Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von Bauwerken und Gebäuden nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. einem zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Modul, üblicherweise aus armiertem Massivbeton, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Die Anwendung einer modularen Bautechnik ist in vielfacher Weise bekannt, wobei insbesondere vorgefertigte, schachtelartige Massivbetonmodule hauptsächlich im Garagenbau oder als flache Platten bei Wand-, Boden- und Deckenkonstruktionen von Gebäuden eingesetzt werden.
In diesem Zusammenhang ist es auch schon bekannt, Einzelmodule, die beispielsweise aus einer Betonbodenplatte und einer Betondeckplatte bestehen, die über seitliche Wände oder auch nur Vertikalstützen miteinander verbunden sind, unter Zugrundelegung eines Stahlrahmens herzustellen, wobei der Stahlrahmen die Abmessungen vorgibt und die Wände, die auch fehlen können, dann entweder mittels Betonteilen, aber auch unter Verwendung von Holzteilen oder durch Leichtbauelemente speziell für solche Bauwerke, die keinen feuerpolizeilichen Bedingungen unterworfen sind, ausgefacht werden können.
Bei solchen Modulen wird die Stahlkonstruktion als äußerer und im übrigen auch sichtbarer Rahmen wegen ihrer perfekten Maßgenauigkeit eingesetzt, wodurch beispielsweise bei jedem Modul acht Auflagepunkte gebildet werden, an denen diese dann aufeinandergesetzt werden können. Die Verbindung der einzelnen aufeinander oder nebeneinander angeordneten Modulen erfolgt dann üblicherweise mit sogenannten "Twist-und-Lock-Verbindungen". Allerdings ist eine mehrgeschossige Bauweise unter Zugrundelegung solcher mit einem Stahlkorsett versehener Module aus feuerpolizeilichen Gründen beispielsweise in Deutschland nicht zulässig, hauptsächlich auch, weil die Stahlarmierung nach außen hervortritt. Andererseits beruht aber die Maßgenauigkeit der üblicherweise verwendeten Module und der später aus diesen hergestellten Gebäuden gerade auf dem Stahlrahmen, der insofern als bisher unverzichtbar beurteilt worden ist.
Problematisch bei der bisherigen modularen Bauweise ist ferner noch, daß man nicht in der Lage ist, unterschiedliche Bauhöhen bei mehreren Stockwerken vorzusehen, da man starr an die durch die Stahlkonstruktion vorgegebene Bauhöhe des einzelnen Moduls gebunden ist, also in der Grundkonzeption keine Flexibilität hat. So ist es auch ausgeschlossen, zwischen den einzelnen Modulen Zwischenräume anzubringen oder in geeigneter Weise auszunutzen, abgesehen davon, daß die jeweils für den Stahlrahmen verwendeten, üblicherweise hohlen Stahlrohre nicht selten mit Flüssigkeiten in Berührung kommen können, da ein vollkommen dichter Verschluß schwierig herzustellen ist und über längere Zeiträume Regenwasser in nach außen freiliegende Rohre eindringen kann, die dann korrodieren.
Aus der DE-A-29 26 969 ist eine vorgefertigte Bauzelle in Form eines Hohl-Parallelepipeds zur Bildung von Wohnkomplexen bekannt, bei der die einzelnen Bauzellen mittels Verbindungselementen, welche vorzugsweise an den Rändern, Ecken u.dgl. der Elemente angeordnet sind, miteinander verbunden werden. Die Verbindungselemente bestehen einerseits aus einem herausragenden, stumpfkegelförmigen oder halbkugelförmigen Teil und andererseits aus einem Teil mit einer Vertiefung, die sich mit dem herausragenden Teil ergänzt.
Zur Herstellung eines Gebäudes werden die einzelnen Bauzellen jeweils senkrecht zueinander gestellt, wobei die einzelnen Verbindungselemente ineinander gefügt werden.
Außerdem sind aus der DE-A-30 03 571 ebenfalls vorgefertigte Elemente zum schnellen Erstellen von Gebäuden bekannt, die in Form von Plinthen, Trägern, ganzen Wohnräumen u.dgl. ausgebildet sind. Die Träger weisen jeweils Ausnehmungen und Vorsprünge auf, die zur Montage der Elemente ineinander fügbar sind.
