Holzbauelement für die Herstellung flächiger Konstruktionen

Abstract

 Das Element besteht aus einem kastenförmigen Hohlkörper (1), der aus zwei parallelen Planken (2) und Seitenwänden (3) gebildet wird. Die Verbindung der Hohlkörper erfolgt an den Längsseiten der Planken (2) über eine Nut-Kamm- (4, 5) oder eine Nut-Feder-Verbindung. Als zusätzliche Ver­steifung sind im Innern des Hohlkörpers Querwände (6) angeordnet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Holzbauelement für die Herstel­lung flächiger Konstruktionen. Derartige Bauelemente sind an sich bereits seit Jahrzehnten bekannt. Sie haben den Vorteil, dass sie vorfabriziert werden können und erst unmittelbar am Bauwerk zusammengefügt werden, was eine rationelle Arbeitsweise ermöglicht. Die meisten bekannten Bauelement wurden für Wandkonstruktionen eingesetzt.

[0002] Die DE-A-450 572 zeigt beispielsweise eine Platte zur Bildung von Hohlwänden, die aus einem auf beiden Seiten mit einer Schalung versehenen Rost besteht. Die Rost-Kon­struktion ist jedoch aufwendig, da die einzelnen Stäbe an den Kreuzungsstellen geschlitzt werden müssen. Ausserdem eignet sich diese Platte nicht für den Bau selbsttragender Bodenkonstruktionen.

[0003] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein vorfabrizierbares Holzbauelement zu schaffen, mit dem sowohl Wand- als auch Bodenkonstruktionen auf einfachste Weise rationell gebaut werden können, wobei das Element optimale statische Eigen­schaften aufweisen soll. Diese Aufgabe wird erfindungsge­mäss mit einem Holzbauelement gelöst, das die Merkmale von Anspruch 1 aufweist. Wenn der Hohlkörper einen etwa recht­eckigen Querschnitt aufweist und aus zwei parallelen, die Oberfläche der flächigen Konstruktion bildenden Planken gefertigt ist, welche mittels Seitenwänden verbunden sind, entsteht eine besonders verwindungssteife Konstruktion. Wenn der Querschnitt etwa trapezförmig ausgebildet ist, lassen sich mit den Hohlkörpern gewölbte Gebilde bauen. Die einzelnen Hohlkörper lassen sich nach der Art einer Bohlenkonstruktion aneinander reihen und bilden so ein äusserst stabiles Flächengebilde mit beidseitig sichtbarer Schalung. Dieses Flächengebilde kann statisch als Scheibe oder als Platte eingesetzt werden.

[0004] Eine besonders stabile Konstruktion lässt sich erzielen, wenn zwischen den die Oberfläche der flächigen Konstruk­tionen bildenden äusseren Planken wenigstens eine, parall zu diesen angeordnete innere Planke vorgesehen ist und wenn äussere und innere Planken mittels Seitenwänden ver­bunden sind. Wenn die so gebildeten Hohlräume mit einem Dämmstoff ausgefüllt werden, können äusserst günstige Wärmeleitzahlen erreicht werden.

[0005] Eine zusätzliche Schalldämmung kann erreicht werden, wenn die Seitenwände auf beiden Seiten einer inneren Planke versetzt zueinander angeordnet sind. Durch die so erzwun­gene Umlenkung der Schallwellen kann sich der Schall nicht geradlinig in tragenden Bauteilen fortsetzen, was sich auf die Schalldichtigkeit günstig auswirkt.

[0006] Wenn der Faserverlauf wenigstens einer äusseren Planke quer zum Faserverlauf der übrigen Planken angeordnet ist, wird ein vorteilhaftes Verhalten bezüglich Materialschwund und Steifigkeit erzielt.

[0007] Vorzugsweise sind die Verbindungsmittel an den Längsseiten der Planken angeordnet, wobei die Planken mit wenigstens einer Nut und/oder mit wenigstens einem Kamm versehen sein können. Die einzelnen Planken der Hohlkörper sind dadurch über konventionelle Brettverbindungen miteinander verbun­den, so dass die flächige Konstruktion kräftemässig eine kompakte Oberfläche aufweist.

