes Tragwerkglied an, dann wieder eine Lücke usw., daher wird von einem sogenannten Läuferverband gesprochen. Die zwei Flanschbreiten eines Tragwerkgliedes entsprechen der Überbindung zweier Basis- Tragwerkglieder aus der ersten Läuferschicht. Mit dieser erfinderischen Verlegung ist sichergestellt, dass die Lasten und Kräfte gleichmäßig im Tragwerk verteilt werden und dass die Stützen der Tragwerkglieder immer senkrecht übereinander angeordnet sind. Bei der Verlegung der Basis-Tragwerkglieder in der zweiten Läuferschicht befindet sich die Lücke dann über einem Basis-Tragwerkglied der ersten
Läuferschicht. Die Verlegung der zweiten Läuferschicht beginnt immer an einer Ecke. Dabei wird ein Eck-Tragwerkglied auf der abgehenden Wandseite derart verlegt, dass das Eck-Tragwerkglied der zweiten Läuferschicht in der Ecke, auf das, aus der ersten Läuferschicht verlegte Eck-Tragwerkglied, überbindent zur Anlage kommt. An dieses letzte Eck-Tragwerkglied wird nun das erste Basis-Tragwerkglied der abgehenden Wandseite seitlich mit Lücke angesetzt. Die Außenseite des Basis- Tragwerkgliedes bildet mit der Kopfseite des Eck-Tragwerkgliedes eine Linie. Die zweite Läuferschicht wird jetzt zu Ende verlegt. In den Ecken ergibt sich eine Verzahnung der Eck-Tragwerkglieder, weil die Eck-Tragwerkglieder in den Läuferschichten abwechselnd durch gelegt werden. So ist das Kopfende eines Eck- Tragwerkglieds, aufgrund der abwechselnd in den Läuferschichten verlegten Eck- Tragwerkglieder, an der Außenwand einer Ecke immer sichtbar. Da das Tragwerk immer eine Tragwerkgliedbreite dick ist, wird die Tragwerkecke immer auf die gleiche Weise ausgebildet, unabhängig davon, ob es sich um einen Läufer- oder Binderverband handelt. Abwechselnd lässt man einmal die eine Schicht durchlaufen und dann die nächste Schicht. Zum Versatz der Tragwerkglieder in einer Läuferschicht wurde schon zuvor berichtet.
Die zweite Läuferschicht wird auf der ersten Läuferschicht befestigt. Die dritte Läuferschicht bzw. die dritte Reihe der Tragwerkglieder wird auf der zweiten Reihe befestigt, die vierte Reihe auf der Dritten, usw., bis die vorgesehene Geschosshöhe erreicht ist. Die Befestigung kann mittels Schraubverbindungen zwischen den Tragwerkgliedern der Verbundbauelemente erfolgen, vorzugsweise werden Holzstifte verwendet, die gleichzeitig eine Zentrierung der Tragwerkglieder beim Verlegen vornehmen. Andere Befestigungsarten und andere Befestigungsmittel sind denkbar.
Die Geschosshöhe wird durch die Anzahl der Läuferschichten bestimmt. Die Höhe einer Läuferschicht ergibt sich aus der Höhe eines Tragwerkgliedes. Je nach Bedarf sind für die Raumhöhe, die normalerweise zwischen 2,40 m und 3,20 m liegt, nur sechs bis acht Läuferschichten von Tragwerkgliedern erforderlich, vorzugsweise sieben Schichten. Natürlich sind auch andere Raumhöhen möglich. Auf die oberste Läuferschicht wird wieder ein Rahmen montiert, der die Deckenkonstruktion
aufnimmt. Auf die erfinderische Konstruktion des Deckenelementes wird in einer anderen Schutzrechtsanmeldung Bezug genommen.
Da die Tragwerkglieder in ihrer Längsrichtung aufgestellt werden, entsteht ein aus Tragwerkgliedern erstelltes Tragwerk im Läuferverband. Aufgrund der relativen Breite der Tragwerkglieder ist eine Verlegung im Binderverband nicht erforderlich, weil die Lastverteilung und die Tragfähigkeit der einzelnen Tragwerkglieder im Läuferverband sichergestellt sind. Aufgrund der Anordnung der Tragwerkglieder in Läuferschichten, entstehen im Tragwerk in senkrechter und waagerechter Richtung durchgehende Öffnungen. Die Öffnungen bilden Hohlräume für eine rundherum verlaufende Wärmedämmschicht, die gegen Wärmeverluste abdichtet.
Aus den vorgenannten beispielhaften Ausführungen ist ersichtlich, dass mit den erfinderischen Bauteilen des Bausystems die Erstellung eines Holzbauwerks in Trocken- und Selbstbauweise vor allem für Energiesparhäuser auf einfache Art und Weise möglich ist. Ermöglicht wird diese neuartige Bauweise durch das erfinderische Basis-Tragwerkglied, welches aufgrund seiner Modularität in allen Läuferschichten der zu erstellenden Wände eingesetzt werden kann. Aufgrund der Abwandlung des erfinderischen Basis-Tragwerkgliedes z.B. zu einem viertel-, zu einem halben- und zu einem Eck-Tragwerkglied, können auch weitere Anforderungen, wie Öffnungen für Türen und Fenster oder wie das Einziehen von Decken oder das Aufbauen der Dachkonstruktion usw. erfüllt werden. Diese abgewandelten Tragwerkglieder sind ebenfalls modular aufgebaut, so dass diese in den gleichen Läuferschichten mit dem Basis-Tragwerkglied verbaut werden können. D.h., die gesamte Baukonstruktion zur Erstellung eines Rohbaus einschließlich Dachkonstruktion, erfolgt durch das Bausystem der erfinderischen Tragwerkglieder.