Nachteilig bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Gebäuden in Modulbauweise sowie bei den vorgefertigten Modulen oder Bauzellen ist es, daß keinerlei Querverbindung zwischen den einzelnen Modulen, insbesondere im Deckenbereich vorgesehen sind. Zwar sind bei aus dem Stand der Technik bekannten Modulen aufgrund der ineinander passenden Verbindungselemente gute Verbindungen in Vertikalrichtung der Gebäude zu erzielen, jedoch ist keinerlei Verbindung der einzelnen Module untereinander in Horizontalrichtung, insbesondere im Deckenbereich des Gebäudes vorgesehen. Dies hat in nachteiliger Weise zur Folge, daß beispielsweise am Gebäude angreifende Scherkräfte, wie sie durch Windbeaufschlagung des gesamten Gebäudes entstehen können, nicht in optimaler Weise abgefangen und abgeleitet werden können und hierdurch das gesamte Gebäude an Stabilität verliert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Herstellung von Gebäuden oder Bauwerken, insbesondere Wohnhäusern eher einfacher Art dort zu ermöglichen, wo aus beliebigen Gründen, beispielsweise aufgrund von Naturkatastrophen wie Überschwemmungen oder Erdbeben oder auch durch Kriegseinwirkung schnell eine größere Anzahl von Wohneinheiten erstellt werden muß, die bei einwandfreier Statik auch höheren Komfortansprüchen genügen. Insbesondere soll die Aufgabe gelöst werden, die Statik der aus den einzelnen Modulen aufgebauten Gebäude weiter dahingehend zu verbessern, auch Scherkräfte, wie sie beispielsweise durch eine Beaufschlagung mit starkem Wind des Gebäudes entstehen können, abzufangen und abzuleiten.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und hat den Vorteil, daß durch die maßgenau gefertigten Module und die durch die Erfindung gelieferte Grundkonzeption durch Übereinander- und Nebeneinanderstellen einer Vielzahl vorgefertigter Module oder Raumzellen, welche in vertikaler Richtung durch eine Art an sich bekannter Stecktechnik miteinander verbunden und ausgerichtet werden, eine rasche Herstellung einer größeren Anzahl von Wohneinheiten möglich ist, wobei die entsprechenden Häuser auch von ungeübterem Personal erstellt werden können, da die Vorfertigung der üblicherweise aus Stahlbeton bestehenden Module mit Hilfe moderner Fertigungsanlagen zentral oder auch unmittelbar an einer dann sinnvollerweise größeren Baustelle erfolgen kann.
Bei nebeneinander angeordneten Modulen weist der Deckenbereich jeweils eine zentrale Mulde oder Absenkung auf, so daß, beispielsweise wie bei Flachdächern an sich üblich, eine Umrandung oder umlaufende Randkante gebildet ist, die aber durch eingesetzte, insofern aufeinander ausgerichtete Öffnungen bildende Hülsen bei nebeneinandergestellten Modulen für eine Durchgängigkeit sorgt, die nicht nur beispielsweise für eine Regenwasserabfuhr günstig ist, sondern insbesondere gleichzeitig auch dazu ausgenutzt werden kann, feste Querverbindungen zwischen den Modulen jeweils im Deckenbereich vorzunehmen, so daß beliebige sonstige Krafteinwirkungen, beispielsweise Scherkräfte u.dgl. aufgefangen werden können.
Besteht also das Grundprinzip der Erfindung darin, daß die Module in der Vertikalen durch Steckung und gleichzeitig in der Horizontalen durch Hülsen miteinander verbunden werden, so beruhen Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung, die Gegenstand der Unteransprüche sind, darauf, daß es beispielsweise durch einen vorgefertigten Fundamentrahmen möglich ist, diesen hochgenau horizontal auszurichten und in vorgefertigte, gegebenenfalls teilweise schon mit Magerbeton ausgefüllte Gräben einzusetzen, wobei dann dieser vorgefertigte Fundamentrahmen seinerseits wieder schon die erste Ebene der insofern das Erdgeschoß bildenden Modulreihe ebenfalls durch Steckung aufnimmt.