[0008] Die Verwindungssteifheit des Hohlkörpers kann weiter ver­bessert werden, wenn er mit im Abstand angeordneten Quer­wänden im Innern versteift ist. Je nach Anzahl und Dimen­sionierung dieser Querwände können die statischen Eigen­schaften erheblich verbessert werden, so dass annähernd die statischen Werte eines massiven Balkens mit gleichem Querschnitt erreicht werden können.

[0009] Quer zum Hohlkörper verlaufende Biegekräfte sowie Schub­kräfte zwischen den einzelnen Hohlkörpern können besonders vorteilhaft aufgenommen und übertragen werden, wenn an den Seitenwänden der Hohlkörper Oeffnungen für die Aufnahme von mehrere Hohlkörper durchdringende Querverbindungsmit­tel vorgesehen sind. Diese Querverbindungsmittel sind vorzugsweise eingeschobene oder eingeleimte Profile aus Holz, Metall oder Kunststoff. Mit den Querverbindungsmit­teln können die einzelnen Hohlkörper gegeneinander gespannt werden, so dass zwischen den Planken auch unter Kräfteeinfluss keine Verschiebung mehr entstehen kann. Ausserdem entsteht dadurch eine orthotrope Tragwirkung.

[0010] Besonders vorteilhaft haben die Oeffnungen die Kontur eines Kreises oder sich überlappender Kreise. Derartige Oeffnungen können auf einfachste Weise ausschliesslich durch Bohren hergestellt werden, was eine rationelle Fer­tigung erlaubt. Je nach der Höhe des Hohlkörpers können zur Bildung einer Oeffnung mehrere sich überlappende Boh­rungen angebracht werden. Die Fertigung passender Profile aus Holz oder Metall ist vergleichsweise einfach und preiswert, zumal derartige Profile in grösseren Mengen benötigt werden. Die Oeffnungen können im übrigen auch Leitungen aller Art, wie z.B. Wasserleitungen, Stromlei­tungen usw. aufnehmen.

[0011] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Zeichnun­gen dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zei­gen:

Figur 1 den Endabschnitt eines einzelnen Hohlkörpers mit teilweise aufgeschnittener Seitenwand,

Figur 2 eine Ansicht der Stirnseite mehrerer verbundener Hohlkörper,

Figur 3 eine Draufsicht auf die Konstruktion gemäss Figur 2 mit teilweise aufgeschnittenen Planken,

Figur 4 einen Schnitt durch die Längsseite eines Hohl­körpers,

Figur 5 einen Querschnitt durch ein abgewandeltes Aus­führungsbeispiel der Erfindung,

Figur 6 eine Draufsicht auf eine Konstruktion mit Stoss­verbindungen,

Figur 7 einen Querschnitt durch abgewandelte Ausfüh­rungsbeispiele mit inneren Planken und Dämm­stoffüllung, und

Figur 8 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausfüh­rungsbeispiel mit innerer Planke.

[0012] Wie in Figur 1 dargestellt, besteht ein einzelner Hohlkör­per 1 im wesentlichen aus zwei parallelen Planken 2, die über Seitenwände 3 miteinander verbunden sind. Die Planken 2 weisen an den Längsseiten je eine Nut 4 bzw. einen Kamm 5 auf. Die so gebildeten kastenförmigen Hohlkörper können eine Baulänge von mehreren Metern aufweisen. Zur Verbesse­rung der statischen Eigenschaften sind im Innern Querwände 6 vorzugsweise in regelmässigen Abständen angeordnet. Zur Aufnahme von durchgehenden Querverbindungsmitteln sind in den Seitenwänden 3, wie strichpunktiert angedeutet, Oeff­ nungen 7 vorgesehen. Im Bereich dieser Oeffnungen ist im Innern jeweils ein Versteifungsklotz 9 angeordnet, wobei sich die Oeffnungen 7 auch durch diesen Versteifungsklotz erstrecken.

[0013] Die einzelnen Holzteile werden vorzugsweise miteinander verleimt. Je nach Bestimmungszweck der Hohlkörper können verschiedene Materialien eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft können Biegekräfte in der X-Achse aufgenommen werden, wenn die Seitenwände 3 aus Schichtholz gefertigt sind, wobei die Schichtung ersichtlicherweise quer zu den Planken 2 verlaufen muss. Wenn beispielsweise bei einer Bodenkonstruction die Planken in der Z-Achse nicht schwin­den dürfen, wird vorzugsweise ein Sperrholz eingesetzt, welches sowohl eine Furnierplatte als auch eine Tischler­platte sein kann. Es ist auch ohne weiteres möglich, das Holzbauelement in der X-Achse zu biegen, um z.B. ein bogenförmiges Gebilde bauen zu können.

