Verfahren zur Herstellung von Bauwerken aus Stahlbetonfertigteilen

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bauwerken aus Stahlbetonfertigteilen, wobei die Stahlbetonfertigteile an ihren jeweiligen Verbindungsflächen ausschließlich mittels eines Klebermateriales kraftschlüssig miteinander verbunden werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bauwerken aus Stahlbetonfertigteilen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Raumzellen, vorzugsweise Fertigteilgaragen, aus Stahlbetonfertigteilen, die den Boden, die Wände sowie die Decke der Raumzelle bilden und quaderförmig zusammengefügt werden. Die Stahlbetonfertigelemente werden in herkömmlicher Weise entsprechend den Bauwerks- und Nutzungsanforderungen mit den notwendigen funktionellen Details, wie z. B. Aussparungen zum Einbau von Fenstern, Türen oder Toren, vorgefertigt und auf der Baustelle, oder bei kleineren Bauwerken im Fertigteilwerk, kraftschlüssig zu dem gewünschten Bauwerk verbunden.

[0002] Bisher wurden die kraftschlüssigen und biegesteifen Verbindungen der Stahlbetonfertigteile durch Verschweißungen, Verschraubungen, Verdornungen oder Betonvergussfugen hergestellt. Die Herstellung derartiger Verbindungen ist mit hohem Arbeitsaufwand verbunden und erfordert eine entsprechende Vorbereitung der Stahlbetonfertigteile, weil die Verbindungselemente bei der Herstellung der Fertigteilelemente bereits angebracht oder nachträglich auf der Baustelle montiert werden müssen. Dieses erhöht die Herstellungskosten und verlängert die Herstellungszeit, indem es zusätzliche Arbeitsschritte sowohl bei der Herstellung der Fertigteile als auch bei der Montage der Fertigteile erfordert. Die Verbindung der Stahlbetonfertigteile mittels Betonvergussfugen stellt ein zusätzliches ästhetisches Problem dar, da derartige Fugen von Haus aus nicht sonderlich ansehnlich sind und zudem auf der Baustelle nicht immer in der erforderlichen Qualität hergestellt werden oder hergestellt werden können, um die ästhetischen Anforderungen an aus diesen Fertigteilelementen hergestellte Bauwerke, wie z. B. Fertigteilgaragen, zu erfüllen.

[0003] Darüber hinaus sind Klebeverbindungen bekannt, die jedoch bisher nur zusätzlich neben herkömmlichen Verbindungsmitteln, wie Anschlussbewehrungen, Spanngliedern (DE 2 049 617 A1) oder besonderer Bauelement- und Auflagergestaltung (DE 2 458 750 A1) verwendet werden und somit die Herstellung einer kraftschlüssigen Verbindung lediglich unterstützen. Derartige Klebeverbindungen ohne zusätzliche Verbindungselemente sind bisher für die kraftschlüssige, biegesteife Verbindung von Stahlbetonfertigteilen nicht angewandt worden.

[0004] Aus DE 2 705 385 C3 ist eine Garage in Form eines Fertigbaukörpers bekannt, mit vier Begrenzungswänden, die im Bereich des unteren Randes mit dem Boden und im Bereich des oberen Randes mit dem Dach verbunden sind und jeweils eine die Begrenzungswände in der Höhe durchtrennende Teilungsfuge aufweisen, wobei die Teilungsfuge durch alle Begrenzungswände in der Mitte der Höhe geführt ist und den Baukörper in eine einstückige obere Hälfte und eine einstückige untere Körperhälfte teilt, die untere Körperhälfte entlang dem unteren Rand der Begrenzungswände einstückig mit dem Boden und die obere Körperhälfte entlang dem oberen Rand der Begrenzungswände einstückig mit dem Dach gefertigt ist, und die beiden Körperhälften zur Bildung eines vereinten Baukörpers längs der Teilungsfuge miteinander verbunden sind, z. B. durch Kleben.

[0005] Es werden keine einzelnen Stahlbetonfertigteile durch eine Kleberverbindung kraftschlüssig miteinander verbunden, sondern lediglich die zwischen zwei einstückig (vor)gefertigten Baukörperhälften entstehende Fuge mittels Kleber geschlossen. Die beiden vorgefertigten einstückigen Körperhälften stellen im Unterschied zu einzelnen, zu verbindenden Fertigteilen, wie Wänden, Decken, Böden, jeweils bereits in sich stabile Baukörper dar, so dass an die zwischen den Körperhälften gebildete Horizontalfuge andere statische Anforderungen bestehen.. Die statisch kritischen Verbindungsfugen zwischen den oberen und unteren Rändern der Begrenzungswände und der Decke bzw. dem Boden werden durch die vorgefertigten einstückigen Körperhälften vermieden, jedoch mit dem Nachteil einer nur schwer handhabbaren und transportierbaren Konstruktion, geringer Flexibilität und eines hohen Vorfertigungsgrades. Deshalb ist bei dieser Konstruktion auch eine aufwändige Konstruktion zum Tragen und Transportieren der Garage vorgesehen, die auch eine zusätzliche Verdornung der beiden Körperhälften bilden, da sie über die Berührungsfläche hinausragt und mit der Bewehrung der unteren Körperhälfte verbunden ist. Zusätzlich sind die beiden, die Horizontalfuge bildenden Flächen jeweils formschlüssig ineinandersetzbar nach Art von Nut und Feder gestaltet und stellen somit neben der Kleberverbindung eine zusätzliche formschlüssige Verbindung her.