Hierzu weisen in einer Ausgestaltung der Erfindung Module und der Fundamentrahmen, vorzugsweise in den Eckbereichen komplementäre Steckfassungen auf, beispielsweise in Form zapfenartiger Vorsprünge, die in entsprechende Ausnehmungen eingreifen. Gebildet werden diese Zapfen und Ausnehmungen durch Kopf- bzw. Fußplatten, die in die Eckbereiche der Module oben und unten bzw. des Fundamentrahmens dann lediglich oben eingesetzt und in geeigneter Weise, beispielsweise durch eine in den Stahlbeton reichende Ankerschlaufe, verankert sind.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung und Verbesserungen sind dann Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, maßgenau gefertigte Einzelmodule durch eine Steckbauweise übereinanderzustapeln, so daß die Maßgenauigkeit auch bei dem fertigen Gebäude eingehalten wird, wobei die Erfindung ferner darauf gerichtet sind, die Steckbauweise auch im Ubergangsbereich zwischen einem ebenfalls vorgefertigten Fundamentrahmen und auf diesem aufgesetzten unteren Modul zu realisieren und schließlich noch die Möglichkeit geboten wird, eine Querverbindung nebeneinander angeordneter Module durch Einstecken und Verbinden von Rohren o.dgl. jeweils im Deckenrandbereich aneinandergrenzender Module vorzunehmen.
In Fig. 1 ist die Grundkonzeption eines nur teilweise dargestellten Gebäudes 10 gezeigt, bestehend aus einer unteren Reihe nebeneinandergestellter Module 11a, 11b und auf dieser Modulreihe aufgesetzten oberen, nur teilweise dargestellten Modulen 12a, 12b, wobei die untere Modulreihe selbst wieder auf vorgefertigten Fundamentrahmen 13a, 13b aufsitzt.
Die Verbindung der einzelnen Komponenten einschließlich der jedem Modul einzeln zugeordneten Fundamentrahmen 13a, 13b erfolgt in der vertikalen Richtung nach Art einer Steckbauweise, wobei jeweils zapfenartig wegstehende Vorsprünge 14 von entsprechenden Ausnehmungen 15 aufgenommen werden.
Bevorzugt befinden sich die Zapfen/Ausnehmungen-Steckverbindungen an den jeweiligen Eckpunkten von Modulen, bei diesen jeweils oben und unten, während die Fundamentrahmen 13a, 13b lediglich nach oben wegstehende Zapfen 14 aufweisen.
Dabei kann Art und Aufbau der Zapfen sowie die entsprechenden Ausnehmungen so getroffen sein, wie in der deutschen Patentanmeldung P 41 15 643.9 entsprechend DE-OS 41 15 643, deren Priorität in Anspruch genommen ist, beschrieben.
Jede Ausnehmung und jeder Zapfen wird dabei von einer entsprechenden Kopf- bzw. Fußplatte 16 (siehe Fig. 5) gebildet, die entweder den bei der bevorzugten Bauweise nach oben vorspringenden Zapfen 14 in ihrer Außenkontur bildet oder die gestrichelt angedeutete Ausnehmung 15 aufweist und die an den jeweils übereinstimmenden Punkten von übereinanderzustellenden Modulen und Fundamentrahmen, also speziell den Eckbereichen fest mit diesen verbunden ist, und zwar durch mindestens teilweises Einsetzen und Verbinden mit dem Fundamentrahmen und Module bildenden Stahlbeton.
Zu diesem Zweck kann jede Kopf- oder Fußplatte 16 zur Erzielung einer festen Verankerung in dem sie umgebenden Material von Moduleckbereich oder Fundamentrahmeneckbereich eine Ankerschlaufe 16a aufweisen, die auch mit weiteren Armierungen im Modul- und Fundamentrahmenbereich verbunden sein kann.
Da bei der Vorfertigung der jeweiligen Module bzw. Fundamentrahmen die Kopf- und Fußplatten hochgenau positioniert werden können, sichert diese Steckbauweise auch die Maßhaltigkeit des so hergestellten Gebäudes insgesamt.