[0014] Die Bildung einer flächigen Konstruktion aus den einzelnen Hohlkörpern ist aus den Figuren 2 bis 4 ersichtlich. Wie Bohlen werden die Hohlkörper aneinander geschichtet, wobei sowohl tragfähige Bodenkonstruktionen als auch Wände gebaut werden können. Die einzelnen Planken 2 greifen an den Längsseiten ineinander, wobei selbstverständlich alle bekannten Brettverbindungen wie z.B. Dübeln, Spunden, Fälzen oder Federn eingesetzt werden können. Zur Erzielung eines dekorativen Effekts beispielsweise an einer Aussen­wand können die Planken auf einer Seite eine bestimmte Oberflächenkonfiguration aufweisen. Zum gleichen Zweck kann an den Verbindungsstellen auf einer Seite eine Aus­kehlung vorhanden sein, so dass die einzelnen Planken deutlich sichtbar voneinander abgesetzt sind.

[0015] Quer durch die einzelnen Hohlkörper sind in bestimmten Abständen Profile 8 durchgeführt und in die Oeffnungen 7 in den Seitenwänden 3 bzw. in den Versteifungsklötzen 9 eingeleimt. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, können die Profile 8 über Keilverbindungen 11 in Längsrichtung mit­einander verbunden werden. Das Profil 8 kann in der ent­sprechenden Kontur aus einem Massivholzstab herausgefräst sein, oder es kann auch beispielsweise aus Aluminium gezo­gen werden. Die Kontur sich überlappender Kreise der Oeff­nungen 7 erlaubt ein Bohren der Oeffnungen, womit das Fräsen von Schlitzen usw. vermieden wird.

[0016] Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem beide Längsseiten der Planken eine Nut 4 aufweisen und die Verbindung über eine Feder 12 erfolgt. Auf einer Planke ist zusätzlich eine wärmedämmen­de Schicht 10 angeordnet, die selbstverständlich auch eine schall- oder feuerhemmende oder einfach eine dekorative Schicht sein kann. Dadurch werden die Montagearbeiten am Bauwerk selbst ersichtlicherweise auf ein Minimum redu­ziert. Die Fertigung der Elemente erfolgt kostengünstig auf industrielle Weise und die Handwerksarbeiten reduzie­ren sich praktisch auf die Montage. Auch der Transport auf die Baustelle kann dadurch wesentlich erleichtert werden. Es hat sich erwiesen, dass beispielsweise Bodenkonstruk­tionen aus den erfindungsgemässen Hohlkörpern bei gleichen statischen Eigenschaften kostengünstiger sind als Beton­konstruktionen. Bei einer Bodenkonstruktion können bei­spielsweise die oberen Planken unmittelbar geschliffen und versiegelt werden, ohne dass ein zusätzliches Parkett aufgelegt werden muss. Weitere Vorteile mit den erfin­dungsgemässen Hohlkörpern können erzielt werden, wenn die Hohlräume mit einem Dämmstoff gefüllt werden. Es wäre z.B. möglich, die Hohlräume mit Kunststoff auszuschäumen. Dadurch können die ohnehin schon guten Wärmedämmeigen­schaften des Holzes am Bauelement noch verbessert werden. Die Hohlräume können auch mit einer an sich bekannten Latent-Wärmespeichermasse gefüllt werden, was besonders für den Bau von Aussenwänden vorteilhaft wäre. Derartige Latent-Wärmespeichermassen wie z.B. auf der Basis von Glaubersalz haben bekanntlich die Eigenschaft, bis zu einem bestimmten Temperaturniveau Wärme zu speichern und beim Absinken der Temperatur wieder abzugeben, wobei in der Regel eine Aenderung des Aggregatzustandes erfolgt.

