Vorgefertigtes Deckenelement mit geschäumtem Polyurethan sowie Herstellverfahren

Abstract

 Beschrieben wird ein vorgefertigtes Deckenelement als Fertigbauteil, welches zwei Scheiben (10, 12) aus Stahlbeton enthält, die durch mehrere Gitterträger 14 im Abstand voneinander gehalten sind. Der Raum zwischen den Scheiben (10, 12) ist vollständig mit geschäumtem Polyurethan ausgefüllt. Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen des Deckenelementes beschrieben.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein vorgefertigtes Deckenelement als Fertigbauteil. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Stahlbetondecke, die mehrere derartige Deckenelemente enthält. Die Deckenelemente werden in einem Herstellbetrieb für Fertigbauelemente produziert und dann zu einer Baustelle transportiert, wo sie in ein Gebäude eingesetzt werden, vorzugsweise zu einer Kellerdecke zusammengesetzt werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen des Dekkenelementes als Fertigbauteil.

[0002] An Stahlbetondecken werden aufgrund von Bauvorschriften, Normen und technischen Regeln erhebliche Anforderungen gestellt. Die wichtigsten hierbei sind eine hohe Tragfähigkeit gemäß den baustatischen Erfordernissen, eine hohe Brandbeständigkeit, Schallschutzmaßnahmen zur Unterdrückung von Luftschall und Trittschall sowie eine hohe Wärmedämmung. Weitere Anforderungen, die mehr produktionstechnische, montagetechnische und wirtschaftliche Aspekte betreffen, sind die Herstellung der Stahlbetondecke in einem wirtschaftlichen Produktionsverfahren und ein geringer Materialeinsatz. Weiterhin sollte für den Fall, daß vorgefertigte Deckenelemente als Fertigbauteile verwendet werden, das Transportgewicht der Deckenelemente niedrig sein, um diese Deckenelemente vom Herstellbetrieb zur Baustelle wirtschaftlich transportieren zu können.

[0003] Die Deckenelemente sollten auf der Baustelle eine technisch einfache und wirtschaftliche Montage zu einer Stahlbetondecke ermöglichen. Ferner sollten die Deckenelemente flexibel für unterschiedliche Typen von Gebäuden einsetzbar sein.

[0004] Bekannte Stahlbetondecken erfüllen nur einige der vorgenannten Anforderungen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die geforderten Eigenschaften von einem einzigen homogenen Material im allgemeinen nicht erreicht werden können: Zum Beispiel eine vor Ort auf der Baustelle erstellte Stahlbetondecke besitzt aufgrund ihres hohen Eigengewichtes einen sehr guten Schallschutz, jedoch ist die Wärmedämmung relativ schlecht. Eine Holzbalkendecke mit Zwischenräumen, die wärmedämmendes Material aufnehmen, hat zwar einerseits eine hervorragende Wärmedämmung, jedoch ist andererseits der Schallschutz relativ gering.

[0005] Aufgrund der Wärmeschutzverordnung aus dem Jahr 1995 und der kommenden Energieeinsparungs-Verordnung sowie dem allgemeinem Wunsch von Gebäudebesitzern nach Energieeinsparung ist die Wärmedämmung zu einem der wichtigsten Kriterien für Deckensysteme geworden. Ziel ist es allgemein, die in der Wärmeschutzverordnung festgelegten Wärmeschutzwerte zu übertreffen. Um dies zu erreichen, wird bei bisherigen Deckensystemen ein hoher technischer Aufwand betrieben. Dieser Aufwand fällt vorwiegend auf der Baustelle an und widerspricht damit dem technischen Trend zur werkseitigen Vorfertigung. Wärmeschutztechnische Maßnahmen stellen vor Ort außerdem einen erheblichen wirtschaftlichen Nachteil dar.