Solche erfinderischen Bauteile aus dem Bausatz des Bausystems sind in den Figuren 1 bis 2 aufgezeigt. Bei dem in der Figur 1 aufgezeigten erfinderischen modularen Bauteil handelt es sich um das Basisbauteil in der Ausführungsform eines Tragwerkgliedes mit Doppel-T-Profil. Diese Ausführungsform eines Tragwerkgliedes bildet die Basis für tragende Wandelemente-Außen, für tragende Wandelemente-
Innen, als Trennwand und als tragendes Decken- und Dachelement. Aufgrund der unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten werden an das Tragwerkglied unterschiedliche Anforderungen gestellt. Die unterschiedlichen Anforderungen beziehen sich einerseits auf die Verwendung eines Tragwerkgliedes in einer tragenden Außenwand, in einer tragenden Innenwand, in einer Trennwand, als Deckenelement, als Dachelement, usw. und andererseits kommt es auf die Größe des Tragwerkgliedes, auf die statischen Eigenschaften, die Wärmeleitfähigkeit, auf das gegenseitige miteinander Verbinden an, um nur einige Funktionen aufzuzeigen. Ein weiteres Tragwerkglied in Form eines Eckelementes ist beispielsweise aus der Figur 2 ersichtlich. Das Eck-Tragwerkglied ist, ebenfalls wie das Basis- Tragwerkglied, ein tragendes Bauteil eines Tragwerkes und wird aus einzelnen Elementen modular und kompatibel zu den anderen Tragwerkgliedern gebildet und ist gemäß dem vorgenannten Koordinatensystem (X, Y, Z) ein geometrisches, dreidimensionales und kraftschlüssiges Tragwerkglied, welches aus mindestens einer horizontal angeordneten Tragplatte und mindestens einer vertikal angeordneten Stütze gebildet wird, vorzugsweise aus zwei horizontal angeordneten Tragplatten, die durch mindestens fünf vertikale Stützen beabstandet sind und einen Hohlkörper bilden. Ein solches Eck-Tragwerkglied weist eine obere- und untere Tragplatte auf, welche jeweils aus drei Flanschen und einem Steg gebildet sind, wobei zwei der Flansche senkrecht und seitlich zum Steg, einer rechts und einer links vom Steg, angeordnet sind, und der dritte Flansch stirnseitig an dem einen Ende des Steges angeordnet ist. Die untere Tragplatte bildet eine Standfläche und die obere Tragplatte eine Auflagefläche in Form eines fünfarmigen Profils. Die Tragplatten eines Eck-Tragwerkgliedes sind ebenfalls, wie die Tragplatten beim Basis-Tragwerkglied, durch Stützen beabstandet. Diese Stützen sind in der Ausführung als Voll- oder Hohlstab ausgebildet und im Querschnitt identisch mit den Stützen aus dem Basis-Tragwerkglied. Sie sind ebenfalls an den freien Enden der Flansche und an einem Ende des Steges angeordnet. Damit soll verdeutlicht werden, dass es verschiedene modulare Tragwerkglieder gibt, aus denen das Bausystem besteht.
Jedes dieser tragenden/nichttragenden modularen Bauteile ist ein, aus einzelnen Elementen gebildetes geometrisches, dreidimensionales, kraftschlüssiges und modulares Tragwerkglied. Eine Vielzahl von in Holzskelettbauweise erstellten Tragwerkgliedern bildet dann nach der Montage die Gesamtheit eines Tragwerkes. Das Tragwerk ist im Bauwesen eine Bezeichnung für das statische Gesamtsystem der Tragglieder, die maßgeblich für die Standsicherheit eines Bauwerks sind. Das Tragwerk eines Bauwerkes, vorzugsweise eines Gebäudes, besteht in der Regel aus Decken, Balken, Stützen, Wänden und der Gründung. Aufgrund des erfindungsgemäßen Tragwerkgliedes, besteht das Tragwerk des Gebäudes im Prinzip aus Hohlwänden, die aus einzelnen Tragwerkgliedern erstellt werden. Ein Tragwerkglied ist somit ein Wandbauteil, welches keine geschlossenen Holzwände bilden kann. Eine geschlossene Holzwand entsteht erst durch die Beplankung der Tragwerkglieder bzw. eines Tragwerkes. Eine so hergestellte Holzwand kann aus verschiedenen Tragwerkgliedern zusammengestellt sein. Eine Holzwand kann Tragwerkglieder als Tragwerk für eine Außenwand, Tragwerkglieder für die Deckenbalken und Tragwerkglieder für die Dachpfetten aufweisen. Die Deckenbalken und die Dachpfetten können beide vorzugsweise aus Holzbalken bestehen. Die unterschiedlichen Tragwerkglieder aus dem Bauelementsatz sind in einem Verbundsystem miteinander verbunden. Die Tragwerkglieder weisen daher eine Größe auf, die für Heimwerker und Häuslebauer leicht zu händeln und, aufgrund des verwendeten Materials, auch gewichtsmäßig relativ leicht zu verbauen sind. Die einzelnen Bauelemente eines Tragwerkgliedes sind selbsterklärend und können ohne Fachwissen leicht konfektioniert werden. Die Maße für ein Tragwerkglied betragen in der Länge ca. von 30 cm bis zu 100 cm, in der Breite ca. von 10 cm bis zu 40 cm und in der Höhe ca. von 25 cm bis zu 50 cm, bevorzugt werden die räumlichen Abmessungen 70 cm x 30 cm x 40 cm verwendet.