[0017] Figur 6 zeigt eine Draufsicht auf einen Boden, bestehend aus einzelnen Hohlkörpern 1, der z.B. einen Ausschnitt 13 für einen Treppenaufgang aufweist. Die einzelnen Stoss­stellen 14 sind versetzt zueinander angeordnet, womit eine hohe Stabilität erreicht wird. Besonders deutlich ist hier die Elementbauweise sichtbar, mit der Böden unabhängig von der Grundfläche mit den gleichen Elementen gebaut werden können.

[0018] Die einzelnen Stösse 14 können ebenfalls Nut und Feder bzw. Nut und Kamm aufweisen und zusätzlich verleimt sein.

[0019] Gerade bei Ausschnitten 13, welche statisch gewisse Pro­bleme verursachen können, ist der Einbau der Profile 8 sinnvoll.

[0020] Figur 7 zeigt einen Querschnitt durch zwei abgewandelte Ausführungsbeispiele eines Hohlkörpers 1 und 1'. In beiden Fällen ist zwischen den äusseren Planken 2 eine innere Planke 15 angeordnet, die über die Seitenwände 3, 3' mit den äusseren Planken verbunden ist. Alle Planken sind an den Längsseiten mittels Federn 12 miteinander verbunden, so dass die Planken benachbarter Hohlkörper eine durchge­hende Schicht bilden.

[0021] Sie Seitenwände 3' sind an der inneren Planke 15 gegenüber den Seitenwänden 3 versetzt angeordnet. Damit werden gute Schalldämmeigenschaften erzielt, da sich der Körperschall nicht geradlinig ausbreiten kann.

[0022] Beim Hohlkörper 1' ist zwischen der inneren Planke 15 und der äusseren Planke 2 nur eine etwa quadratische Seiten­wand angeordnet.

[0023] Der Faserverlauf der äusseren Planken 2 ist etwa quer zu demjenigen der inneren Planke 15 und der äusseren Planke 2' angeordnet. An einer Aussenwand können die äusseren Planken 2 beispielsweise einen liegenden Faserverlauf aufweisen, so dass die wetterseitigen Planken unter den Witterungseinflüssen schwinden können, während die restli­chen Planken mit senkrechtem Faserverlauf praktisch keine Massänderungen erfahren. Durch diese gesperrte Anordnung wird eine äusserst stabile Konstruktion erreicht, so dass Querverbindungsmittel ganz entfallen können.

[0024] Die einzelnen Hohlräume sind mit einem geeigneten Dämmate­rial 16 gefüllt. Die Lagen zwischen zwei benachbarten Hohlkörpern werden dabei bei der Montage eingelegt. Beim Dämmaterial kann es sich um Kork, Steinwolle oder derglei­chen handeln.

[0025] Bei Seitenwänden kann eine äussere Planke 2' mit paralle­len Leisten 17 zur Aufnahme von Wandelementen 18 versehen sein. Als Wandelemente können z.B. Spanplatten, Gipsplat­ten oder dergleichen dienen. Der Hohlraum 19 zwischen Wandelement 18 und Planke 2' kann zur Durchführung von Leitungen verwendet werden und zusätzlich ebenfalls iso­liert werden.

[0026] Selbstverständlich kann die Dimension der einzelnen Bau­teile sowie deren Distanz zueinander jeweils den speziel­len Bedürfnissen angepasst werden. Alle Teile sind vor­zugsweise miteinander verleimt. Die Länge der Hohlkörper 1 bzw. 1' wird ebenfalls dem Anwendungszweck angepasst und kann in bestimmten Fällen mehrere Meter betragen. Es wäre auch denkbar, mehrschichtige Hohlkörper mit mehreren inne­ren Planken herzustellen.

[0027] Der in Figur 8 dargestellte Hohlkörper unterscheidet sich von den in Figur 7 dargestellten durch die Anordnung der Seitenwände und die Art der Verbindungsmittel.

[0028] Anders als beim Hohlkörper 1 in Figur 7 sind die Seiten­wände 3 gegenüber den Seitenwänden 3' nach innen versetzt. Die äussere Planke 2 mit in der Längsrichtung des Hohlkör­pers verlaufenden Fasern ist mit einem Kamm 20 und mit einer Nut 21 versehen. Benachbarte äussere Planken 2 kön­nen derart ineinandergreifen, werden jedoch nicht kraft­schlüssig verbunden, so dass eine Breitenänderung der Planke möglich ist.