[0006] Aus der DE-A-198 23 387 (Anmelder J. Glatthaar) ist ein Verfahren zur Herstellung einer Fertigteilwand für die Erstellung von Gebäuden bekannt. Bei diesem Verfahren wird zunächst eine Außenschale auf eine Metallplatte betoniert, wobei gleichzeitig Endabschnitte von Gitterträgern vom Beton umhüllt werden. Auf die Innenseite dieser Außenschale werden Lagen von Polyurethanschaum aufgebracht. Nach dem Aushärten des Polyurethanschaums wird das bis dahin fertiggestellte Teil gedreht, und zur Herstellung der Innenschale der gesamten Fertigteilwand werden die aus dem Polyurethanschaum herausragenden Endabschnitte der Gitterträger in ein auf einer Metallplatte befindliches Betonbett eingetaucht und anschließend ausgehärtet. Zwischen der Innenseite der Innenschale und der ihr zugewandten Polyurethanschaum-Oberfläche ist ein Hohlraum definiert, der vor Ort auf der Baustelle mit Beton ausgefüllt wird.

[0007] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein vorgefertiges Deckenelement bzw. eine Stahlbetondecke sowie ein Verfahren anzugeben, das bzw. die eine hohe Wärmedämmung und einen hohen Schallschutz bietet und mit geringem Aufwand hergestellt und vorteilhaft in ein Gebäude als Fertigbauelement einbezogen werden kann.

[0008] Diese Aufgabe wird für ein Deckenelement durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0009] Gemäß der Erfindung dienen die Gitterträger sowohl als Bewehrung im baustatischen Sinn als auch als Abstandhalter zwischen den beiden Betonscheiben. Die Gitterträger erfüllen also eine Doppelfunktion. Die Gitterträger werden entsprechend dem baustatischen Erfordernissen ausgelegt. Diese Gitterträger dienen als Fachwerkträger und dienen zur Übertragung von Schubkräften auf die Mittel- und Endauflager des Deckenelementes. Die Gitterträger bilden zwar geringe Wärmebrücken zwischen den beiden Scheiben, jedoch ist der Querschnitt der Stahlelemente der Gitterträger relativ klein, so daß auch der Wärmefluß relativ klein ist. Der sich zwischen den zwei Scheiben ergebende Hohlraum wird bereits bei der Herstellung mit Polyurethan-Ortschaum ausgeschäumt. Die ausgehärtete Polyurethanschicht unterstützt die baustatische Funktion der Gitterträger und der Betonscheiben. Eine solche Fertigung kann vorteilhaft auf einer Umlauf-Palettenanlage im Produktionsbetrieb wirtschaftlich erfolgen. Die geforderte Wärmedämmung ist über die Dicke der Polyurethanschicht einstellbar. Durch die Erfindung wird eine relativ leichte, vorgefertigte Deckenkonstruktion erreicht, welche nur geringe Wärmebrücken hat. Auf diese Weise kann eine erhebliche Energieeinsparung erreicht werden. Die Deckenelemente können als Fertigbauteile großformatig hergestellt werden. Sie lassen sich demzufolge relativ einfach und schnell auf der Baustelle montieren. Aufwendige Betonierarbeiten werden somit auf ein Minimum reduziert.

[0010] Gemäß der Erfindung wird ferner eine Stahlbetondecke angegeben, die mehrere solche Deckenelemente als Fertigbauteile enthält. Eine derartige Stahlbetondecke ist variabel einsetzbar, da die Bauhöhe und die Ausgestaltung der Gitterträger entsprechend den baustatischen Erfordernissen gewählt werden können. Die großformatigen Deckenelemente haben aufgrund ihrer Herstellweise im Produktionsbetrieb eine gute Ebenheit. Diese Ebenheit ist für den weiteren Ausbau des Gebäudes von großem Vorteil, da auf die sonst übliche Ausgleichsschüttung verzichtet werden kann.