Eine Stütze ist das vertikale Bauteil des Tragwerkgliedes, das Lasten hauptsächlich in Richtung seiner Längsachse aufnimmt und weiterleitet. Die Stütze ist somit ein stabförmiges Druckglied. Die Tragfähigkeit einer solchen Stütze hängt von der Festigkeit des gewählten Materials, dem Querschnitt, der Länge bzw. der Höhe der Stütze ab und von den Bedingungen an den freien Enden, wo diese an einer
Tragplatte anliegen und befestigt werden. Die Festigkeit entspricht dem verwendeten Material Holz und der verwendeten Holzsorte. Der Querschnitt einer Stütze ist davon abhängig, ob eine quadratische, rechteckige oder runde Form als Voll- oder Hohlstab benutzt wird. Die Entscheidung, welcher Querschnitt verwendet werden soll, ist von mehreren Kriterien im Bauwesen, die das Tragwerkglied erfüllen muss, abhängig. Beispielsweise von der Statik und von der Länge der Stütze bzw. der Höhe, die ungefähr dreiviertel der Länge des Tragwerkgliedes entspricht. Eine solche Stütze, vorzugsweise vier solcher Stützen, wird bzw. werden in einem Tragwerkglied eingesetzt. Bei solch einem vorteilhaft ausgestalteten, in Skelettform erstellten Tragwerkglied, handelt es sich um das Basisteil in der Ausführungsform für tragende Wandelemente-Außen und -Innen. Erhöht sich z.B., aufgrund einer mehrgeschossigen Bauweise eines Bauwerks, die Belastung auf ein Tragwerkglied, gibt es verschiedene Maßnahmen, die größeren Kräfte im Tragwerkglied aufzunehmen. Maßnahmen, die zur Erhöhung der statischen Eigenschaften eines Tragwerkglieds beitragen, sind z.B. die Vergrößerung des Querschnitts der Stützen. Reichen diese Maßnahmen in extremen Fällen, d.h. bei sehr hohen statischen Belastungen nicht aus, kann anstelle des in Massivholz erstellten Tragwerkgliedes, das komplette Tragwerkglied aus Brettschichtholz, sogenanntem Leimbinder/-holz, hergestellt werden. Mit den vorgenannten Maßnahmen lassen sich Tragfähigkeiten erreichen, die mit Vollholz des gleichen Querschnitts nicht erreichbar sind. Als vorteilhafter Nebeneffekt wird durch den Einsatz von Brettschichtholz eine mögliche Rissbildung im Vollholz vermieden. Eine weitere Möglichkeit, die Festigkeit eines Tragwerkgliedes zu erhöhen, ist die Herstellung einzelner Bauteile oder des kompletten Tragwerkgliedes aus Kunststoff. Es besteht aber auch die Möglichkeit, nur einzelne Bauteile des Tragwerkgliedes durch andere Materialien zu ersetzen. Beispielsweise kann das tragende Bauteil, die stabförmigen Stützen im Tragwerkglied, aus dem Werkstoff Metall gefertigt sein. Ein solches metallisches Stützelement kann ein Vielfaches an Druckfestigkeit übertragen. Das Tragwerkglied würde somit aus zwei verschiedenen Werkstoffen hergestellt. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, das komplett in Holzbauweise erstellte Tragwerkglied auch ausschließlich aus metallischen Werkstoffen zu erstellen.
Ein Tragwerkglied bildet im Prinzip ein Stabwerk, das aus mehreren Stützen und mehreren Tragplatten besteht, wobei die Stützen die tragenden Elemente bilden. Die Basis der Erfindung beruht daher auf der Weiterentwicklung des Stab- und Fachwerks mit Ähnlichkeiten zum Holzrahmenbau. Das aus den erfinderischen modularen Tragwerkgliedern zusammengesetzte erfinderische Tragwerk weist daher keine senkrechten Wandpfosten und keine Gefache, wie es beim Fachwerk der Fall ist, auf.
Zum Nachweis der Standsicherheit müssen verschiedene Versagensmechanismen einzeln nachgewiesen werden. Sie können in Systemversagen und örtliches Versagen untergliedert werden. Bei einem Systemversagen wird das Gesamtsystem instabil. Ein Beispiel wäre das Kippen einer Wand (eines Tragwerks), welche mit den erfinderischen Tragwerkgliedern hergestellt wurde. Erfindungsgemäß wird dieses durch die optimale bauliche Konstruktion des Tragwerkgliedes vermieden, weil die Größe und Anzahl der Stützen, die senkrecht zu den Tragplatten eines Tragwerkgliedes angeordnet sind, dieses verhindern. Bei einem örtlichen Versagen würde an einem örtlich begrenzten Bereich eine für das verwendete Material zu große Beanspruchung auftreten. Dieses könnte zu unerwünschten Spannungen oder Rissen an einer Stoßfuge im Tragwerk führen. Aufgrund der vorteilhaften Ausführung eines Tragwerks nach dem Baukastenprinzip, dieses besteht aus einer Vielzahl von erfinderischen Tragwerkgliedern, können die maximal aufnehmbaren Kräfte (Spannung) im Tragwerk nicht überschritten werden. D.h., dass die auftretenden Belastungen und Einwirkungen (Kräfte, Spannungen) den vorhandenen Widerständen durch das Tragwerkglied (z.B. Zug-, Druck-, und Schubfestigkeit) unterlegen sind. Als Einwirkung definiert die im Bauwesen bekannte Norm DIN 1055 die auf das Tragwerk einwirkenden Kräfte- und die Verformungsgrößen. Je größer die Widerstände eines Tragwerkgliedes gegenüber den Belastungen sind, umso größer ist der Sicherheitsfaktor. Die auftretenden Lasten müssen in den Baugrund bzw. die Standfläche abgeleitet werden können. Die Ableitung der Kräfte erfolgt über die große Auflagefläche der Tragplatten eines Tragwerkgliedes, ohne dass das Tragwerk in seiner Standsicherheit gefährdet ist. Auch zu große Verformungen des Tragwerkgliedes sind zu vermeiden.