Einen neuen Weg bestreitet die Erfindung auch bei der Herstellung der Fundamente, einem zumeist aufwendigen und arbeitsintensiven Vorgang, der darüber hinaus auch noch, jedenfalls dann, wenn anschließend in einer Modulbauweise weitergearbeitet wird, eine sehr genaue Horizontalnivellierung des Fundaments erforderlich macht.
Hier ergeben sich durch eine Ausgestaltung der Erfindung insofern Vorteile, als es, wie Fig. 3 zeigt, lediglich noch nötig ist, in dem jeweiligen Erdreich einen umlaufenden Graben 17 auszuheben, der jedenfalls teilweise, und dann speziell in den Eckbereichen des Grabens mit einer Magerbetonaufschüttung vorgegebener Höhe aufgefüllt wird.
Anschließend wird ein vorgefertigter Fundamentrahmen in den rechteckförmig umlaufenden Graben abgesenkt, bis der Fundamentrahmen auf der eingebrachten Magerbetonschicht zur Auflage gelangt. Der Fundamentrahmen selbst kann von einfachem, aber durch die fabrikmäßige Vorfertigung maßgenauem Aufbau sein und bildet, wie speziell die Fig. 2 und 3 zeigen, eine umlaufende geschlossene Rahmenform ohne Boden und Decke, die rechteckförmig,aber auch, je nach Art des Moduls, von beliebiger Form sein kann und an den vier nach oben weisenden Eckbereichen, wie auch in Fig. 2 genauer gezeigt, jeweils die nach oben wegstehenden Paß- oder Zentrierzapfen 14 aufweist.
Schon beim Aufsetzen und Einbringen des Fundamentrahmens in den ausgehobenen Graben kann für dessen Horizontalnivellierung gesorgt werden, indem man entsprechende Paßstücke unterlegt, bis eine genaue Horizontalausrichtung erreicht ist.
Anschließend kann man beispielsweise den restlichen ausgehobenen Graben voll auffüllen, so daß die Horizontalposition gesichert ist. Es ist aber auch möglich, den Graben von Anfang an mit einer entsprechend horizontal ausgerichteten, in den Boden eingebrachten Betonschicht zu versehen.
Üblicherweise werden mehrere der vorgesehenen Betonrahmen zur Herstellung eines Gebäudes nebeneinanderliegend angebracht, so wie dies in Draufsicht die Fig. 2 zeigt.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Fundamentrahmen 13 jeweils an zueinander ausgerichteten Stellen Durchbrechungen aufweisen können, die in Fig. 2 gestrichelt dargestellt und mit 18 bezeichnet sind. Diese Durchbrechungen können nicht nur dem Durchführen von Leitungen dienen, sondern sie können auch einer festen Verankerung und Fixierung der einzelnen Fundamentrahmen 13 untereinander dienen, indem die aufeinander ausgerichteten Öffnungen durch eine später wieder wegnehmbare äußere Schalung gemeinsam mit Beton aufgefüllt werden. Hier ist es auch möglich, zur sicheren Verankerung die Öffnungen im Innendurchmesser ungleichmäßig zu gestalten. Das Verfüllen oder Ausgießen mit Beton erfolgt, nachdem die erforderlichen Installationen durchgeführt sind, also Anbringen entsprechender Wasser- und Abwasserleitung, elektrische Installationen u.dgl.
Dabei bietet der Fundamentrahmen insofern noch Vorteile, als bei entsprechender Absenkung des Erdmaterials innerhalb des oder der jeweiligen Fundamentrahmen, etwa bis auf das Niveau 19 entsprechend Fig. 3 unterhalb des ersten, auf dem Fundamentrahmen aufgelegten Moduls ein Hohlraum entsteht, der auch als eine Art Kriechkeller oder als sonstwie begehbarer Raum ausgebildet sein kann. Erforderlich ist dies allerdings nicht.
Darüber hinaus lassen sich auch die jeweiligen vorgefertigten Module untereinander wirkungsvoll verbinden bzw. machen eine Durchführung von Leitungen oder das Abführen von Regenwasser möglich; zu diesem Zweck ist die Decke jedes Moduls so ausgebildet, wie in Fig. 1 gezeigt; es ist also eine zentrale muldenförmige Absenkung 20 gebildet, die dann, wenn es sich um den jeweils letzten obersten Modul handelt, gleichzeitig auch Flachdachfunktionen übernehmen kann. Durch die abgesenkte Mulde ergibt sich eine umlaufende Randstruktur 21 bei jedem Modul, die beispielsweise über eine Schrägfläche 21a in den Bodenbereich der Mulde 20 übergehen kann.