[0029] Dagegen sind die Längsseiten der inneren Planke 15 und der äusseren Planke 2', deren Faserverlauf quer zu demjenigen der äusseren Planke 2 angeordnet ist, mit einem Doppelkamm 22 bzw. mit einer Doppelnut 23 versehen. An diesen Längs­seiten werden die benachbarten Planken verleimt, wobei die Doppelkamm/Doppelnut-Verbindung eine besonders grosse Leimfläche ergibt, was die Uebertragung hoher Kräfte er­laubt.

[0030] Zur Verdeutlichung des gesperrten Faserverlaufs zwischen den Planken 2' und 15 einerseits und der Planke 2 anderer­seits wurden an der Schnittfläche die Holzfasern schema­tisch dargestellt. Alle Einzelkomponenten eines Hohlkör­pers sind miteinander verleimt.

Ansprüche

1. Holzbauelement für die Herstellung flächiger Konstruk­tionen, dadurch gekennzeichnet, dass es als kastenför­miger, prismatischer Hohlkörper (1) ausgebildet ist, der an einander gegenüberliegenden Längsseiten mit Mitteln zum formschlüssigen Verbinden mit benachbarten Hohlkörpern versehen ist.

2. Holzbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, dass der Hohlkörper einen etwa trapezförmigen Querschnitt aufweist und aus wenigstens zwei paralle­len, die Oberfläche der flächigen Konstruktionen bil­denden Planken (2) gefertigt ist, welche mittels Sei­tenwänden (3) verbunden sind.

3. Holzbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, dass der Hohlkörper einen etwa reckteckigen Quer­schnitt aufweist und aus wenigstens zwei parallelen, die Oberfläche der flächigen Konstruktionen bildenden Planken (2) gefertigt ist, welche mittels Seitenwänden (3) verbunden sind.

4. Holzbauelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­zeichnet, dass zwischen den die Oberfläche der flächi­gen Konstruktionen bildenden äusseren Planken (2) wenigstens eine, parallel zu diesen angeordnete innere Planke (15) vorgesehen ist, und dass äussere und inne­re Planken mittels Seitenwänden verbunden sind.

5. Holzbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­net, dass die Seitenwände auf beiden Seiten einer inneren Planke versetzt zueinander angeordnet sind.

6. Holzbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­net, dass der Faserverlauf wenigstens einer äusseren Planke (2) quer zum Faserverlauf der übrigen Planken angeordnet ist.

7. Holzbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (4, 5) an den Längsseiten der Planken (2) angeordnet sind.

8. Holzbauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­net, dass die Planken (2) mit wenigstens einer Nut (4) und/oder mit wenigstens einem Kamm (5) versehen sind.

9. Holzbauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­net, dass der Hohlkörper (1) mit im Abstand angeordne­ten Querwänden (6) im Innern versteift ist.

10. Holzbauelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­net, dass in den Seitenwänden (3) Oeffnungen (7) für die Aufnahme von mehrere Hohlkörper durchdringende Querverbindungsmittel (8) vorgesehen sind.

11. Holzbauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­net, dass im Bereich der Oeffnungen (7) der Hohlkörper (1) im Innern mit einem Versteifungsklotz (9) ausge­füllt ist, und dass sich die Oeffnungen durch den Versteifungsklotz fortsetzen.

12. Holzbauelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnungen (7) die Kontur eines Kreises oder sich überlappender Kreise aufwei­sen.

13. Holzbauelement nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Querverbindungsmittel (8) in die Oeffnungen (7) eingebrachte Profile sind.

14. Holzbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine äussere Planke mit einer wärme- und/oder schall- und/oder feuerhemmenden Schicht versehen ist.

15. Holzbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (1) mit einem Dämmstoff gefüllt ist.

16. Holzbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper mit einer Latent-Wärmespeichermasse gefüllt ist.

17. Holzbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (3) aus Schichtholz gefertigt sind.

18. Holzbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Plan­ken aus Sperrholz gefertigt ist.

19. Holzbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine äussere Planke mit parallelen Leisten zur Aufnahme von Wandelementen versehen ist, wobei zwischen Planke und Wandelement ein Hohlraum gebildet wird.

Zeichnung