Aufgrund der vorteilhaften Ausgestaltung stehen die vier vertikalen Stützen senkrecht zur Längsachse eines Tragwerkgliedes. Jeweils zwei Stützen sind auf einer Seite des Steges einer Tragplatte angeordnet. Die Stützen sind parallel zum Steg beabstandet, wobei sie symmetrisch rechts und links von der Längsachse eines Tragwerkgliedes angeordnet sind. Der parallele Abstand der vertikalen Stützen zum Steg einer Tragplatte wird durch die Ausführungslänge der Flansche einer Tragplatte bestimmt. Je länger der Flansch einer Tragplatte ist, umso größer wird die Tragwerkgliedbreite, und desto weiter sind die Stützen vom Steg einer Tragplatte beabstandet. Je länger ein Flansch wird, desto größer werden auch die Auflagefläche eines Tragwerkgliedes und analog dazu die Standfläche. Mit einer Vergrößerung der Auflage- und Standfläche, erhöht sich die Standsicherheit eines Tragwerkgliedes.
Zweckmäßigerweise sind die freien Enden der vertikalen Stützen zwischen zwei horizontalen Tragplatten der oberen und unteren Tragplatte eines Tragwerkgliedes, angeordnet. Die beiden Stirnseiten einer Stütze, die obere- und untere Stirnseite, stehen korrespondierend mit einer der zugewandten Seiten eines oberen- und unteren Flansches in Kontakt. Mit dieser erfindungsgemäßen Konstruktion und Ausführungsform des Tragwerkgliedes werden sogar die Risiken eines Einsturzes durch Erdbeben wesentlich verringert oder ausgeschlossen. D.h., die Schwingungen des Erdbebens werden von den einzelnen, weit auseinander stehenden Stützen eines Tragwerkgliedes, weitestgehend absorbiert. Dieses wirtschaftliche Baukastenprinzip mit seinen zweckmäßigen und vorteilhaften Tragwerkgliedern als Bauteile, vermindert die Einwirkungen aus Erdbeben auf das Bauwerk auf so ein geringes Maß, dass keine oder fast keine Schäden am Gebäude entstehen oder zu erwarten sind. Gemäß der Erfindung wird auf Holzständer und Formsteine verzichtet. Das erfinderische Tragwerkglied und eine Vielzahl von, in einem Tragwerk verbauten Tragwerkgliedern, weisen keine Holzständer und keine Gefache auf, die mit Steinen
ausgefacht werden müssen. Da es bei der Erfindung keine üblichen Holzständer und Steine für die Gefache gibt, sind auch keine Fugen zwischen den Steinen und den Holzständern zu vermeiden. Bei der Anordnung der erfindungsgemäßen Tragwerkglieder inklusive der Verbindungselemente, vorzugsweise aus Holzstiften bestehend, entsteht, gemäß dem Läuferverband, ein Tragwerk. Dieses wird durch die aufeinander liegenden Tragwerkglieder erreicht. Um die Winddichtigkeit und Wärmedämmung einer mit Tragwerkgliedern erstellten Außenwand sicherzustellen, wird vorgeschlagen, die Außen- und Innenseiten einer solchen Wand zu beplanken. Die Beplankung erfolgt dadurch, dass an die Außenseiten und Innenseiten des Tragwerks Holz- oder Gipskartonplatten angeordnet werden. Zur Beplankung der Außen- und Innenseiten übergreifen die Platten mehrere Tragwerkglieder in der Länge und in der Höhe. In der Höhe übergreifen die Platten daher mehrere Läuferschichten und in der Länge mehrere Tragwerkglieder. Die Platten werden an den Stützen der Tragwerkglieder befestigt. Mit dieser Maßnahme werden die, beim Verbauen der Tragwerksglieder entstandenen Undichtigkeiten, an den Lagerfugen beseitigt und der Wärmedurchlasswiderstand erhöht, bzw. der Wärmeleitwert erniedrigt. Anschließend werden die zwischen den Stützen des Tragwerks bestehenden Hohlräume mit bekanntem einblasbarem Dämmmaterial gefüllt. Ein weiterer Vorschlag, den Durchgang von Wärmeenergie durch eine, mit Tragwerkgliedern erstellte Außenwand zu reduzieren, besteht darin, die Außenseite mit Dämmelementen zu versehen, um damit ein Wärmedämmverbundsystem zu schaffen, anstelle die Außen- und Innenseite eines Tragwerkgliedes mit Dämmmaterial und Holz- oder Gipskartonplatten zu beplanken. Das Wärmedämmverbundsystem ist ein System zum Dämmen der Gebäudeaußenwände. Die Verwendung eines Wärmeverbundsystems hat den Vorteil, Dämmstoffe für den Außenbereich zu verwenden, welche höhere Ansprüche erfüllen, als im Innenbau gefordert werden. Wichtig für diesen Zweck und für die Verwendung eines Wärmedämmverbundsystems ist, neben der guten Dämmung, auch die Vermeidung von Tauwasserausfall in der Außenwand. Durch den jeweiligen Aufbau der Außenwand werden Bedingungen sowohl für den Verlauf der Temperatur und damit des Sättigungsdampfdruckes, als auch für den Verlauf des Dampfdruckes
vorgegeben. Nur wenn im Wandquerschnitt der Dampfdruck stets unter dem Sättigungsdampfdruck liegt, kommt es nie zum Ausfall von Tauwasser.