[0006] Schließlich ist es bekannt, Betonbauteile mit Stahllaschen und CFK-Lamellen zu verstärken, die mittels eines leistungsfähigen Klebstoffes auf Epoxydharzbasis an den Betonbauteilen befestigt werden (Veröffentlichung der Laumer Bautechnik GmbH, Massing Dipl.-Ing. Christoph Schmidhuber, Dipl.-Ing. Richard Laumer sen., "Verstärkung von Betonbauteilen mit Stahllaschen und CFK-Lamellen"). Auch hier wird der Kleber nicht zur Herstellung einer kraftschlüssigen und biegesteifen Verbindung zwischen einzelnen Stahlbetonfertigteilen verwendet, sondern dient lediglich zur Befestigung zusätzlicher Montageelemente.

[0007] Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur kraftschlüssigen, biegesteifen Verbindung von Stahlbetonfertigteilen vorzusehen, das den zeitlichen und materiellen Aufwand für den Zusammenbau der Fertigteile zu einem Bauwerk gegenüber den herkömmlichen Verfahren verringert.

[0008] Es wurde nun überraschend gefunden, dass eine kraftschlüssige, biegesteife Verbindung der Stahlbetonfertigteile zur Ausbildung eines Bauwerkes, insbesondere einer Raumzelle, erfindungsgemäß ausschließlich durch eine Klebeverbindung an den miteinander zu verbindenden Rändern der Stahlbetonfertigteile ohne jegliche zusätzliche Bauelemente, wie Bewehrungen, Verdornungen, Verschweißungen oder Verschraubungen oder ohne zusätzliche formschlüssige Verbindungen, erreicht werden kann, vorzugsweise mit einem Zweikomponentenkleber auf Epoxydharzbasis mit hoher mechanischer Festigkeit.

[0009] Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von Raumzellen, wie z. B. Fertigteilgaragen, die aus Stahlbetonfertigteilen bestehen, die den Boden, die Wände sowie die Decke der Raumzelle bilden und quaderförmig zusammengefügt werden. Vorzugsweise wird beim Aufbau der Raumzelle zunächst eine der Raumecken aus jeweils einem Seitenwandfertigteilelement und einem Stirnwandfertigteilelement und optional der Bodenplatte gebildet und mittels Klebeverbindung aneinander befestigt. Die Seitenränder der Wandelemente sind vorzugsweise auf Gehrung gefertigt. Anschließend werden die anderen Seiten- und Stirnwandfertigteilelemente auf der Bodenplatte aufgesetzt und ebenfalls mittels Klebeverbindung an der Bodenplatte befestigt sowie die vertikale Fuge zwischen den Wandelementen verklebt. Zum Schluss wird die Deckenplatte ebenfalls mittels Klebeverbindung an den Seiten- und Stirnwandfertigteilen befestigt.

[0010] Die Verarbeitungszeit des Klebers beträgt bei 20°C etwa 30 Minuten. Temperaturänderungen bewirken eine Veränderung der Verarbeitungszeiten, wobei sich die Verarbeitungszeit bei höheren Temperaturen verkürzt und bei niedrigeren Temperaturen verlängert. Nach ca. 24 Stunden wird eine den Anforderungen entsprechende Biegezug-/ Druckfestigkeit erreicht. Im Versuch betrug diese 48/84 N/mm².

[0011] Wie aus den obigen Ausführungen offensichtlich ist, können mit dem neuen erfindungsgemäßen Verfahren erheblich reduzierte Bearbeitungszeiten für die Erstellung von Bauwerken erreicht werden. Die Betonfertigteile müssen nicht mit separaten Verbindungsteilen, wie Verschraubungen oder Verankerungen versehen werden, wodurch bereits bei der Herstellung der Fertigteile Zeiteinsparungen resultieren. Aufwendige Arbeitsschritte, wie das Verschweißen oder Verschrauben oder Vergießen der Fugen mit Betonverguss entfallen bzw. werden durch die Schritte der Klebstoffverbindung der Fertigteile ersetzt und vereinfacht. Eine Nachbehandlung der Klebeverbindung ist nicht erforderlich. Vor dem Auftrag des Klebers ist lediglich dafür zu sorgen, dass die Stahlbetonfertigteile an den Kontaktflächen trocken, frei von Zementschlämmen, Staub, Öl und sonstigen trennenden Stoffen sind.

[0012] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert.

