Die Erfindung betrifft ein Holzbauelement für die Herstellung flächiger Konstruktionen gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. 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. Viele der bekannten Bauelemente wurden für Wandkonstruktionen eingesetzt.
Durch die EP-A 115 371 ist ein Holzbauelement bekanntgeworden, das aus zwei parallelen, durch Seitenwände verbundenen Planken besteht. Die Verbindung einzelner Elemente erfolgt ohne Leim oder Schrauben und dergleichen, einzig mit Hilfe von zwischen die Elemente eingeschobenen Profilstäben. Die Planken selbst bleiben dabei an ihren Längsseiten ohne stabile Verbindung, so dass sich diese Elemente für den Bau belastbarer und kompakter Platten nicht gut eignen. Ausserdem können sich durch Materialschwund, usw. Zwischenräume zwischen den einzelnen Planken bilden, welche die statischen Eigenschaften beeinträchtigen und welche bezüglich Wärme- und Schalldämmung sehr ungünstig sind.
Es ist daher 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 Eigenschaften bezüglich Statik, Wärmedämmung und Schalldämmung aufweisen soll. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Holzbauelement gelöst, das die Merkmale von Anspruch 1 aufweist. Dieses Element ist besonders verwindungssteif und die einzelnen Hohlkörper lassen sich nach der Art einer Bodenkonstruktion aneinander reihen und miteinander verbinden, so dass sie ein äusserst stabiles Flächengebilde mit beidseitig sichtbarer Schalung bilden. Dieses Flächengebilde kann statisch als Scheibe oder als Platte eingesetzt werden.
Die zwischen den äusseren Planken liegende innere Planke mit den versetzten Seitenwänden ergibt optimale Eigenschaften bezüglich Wärme- und Schalldämmung. Durch die so erzwungene Umlenkung der Schallwellen kann sich der Schall nicht geradlinig in tragenden Bauteilen fortsetzen, was sich auf die Schalldichtigkeit günstig auswirkt. Der unterschiedliche Faserverlauf einer äusseren Planke im Vergleich zu den übrigen Planken bewirkt ein vorteilhaftes Verhalten bezüglich Materialschwund und Steifigkeit.
Die Verbindungsmittel sind 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.
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.
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.
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.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Zeichnungen dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigen:
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 Querverbindungsmittein sind in den Seitenwänden 3, wie strichpunktiert angedeutet, Oeffnungen 7 vorgesehen. Im Bereich dieser .Oeffnungen ist im Innern jeweils ein Versteifungsklotz 9 angeordnet, wobei sich die Oeffnungen 7 auch durch diesen Versteifungsklotz erstrecken.
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.
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 Oberfiächenkonfiguration 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.
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.
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.
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.
Die einzelnen Stösse 14 können ebenfalls Nut und Feder bzw. Nut und Kamm aufweisen und zusätzlich verleimt sein.
Gerade bei Ausschnitten 13, welche statisch gewisse Probleme verursachen können, ist der Einbau der Profile 8 sinnvoll.
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.
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.
Beim Hohlkörper 1' ist zwischen der inneren Planke 15 und der äusseren Planke 2 nur eine etwa quadratische Seitenwand angeordnet.
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 Faserveriauf 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.
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.
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.
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.
Der in Figur 8 dargestellte Hohlkörper unterscheidet sich von den in Figur 7 dargestellten durch die Anordnung der Seitenwände und die Art der Verbindungsmittel.
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.
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.
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.