Diese bauphysikalischen Voraussetzungen sind bei der Dimensionierung von Dämmelementen an einer Außenwand zu berücksichtigen. Der weitere Aufbau einer Außenwand ist aus dem Stand der Technik bekannt und muss nicht weiter erläutert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und werden nachfolgend in den Figurenbeschreibungen näher erläutert. Es zeigt
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Tragwerkglied, ausgebildet als Basiselement zur Erstellung von Tragwerken für tragende Innen- und Außenwände eines Gebäudes, und
Figur 2 ein erfindungsgemäßes Tragwerkglied, ausgebildet als Eckelement zur
Erstellung von Tragwerken für tragende Innen- und Außenwände eines Gebäudes.
Aus der Fig.lA und 1B ist in veranschaulichter Darstellung ein, aus senkrechten Stützen 4, 5, 6, 7 und waagerechten Tragplatten 2, 3 in Holzskelettbauweise gebildetes geometrisches, dreidimensionales und kraftschlüssiges erfindungsgemäßes Bauteil ersichtlich, welches als Tragwerkglied 1 ausgebildet ist. Die Fig.lA zeigt das Tragwerkglied 1 in perspektivischer Darstellung und die Fig.l B das Tragwerkglied 1 in Draufsicht 17.1. Das Tragwerkglied 1 ist, wie zuvor in der Beschreibung aufgezeigt, ein erfinderisches Bauteil einer Baukonstruktion zur Erstellung von Bauwerken mit Bauteilen aus dem Holzbau. Bei dem dargestellten Bauteil handelt es sich um ein, in Holzskelettbauweise erstelltes Tragwerkglied 1 für tragende Innen- und Außenwände eines Gebäudes. Das geometrische,
dreidimensionale und kraftschlüssige Tragwerkglied 1 soll hier anhand eines Koordinatensystems (X, Y, Z) beschrieben werden. Der Koordinatenmittelpunkt liegt im Mittelpunkt des Tragwerkgliedes 1. Die Längsachse des Tragwerkgliedes 1 wird durch die Z-Achse 14 dargestellt, welche durch die beiden Seitenflächen 18.1, 18.2 verläuft, während die X-Achse 12 die vordere- 19.1 und hintere Frontansicht 19.2 senkrecht und mittig durchschneidet. Die Y-Achse 13 steht senkrecht und mittig zur oberen- 17.1 und unteren Draufsicht 17.2 Das Tragwerkglied 1 ist aus zwei horizontal angeordneten Tragplatten 2, 3, einer oberen- 2 und einer unteren Tragplatte 3, gebildet, die durch vier Stützen 4, 5, 6, 7 beabstandet sind. Die Stützen 4, 5, 6, 7 sind als vertikale Voll- oder Hohlstäbe ausgebildet, wobei die vertikalen Stützen 4, 5, 6, 7 eine quadratische, rechteckige oder runde Form aufweisen können. Eine Tragplatte 2, 3 wird aus zwei Flanschen 9, 10, die durch einen Steg 11 beabstandet sind, gebildet. Der Steg 11 ist mittig zu den beiden Flanschen 9, 10 angeordnet. Die untere Tragplatte 3 bildet eine Standfläche 15 und die obere Tragplatte 2 eine Auflagefläche 16. Die beiden Tragplatten 2, 3 weisen aufgrund der Anordnung der Flansche 9, 10 und dem Steg 11, in Draufsicht 17.1, 17,2 betrachtet, die Form eines Doppel-T-Profils 8 auf. Die Form des Doppel-T-Profils 8 kann wie folgt beschrieben werden. Die Länge 21 eines Flansches 9, 10 in X-Richtung 12 betrachtet, entspricht der Breite einer Tragplatte 2, 3 und somit der Breite eines Tragwerkgliedes 1. Die Länge einer Tragplatte 2, 3 wird aus den Einzellängen 24 eines Steges 11 und den Einzellängen 22.1, 22.2 der beiden Breiten der Flansche 9, 10, in Z-Richtung 14 betrachtet, gebildet. Die Breite 22.1, 22.2 eines Flansches 9, 10 entspricht unter Zuhilfenahme eines Maßstabes, ca. 9/50 Anteilen an der Gesamtlänge 23 eines Tragwerkgliedes 1 (zwei Flansche entsprechen ca. 18/50) und die Länge 24 eines Steges 11 entspricht ca.32/50 Anteilen an der Gesamtlänge 23 eines Tragwerkgliedes 1. Aus den Einzellängen 22.1, 22.2 und 24 ergibt sich die Gesamtlänge 23 eines Tragwerkgliedes 1 bzw. einer Tragplatte 2, 3 von 50/50. Das Verhältnis der Stegbreite 25 zur Flanschlänge 21 liegt im Bereich von ca. 1 :3,5 bis 1 :4. Das Verhältnis der Tragwerkgliedbreite 21 zur Tragwerkgliedhöhe 26 beträgt in etwa 1 :1 ,3 bis 1 :1 ,4, während das Verhältnis der Tragwerkgliedhöhe 26 zur Gesamtlänge 23 eines Tragwerkgliedes 1 im Bereich von ca. 1 :1 ,1 bis 1 :1 ,2 liegt.
Das Verhältnis der Tragwerkgliedlänge 23 zur Tragwerkgliedbreite 21 ist annähernd im Bereich 1 :1 ,5 bis 1 :1 ,6 angesiedelt.