An zueinander ausgerichteten Stellen sind in der (umlaufenden) Randstruktur 21 in der Deckenplatte jedes Moduls von innen, also von der Mulde 20 ausgehend nach außen gerichtet und mit dem unteren Rand auf Höhe des Muldenbodens Hülsen 22 eingebracht, die also, von an sich beliebiger Querschnittsform, Durchtritte oder Durchlässe jeweils im Deckenbereich zwischen einzelnen, nebeneinanderstehenden Modulen ermöglichen.
Hieraus ergeben sich weitere Vorteile, die einmal darin bestehen, daß Regenwasser durch die Querverbindungen zwischen einzelnen Moduldecken problemlos abgeführt werden kann; es ist aber auch möglich, hier entsprechende Leitungen zu verlegen, so daß die Mulden 20 in Verbindung mit den von den Hülsen 22 gebildeten Querdurchlässen 23 eine Art Installationsebene für jedes Stockwerk bilden.
Die Querdurchlässe 23 können dann schließlich noch einem weiteren Zweck dienen, und zwar der relativen Fixierung der einzelnen Module im Deckenbereich zueinander, indem man durch die Hülsen 22, die als metallische Rohre ausgebildet sind, selbst wieder Rohre hindurchschiebt, und zwar hier von einem Modul überleitend zum nächsten, und dann die nach außen ragenden Rohrenden mit den entsprechenden Hülsenendbereichen verschweißt oder sonstwie verbindet. Auf diese Weise ergibt sich eine wirksame Fixierung gegen allgemein einwirkende Scherkräfte oder sonstige Kräfte der einzelnen Module zueinander, wobei die eingesetzten Rohre dennoch den Installationsübergang zwischen den einzelnen Mulden 20 der Module freihalten, da sie selbst wieder hohl sind.
Schließlich können die von den Hülsen 22 gebildeten Durchlässe 23, wie Fig. 4 zeigt, noch einem weiteren Zweck dienen, und zwar dem problemlosen Transport einzelner vorgefertigter Module, indem in diese Dachöffnungen seitlich mit einem Kranhaken 25 versehene Tragformen 24 eingeschoben werden. Die Haken 25 dienen dann als Aufhänger für einen Transport- und/oder Hebekran.
In Fig. 5 ist noch angedeutet, daß es auch möglich ist, die jeweilige Kopf- oder Fußplatte 16 mit den Positionierzapfen 14 bzw. den entsprechenden, sie aufnehmenden Ausnehmungen 15 nur bis zu einer gewissen Höhe, deren Niveau in Fig. 5 mit 26 bezeichnet ist, in das umgebende Betonmaterial 27 von Modul oder Fundamentrahmen einzulassen, so daß sich ein Abstand A ergibt, der beispielsweise, um hier auch numerische, die Erfindung jedoch nicht einschränkende Werte zu nennen, 1 cm betragen kann. Dieser Abstand A stellt sicher, daß das Aufeinandersetzen und einwandfreie Positionieren auch dann sicher erfolgen kann, wenn sich auf der Oberfläche Materialteilchen, Steine o.dgl. befinden und dient ferner noch dem Zweck, daß man diesen Abstand, gegebenenfalls auch schon vorab, also sinnvollerweise unmittelbar vor dem Aufsetzen des jeweils nächsten Moduls, mit Mörtel o.dgl. ausfüllen kann, so daß die Module sozusagen wie übereinandergemauert das gemeinsame Gebäude bilden.
Es versteht sich in diesem Zusammenhang ferner, daß die Zapfen 14 bevorzugt eine konische, sich nach oben jeweils verjüngende Form aufweisen, so daß auch bei einem nicht haargenauen Aufsetzen des jeweils oberen Moduls beim weiteren Absenken desselben dieser automatisch geradegezogen und endpositioniert wird.