[0011] Die Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt ein Verfahren zum Herstellen eines Deckenlements als Fertigbauteil nach den Merkmalen des Anspruchs 11. Bei diesem Verfahren wird auf den ausgehärteten Polyurethanschaum eine zweite Betonscheibe betoniert, die Endabschnitte der aus dem Polyurethanschaum herausragenden Gitterträger aufnimmt. Der ausgehärtete Polyurethanschaum dient also bei der Herstellung als Träger für die zunächst flüssige Betonschicht der zweiten Betonscheibe. In der Praxis hat sich gezeigt, daß der ausgehärtete Polyurethanschaum ausreichende baustatische Stabilität für die vom Polyurethanschaum umhüllten Gitterträger bildet, so daß für das gesamte Deckenelement eine ausreichende Fähigkeit zur Aufnahme horizontaler Zug- und Schubkräfte gegeben ist. Nach dem Betonieren der zweiten Betonscheibe wird die Oberfläche eben abgezogen, so daß diese Fläche als Außenfläche des Deckenelements leicht weiter behandelt werden kann.

[0012] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

Figur 1

schematisch den Aufbau eines Deckenlements,

Figur 2

einen Querschnitt durch das Deckenlement nach Figur 1 mit ausgeschäumtem Hohlraum,

Figur 3

einen Querschnitt durch das Deckenelement, wobei in einer Ausnehmung in der Polyurethanschicht eine Bewehrung in Längsrichtung vorgesehen ist,

Figur 4,

einen Längsschnitt mit in einer Ausnehmung verstärktem Querträger, und

Figur 5

eine Stahlbetondecke mit zwei Deckenelementen, die miteinander verbunden sind.

[0013] Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau eines vorgefertigten Deckenelements als Fertigbauteil. Das Deckenelement umfaßt eine untere Scheibe 10 aus Stahlbeton und eine obere Scheibe 12 aus Stahlbeton. In jeder Scheibe 10, 12 sind Endabschnitte von Gitterträgern 14 einbetoniert, d.h. die Längsstäbe 15a und Querstäbe 15b sowie zugehörige geschweißte Strebenknoten 15c sind völlig in Beton eingebettet. Sowohl die untere Scheibe 10 als auch die obere Scheibe 12 sind durch kreuzweise angeordnete Rundstähle, von denen beispielhaft einige mit 15 bezeichnet sind, bewehrt. Alternativ kann als Bewehrung auch vorgefertigte Betonstahlmatten vorgesehen sein. In dem Hohlraum 16 zwischen den beiden Scheiben 10, 12 wird bei der Herstellung Polyurethan-Ortschaum eingefüllt, der aushärtet. Typische Abmessungen sind für die Dicke der oberen Scheibe d1 = 70 mm, für die Dicke des Polyurethan-Ortschaums d2 = 80 bis 180 mm und als Dicke für die untere Scheibe 10 d3 = 50 mm. Je nach Dicke der Polyurethanschicht ergibt sich somit eine Gesamtdicke D von 200 bis 300 mm für ein Anwendungsbeispiel als Kellerdeckenelement. Typische Werte für die Länge L sind ≤ 12 m und für die Breite B ≤ 3m.

[0014] Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch das Deckenelement. Gleiche Teile sind gleich bezeichnet. Zwischen der unteren Scheibe 10 und der oberen Scheibe 12 ist der Hohlraum 16 vollkommen mit Polyurethan ausgefüllt. Die Gitterträger 14 bilden zwar Wärmebrücken zwischen den beiden Scheiben 10, 12. Aufgrund der geringen Querschnitte der Gitterträger 14 ist der Wärmefluß zwischen den beiden Scheiben 10, 12 relativ gering, so daß die Polyurethanschicht als wärmedämmende Schicht voll zur Wirkung kommt. Auf diese Weise wird eine hohe Wärmedämmung bei relativ geringem Gewicht und einfachem Aufbau des Deckenelements erreicht. In Figur 2 ist gut zu erkennen, daß sowohl die untere Scheibe 10 als auch die obere Scheibe 12 durch Rundstähle 15 verstärkt ist, die als Längsbewehrung und als Querbewehrung die baustatischen Anforderungen für eine Decke erfüllen helfen.

[0015] Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch das Deckenelement. Die Polyurethanschicht hat eine Ausnehmung im Bereich 20. In dieser Ausnehmung 20 ist eine Stahlbewehrung mit Längsstäben 22 in Längsrichtung eingebracht. Im Bereich der Ausnehmung 20 ist ferner die Dichte der Gitterträger 14 erhöht. Auf diese Weise wird in diesem Bereich 20 eine statische Erhöhung der Deckenbelastbarkeit erzielt.