An den freien Enden der Flansche 9, 10 der horizontal angeordneten Tragplatten 2, 3 sind die Stützen 4, 5, 6, 7 senkrecht dazu angeordnet. Ein aus Stützen 4, 5, 6, 7 und Tragplatten 2, 3 gebildetes Tragwerkglied 1 bildet einen geometrischen Hohlkörper, welcher in der vorderen- 18.1 und hinteren Seitenansicht 18.2 bzw. in Längsrichtung der Z-Achse 14 betrachtet, eine Öffnung aufweist, die einem Hohlprofil in Form eines Vierkant- oder Rechteckrohres entspricht. In der Frontansicht 19.1, 19.2 bzw. in Längsrichtung der X-Achse 12 betrachtet, ergibt sich eine Öffnung, die einem Hohlprofil in Form eines Rechteckrohres entspricht. In Draufsicht 17.1, 17.2 bzw. in Längsrichtung der Y-Achse 13 betrachtet, ergeben sich zwei voneinander getrennte und durch einen Steg 11 beabstandete Öffnungen, die ebenfalls einem Hohlprofil in Form eines Rechteckrohres entsprechen. Damit weist ein Tragwerkglied 1 in senkrechter Y-Richtung 13 und waagerechter Z-Richtung 14 durchgehende Öffnungen auf, wodurch das Tragwerkglied 1 einen Hohlraum 20 aufweist. Hierbei handelt es sich um einen Hohlraum 20, der durch die vier symmetrisch in Y-Richtung 13 ausgerichteten und vertikal zueinander beabstandeten Stützen 4, 5, 6, 7 und die zwei horizontal beabstandeten Tragplatten 2, 3 gebildet wird. Der Abstand der Stützen 4, 5, 6, 7 zueinander und somit die Größe des Hohlraumes 20 wird einerseits durch die Tragwerkgliedbreite 21 , welche der Flanschlänge 21 entspricht, die Tragwerkgliedlänge 23 und die Tragwerkgliedhöhe 26 bestimmt. Die Tragwerkgliedhöhe 26 wird wiederum bestimmt durch die Länge der Stützen 4, 5, 6, 7, welche die beiden Tragplatten 2, 3 beabstanden. Des Weiteren weisen die Stützen 4, 5, 6, 7 an der vorderen- 19.1 und hinteren Frontseite 19.2 eine Anlagefläche 27 für die Beplankungsmaterialien auf. Aufgrund der symmetrischen Ausführungsform eines Tragwerkgliedes 1 , ist dieses um die Koordinatenachsen X, Y, Z jeweils um 180 Grad drehbar. Die Koordinatenachsen X, Y, Z bilden somit jeweils eine Rotationsachse, die identisch mit den Koordinatenachsen X, Y, Z ist. Nach einer Drehung um jeweils 180 Grad um eine Rotationsachse, hat das Tragwerkglied 1 wieder eine Standposition, welche der ursprünglichen Ausgangsposition entspricht. Nur die Stand- 15 und Auflagefläche 16 hat ihre Position um 180 Grad geändert,
oder die vordere- 19.1 und hintere Frontfläche 19.2 haben ihre Position getauscht oder beide Positionsänderungen sind möglich. Trotz der Vertauschung der Flächen 15, 16, 19.1 , 19.2 bleibt das Tragwerkglied 1 identisch. Ein solches Tragwerkglied 1 ist daher in einer Läuferschicht eines Tragwerkes kompatibel in mehreren Positionen einsetzbar.
Anzugeben ist noch die Dicke 39 einer Tragplatte 2, 3, die relativ gering ausfällt und im unteren zweistelligen Millimeterbereich angesiedelt und im Verhältnis zur Höhe 26 eines Tragwerkgliedes 1 nur ca. 2,5% bis 3% beträgt und somit vernachlässigbar ist. Die Tragplatten 2, 3 weisen in dem Flanschbereich 9, 10, wo die Stützen 4, 5, 6, 7 befestigt sind, jeweils eine Sackbohrung 28 auf. Die Sackbohrungen 28 dienen zur Aufnahme von Holzstiften (nicht dargestellt).
Die Lösungen der gestellten Aufgaben werden durch das zuvor aufgezeigte erfinderische modulare Tragwerkglied 1 erfüllt, welches im Selbst- und Trockenbau und mit einfachem Handling von Jedermann verbaut werden kann. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen eines Tragwerkgliedes 1 , vorzugsweise ausgebildet als Eck-Tragwerkglied 30, sind der nachstehenden Figur 2 zu entnehmen. Ein Eck-Tragwerkglied 30, gemäß der Fig.2, entspricht annähernd dem Tragwerkglied 1 der Fig.1. Die in der Fig.1 aufgezeigten Bezugszeichen werden hier deshalb analog übernommen. Aus der Fig.2A und 2B ist in veranschaulichter Darstellung ein, aus senkrechten Stützen 4, 5, 6, 7, 29 und waagerechten Tragplatten 31.1 , 31.2 in Holzskelettbauweise gebildetes geometrisches, dreidimensionales und kraftschlüssiges erfindungsgemäßes Bauteil ersichtlich, welches als Eck-Tragwerkglied 30 ausgebildet ist. Das Eck-Tragwerkglied 30 ist, wie zuvor in der Beschreibung aufgezeigt, ein erfinderisches Bauteil einer Baükonstruktion zur Erstellung von Bauwerken, mit Bauteilen aus dem Holzbau. Bei dem dargestellten Bauteil handelt es sich um ein, in Holzskelettbauweise erstelltes Eck-Tragwerkglied 30 für tragende Innen- und Außenwände eines Gebäudes. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig.2A und 2B, besteht das Eck- Tragwerkglied 30 ebenfalls aus einem tragenden Bauteil eines Tragwerks, welches
ein, aus einzelnen Elementen modular und kompatibel gebildetes, gemäß einem Koordinatensystem X, Y, Z, geometrisches, dreidimensionales und kraftschlüssiges Tragwerkglied 1 , ist. Das Eck-Tragwerkglied 30 ist aus zwei horizontal angeordneten Tragplatten 31.1 , 31.2, einer oberen- 31.1 und einer unteren Tragplatte 31.2, gebildet, die durch fünf Stützen 4, 5, 6, 7, 29 beabstandet sind. Die Stützen 4, 5, 6, 7, 29 sind als vertikale Voll- oder Hohlstäbe ausgebildet, wobei die vertikalen Stützen 4, 5, 6, 7, 29 eine quadratische, rechteckige oder runde Form aufweisen können. Eine Tragplatte 31.1 , 31.2 wird aus drei Flanschen 9, 32, 33, die an einem Steg 34 angeordnet sind, gebildet. Der Steg 34 ist mittig zu den drei Flanschen 9, 32, 33 angeordnet, wobei die Mittellinie des Steges 34 zur Längsachse Z 14 parallel verläuft. Zur Herstellung der Kompatibilität zwischen unterschiedlichen Tragwerkgliedern, vorzugsweise dem Basis-Tragwerkglied 1 und dem Eck- Tragwerkglied 30, weist der Flansch 9 des Ecktragwerkgliedes 30 die gleichen Abmessungen wie der Flansch 9 vom Basis-Tragwerkglied 1 auf und ist auch an der gleichen Stelle des Steges 34, analog zum Steg 11 , angeordnet. D.h., der Flansch 9 ist, wie beim Basis-Tragwerkglied 1, ein durchgehender Flansch 9 und stirnseitig an dem Ende des Steges 34 angeordnet. Die anderen Flansche 32, 33 sind senkrecht in X-Richtung 12 und seitlich zum Steg 34 angeordnet, wobei ein Flansch 32 rechts und der andere Flansch 33 links vom Steg 34 angeordnet ist. Der Flansch 33 befindet sich an der gleichen Stelle wie der Flansch 10 vom Basis-Tragwerkglied 1, um eine Kompatibilität und Modularität zu anderen Tragwerkgliedern sicherzustellen, wobei der Flansch 33 die gleiche Flanschbreite 22.1 wie der Flansch 10 aufweist. Der Flansch 10 wurde derart reduziert, dass er jetzt als verkürzter Flansch 33 seitlich und links vom verlängerten Steg 34 hervorsteht, während die andere Hälfte des Flansches 10 auf der gegenüberliegenden rechten Seite des Steges 34 auf eine neue Position verschoben und als Flansch 32 bezeichnet wurde. Die neue Position ist auf der Hälfte des Abstandes zwischen dem Flansch 9 und 33, wobei der Flansch 32 spiegelverkehrt, bzw. seitenvertauscht zum Steg 34 angeordnet ist. Der Flansch 32 hat vom Flansch 9 einen ungefähren Abstand 41 von 1 1 ,5/50 Anteilen, das entspricht der Steglänge 24 von 32/50 Anteilen, abzüglich der Flanschbreite 22.1 von 9/50 vom Flansch 10.
Die untere Tragplatte 31.2 bildet eine Standfläche 15 und die obere Tragplatte 31.1 eine Auflagefläche 16. Die beiden Tragplatten 31.1 , 31.2 weisen aufgrund der Anordnung der Flansche 9, 32, 33 und dem Steg 34, in Draufsicht 17.1. 17.2 von oben und unten auf das Eck-Tragwerkglied 30 betrachtet, die Form eines fünfarmigen Profils 35 auf. Die Form des fünfarmigen Profils 35 kann wie folgt beschrieben werden. Die Länge 21 des stirnseitig und senkrecht zu Ende des Steges 34 angeordneten Flansches 9 entspricht der Eck-Tragwerkgliedbreite 21 , die identisch mit den Abmessungen des Basis-Tragwerkgliedes 1 ist. D.h., die Flanschlänge 21 entspricht der Eck-Tragwerkgliedbreite 21 und ist analog der Basis- Tragwerkgliedbreite 21. Gleiches trifft auf die Flanschbreite 22.2 des Eck- Tragwerkgliedes 30, welche identisch mit der Flanschbreite 22.2 des Basis- Tragwerkglied 1 ist. Auch die Flanschbreite 22.1 des Flansches 33 der Tragplatte