[0016] Figur 4 zeigt einen Längsschnitt durch das Deckenelement. Im Bereich der Ausnehmung 20 ist eine Querbewehrung mit Querstäben 24 eingebracht. Diese Querbewehrung erhöht die Deckenbelastbarkeit in Querrichtung.

[0017] Figur 5 zeigt den kompletten Aufbau einer Stahlbetondecke, die zwei Deckenelemente 30, 32 umfaßt. Die Stahlbetondecke ist eine Kellerdecke und sitzt am Rande auf Außenwänden, z.B. der Wand 34, auf. Um den Umfang der Stahlbetondecke ist eine umlaufende Ringgurtbewehrung 36 angebracht. An Stoßabschnitten zwischen den zwei Deckenelementen 30, 32 ist ein Verbindungselement 38 angeordnet. An einer Längsstoßfläche 40 zwischen den Deckenelementen 30, 32 ist ein weiteres Verbindungselement 42 vorgesehen, welches die Deckenelemente 30, 32 in Richtung der Längsachse untereinander verbindet.

Ansprüche

1. Vorgefertigtes Deckenelement als Fertigbauteil,

dadurch gekennzeichnet, daß zwei Scheiben (10, 12) aus Stahlbeton durch mehrere Gitterträger (14) im Abstand voneinander gehalten sind,

daß Endabschnitte der Gitterträger (14) in der jeweiligen Scheibe (10, 12) einbetoniert sind,

und daß der Raum zwischen den Scheiben (10, 12) vollständig mit geschäumtem Polyurethan ausgefüllt ist.

2. Deckenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den Scheiben (10, 12) Ausnehmungen (20) im ausgehärteten Polyurethan hat, in denen Querträger (24) und/oder Längsträger (22) aus Stahlbeton angeordnet sind.

3. Deckenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Scheiben (10,12), vorzugsweise beide Scheiben, eine Bewehrung (15) aus Stahl enthält.

4. Deckenelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Bewehrung kreuzweise angeordnete Rundstähle (15) vorgesehen sind.

5. Deckenelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Bewehrung vorgefertigte Betonstahlmatten vorgesehen sind.

6. Deckenelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte der Gitterträger zumindest die Längsstäbe (15a) mit angeschweißten Strebenknoten (15c) umfassen.

7. Stahlbetondecke, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Deckenelemente (30, 32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5 enthält.

8. Stahlbetondecke nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Ringgurt (36) mit Koppelschloß enthält, welcher die Deckenelemente (30, 32) umfangsseitig untereinander verbindet.

9. Stahlbetondecke nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Richtung der Längsachse integrierte Verbindungselemente (38) enthält, welche die einzelnen Deckenelemente (30, 32) in Richtung der Längsachse untereinander verbindet.

10. Stahlbetondecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Kellerdecke oder Geschoßdecke verwendet wird.

11. Verfahren zum Herstellen eines Deckenelements als Fertigbauteil,

bei dem eine erste Betonscheibe (10) bereitgestellt wird, in die Endabschnitte von Gitterträgern (14) einbetoniert sind,

auf diese erste Betonscheibe (10) mit den hervorstehenden Gitterträgern (14) Polyurethanschaum bis zu einer Höhe aufgetragen wird, daß Endabschnitte der Gitterträger (14) noch aus dem Polyurethanschaum hervorragen,

anschließend der Polyurethanschaum ausgehärtet wird,

und bei dem auf den ausgehärteten Polyurethanschaum eine zweite Betonscheibe (12) betoniert wird, welche die hervorstehenden Endabschnitte der Gitterträger (14) enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte der Gitterträger (14) zumindest Längststäbe (15a) mit angeschweißten Strebenknoten (15c) umfassen.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Betonscheiben (10, 12) vorzugsweise beide Scheiben, eine Bewehrung (15) aus Stahl enthält.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der zweiten Betonscheibe nach dem Auftragen des Betons eben abgezogen wird.

Zeichnung