31.1 des Eck-Tragwerkgliedes 30 ist identisch mit der Flanschbreite 22.1 der Tragplatte 2 des Tragwerkgliedes 1. Der dem Flansch 9 beim Eck-Tragwerkglied 30 gegenüber liegende und parallel beabstandete Flansch 33, ist genauso weit entfernt, wie der Flansch 10 vom Flansch 9 aus dem Basis-Tragwerkglied 1. Diese identischen Abstände und Abmessungen der Flansche 9 zu 10 und 9 zu 33 gewährleisten die Kompatibilität und Modularität der unterschiedlichen Tragwerkglieder 1 , 30 zueinander. Da der Abstand des Flansches 33 zum Flansch 9 im Eck-Tragwerkglied 30 identisch ist mit dem Abstand des Flansches 10 zum Flansch 9 im Basis-Tragwerkglied 1 , ist eine Kompatibilät und Modularität der unterschiedlichen Tragwerkglieder 1 , 30 untereinander gewährleistet. Aufgrund einer Stegverlängerung 40, weisen das Eck-Tragwerkglied 30 bzw. die Tragplatte 31.1,
31.2 jetzt eine Gesamtlänge 37 eines Eck-Tragwerkgliedes 30 in Z-Richtung 14 auf, die um ca. 1 1/50 Anteile länger ist als die Gesamtlänge 23 eines Basis- Tragwerkgliedes 1. Die Länge einer Tragplatte 31.1 , 31.2 wird aus der Einzellänge 38 eines Steges 34 und der Einzellänge 22.2, also der Breite 22.2 eines Flansches 9, gebildet. An den freien Enden der Flansche 9, 32, 33 und dem einen freien Ende 36 des Steges 34 der horizontalen Tragplatten 31.1 , 31.2, sind fünf, die Tragplatten 31.1 , 31.2 beabstandende Stützen 4, 5, 6, 7, 29, angeordnet. Auch das aus einem fünfarmigen Profil 35 bestehende Eck-Tragwerkglied 30 ist im Prinzip ein geometrischer Hohlkörper, der in waagerechter und senkrechter Richtung, analog
zum Basis-Tragwerkglied 1 , Öffnungen aufweist, die einen Hohlraum 20 bilden. Der Hohlraum 20 wird durch die fünf, symmetrisch in Y-Richtung 13 ausgerichteten und vertikal zueinander um die Längsachse Z 14 angeordneten Stützen 4, 5, 6, 7, 29 und die zwei horizontal beabstandeten Tragplatten 31.1, 31.2 gebildet. Der Abstand der Stützen 4, 5, 6, 7, 29 zueinander und somit die Größe des Hohlraumes 20 wird einerseits durch die Eck-Tragwerkglied breite 21 , die Eck-Tragwerkgliedlänge 37 und die Eck-Tragwerkgliedhöhe 26 bestimmt, wobei die Tragwerkgliedbreite 21 und - höhe 26 identisch mit den Abmessungen des Basis-Tragwerkgliedes 1 sind. Die Tragwerkgliedhöhe 26 des Eckelementes 30 wird wiederum bestimmt durch die Länge der Stützen 4, 5, 6, 7, 29, welche die beiden Tragplatten 31.1, 31.2 beabstanden. Auch die Länge der Stützen 4, 5, 6, 7, 29 des Eck-Tragwerkgliedes 30 sind identisch mit den Längen der Stützen 4, 5, 6, 7 des Basis-Tragwerkgliedes 1. Des Weiteren weisen die Stützen 4, 5, 6, 7, 29 an der vorderen- und hinteren Frontseite 19.1 , 19.2, sowie an den vorderen und hinteren Seitenflächen 18.1, 18.2, Anlageflächen 27 für Beplankungsmaterialien auf.
Auch die Dicke 39 einer Tragplatte 31.1 , 31.2 des Eck-Tragwerkgliedes 30 entspricht der Dicke 39 der Tragplatten 2, 3 des Basis-Tragwerkgliedes 1. In den Flanschen 9, 33, 34 und dem freien Ende 36 des Steges 34 sind ebenfalls Sackbohrungen 28 enthalten, welche der Aufnahme von Holzstiften (nicht dargestellt) dienen. Weitere Abmessungen des Eck-Tragwerkgliedes 30, die hier nicht aufgeführt sind, entsprechen den Abmessungen des Basis-Tragwerkgliedes 1. Z. B. ist der Abstand der drei Stützen 4, 6, 7 zueinander im Eck-Tragwerkglied 30 identisch dem Abstand im Basis-Tragwerkglied 1 , nur die Stütze 5 wurde neu positioniert und eine weitere Stütze 29 wurde hinzugefügt, um die Eigenschaften eines Eck-Tragwerkgliedes 30 zu erfüllen. Die Hinzufügung einer weiteren Stütze 29 wurde möglich, weil der Steg 34 verlängert wurde. Die Stegverlängerung 40 bildet das Kopfende 42 eines Eck- Tragwerkgliedes 30.
Bezugszeichenliste
1 Tragwerkglied 27 Anlagefläche
2 Tragplatte oben (v.1 ) 28 Sackbohrungen
3 Tragplatte unten (v.1 ) 29 Stütze (v.30)
4 Stütze 30 Eck-Tragwerkglied
5 Stütze 31 .1 Tragplatte (oben)
6 Stütze 31.2 Tragplatte (unten)
7 Stütze 32 Flansch (v.30)
8 Doppel-T-Profil 33 Flansch (v.30)
9 Flansch (v.1 ) 34 Steg (v.30)
10 Flansch (v.1 ) 35 fünfarmiges Profil
1 1 Steg (v.1 ) 36 freies Ende (v.34)
12 X-Achse (waagerecht) 37 Gesamtlänge (v.30)
13 Y-Achse (senkrecht) 38 Steglänge (v.30)
14 Z-Achse (Längsachse) 39 Dicke (v.2,3,31 .1 ,31 .2)
15 Standfläche (Unterseite) 40 Stegverlängerung (v.30)
16 Auflagefläche (Oberseite 41 Abstand (v.9 zu 32)
17.1 Draufsicht (oben) 42 Kopfende (v.30)
17.2 Draufsicht (unten) 43
18.1 Seitenansicht (links) 44
18.2 Seitenansicht (rechts) 45
19.1 Frontansicht (vorne) 46
19.2 Frontansicht (hinten) 47
20 Hohlraum 48
21 Flanschlänge (Tragwerkgliedbreite) 49
22.1 Flanschbreite (v.10) 50
22.2 Flanschbreite (v.9 ) 51
23 Tragwerkgliedlänge 52
24 Steglänge (v.1 ) 53
25 Stegbreite (v.1 , 30) 54
26 Tragwerkgliedhöhe 55