Figur 1

zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Stahlbetonfertigteilgarage sowie die Fertigteilverbindungspunkte.

Figur 2

zeigt die für einen Bauteilprobenversuch verwendeten Fertigteilelemente.

[0013] Die Stahlbetonfertigteilgarage 1 besteht aus den beiden Seitenwänden 2 und 3, den Stirnwänden 4 und 5, der Bodenplatte 6 und der Deckenplatte 7. In der Stirnwand 5 ist eine Zufahrtsöffnung 8 ausgebildet, die mit einem Tor (nicht dargestellt) verschlossen werden kann. In gestrichelten Linien sind Auflager für die Bodenplatte 6 schematisch dargestellt. Die Bodenplatte 6 kann jedoch auch andersartig aufgelagert sein, beispielsweise auf einem Ringfundament. Die für die Ausbildung der quaderförmigen Raumzelle notwendigen Verbindungen ergeben sich aus den in der Zeichnung angegebenen Verbindungspunkten A - D, die rechts nochmals im Detail dargestellt sind. Die Angabe als Verbindungspunkt bedeutet nicht, dass die Klebeverbindung punktförmig erfolgt, obwohl dieses auch möglich wäre. Bevorzugt werden die Klebeverbindungen als Klebefugen über die gesamte Länge, Breite bzw. Höhe der Stahlbetonfertigteilelemente ausgeführt, um ausreicheichende Biegezug-/und Druckfestigkeit zu erreichen. Punkt A bezeichnet die Verbindung zwischen dem Torrahmen (Stirnwand 5 mit darin ausgebildeter Zufahrtsöffnung 8) und der Deckenplatte 7. Punkt B bezeichnet die Verbindung zwischen den Außenwänden, also den Seitenwänden 2, 3 und Stirnwänden 4, 5 und der Bodenplatte 6. Vorzugsweise werden in einem ersten Schritt jeweils eine der Seitenwände 2 oder 3 und eine der Stirnwände 4 oder 5 miteinander an ihren entsprechenden Verbindungsflächen zu jeweils einer Raumecke durch das Klebematerial verbunden und dann mit der entsprechenden Verbindungsfläche auf die auf der Bodenplatte 6 aufgetragene Klebefuge gesetzt und auf diese Weise mit der Bodenplatte 6 verbunden. Anschließend werden die verbliebenen Seitenwände 2 bzw. 3 und Stirnwände 4 bzw. 5 an ihren einander zugewandten Verbindungsflächen mit der Bodenplatte 6 und miteinander sowie mit den bereits montierten Wandfertigteilelementen verbunden, indem die dazwischen liegenden Fugen mit dem Klebermaterial versehen werden. Natürlich ist es auch möglich, zunächst alle Eckverbindungen zwischen den Seiten- und Stirnwänden herzustellen und diese erst dann mit der Bodenplatte zu verbinden. Auch wäre es möglich, die Seitenwände 2, 3, 4 und 5 einzeln mit ihrer unteren Verbindungsfläche direkt auf der Bodenplatte zu verkleben und auf diese Weise eine kraftschlüssige und biegesteife Verbindung zwischen Bodenplatte 6 und Wandplatten 2, 3, 4 und 5 herzustellen. Dabei müssen die Wandplatten gegebenenfalls temporär seitlich verankert werden, bis die Klebeverbindung ausreichend ausgehärtet ist, um die biegesteife Verbindung zu gewährleisten, oder bis die angrenzenden Wandplatten auf der Bodenplatte 6 und die Vertikalfugen zwischen den Wandelementen verklebt sind, so dass eine stabile Konstruktion gebildet wird. Zum Abschluss wird die Deckplatte mit den Seitenwänden 2, 3 (Verbindungspunkt C) und den Stirnwänden 4, 5 (Verbindungspunkt A) klebend verbunden. Verbindungspunkt D zeigt die senkrechte Verbindungsfuge zwischen den Seiten- und Stirnwänden. Vorteilhafterweise sind die Verbindungsflächen an den Seiten- und Stirnwänden auf Gehrung gefertigt, so dass sie zu einem bündig abschließenden Raumzellenkörper zusammengefügt werden können.

[0014] Figur 2 zeigt die für eine Bauteilprobe verwendeten Stahlbetonfertigteilelemente. Für den Versuch wurde eine Bodenplatte 6 mit einer Größe von 40 x 40 cm und einer Dicke von 8 cm sowie zwei Wandteile 2, 4 mit einer Größe von 40 x 80 x 8 cm verwendet, die auf Gehrung gefertigt wurden. Die Wandteile 2, 4 und Bodenplatte 6 wurden zu einer Ecke zusammengefügt und jeweils an den Kontaktstellen 2a, 4a und 2b, 4b mit Kleber versehen und verbunden. Nach der Aushärtungszeit wurde die Bodenplatte 6 an einem Fußboden fest verankert und die Bauteilprobe mit einer Zugspannung beaufschlagt, die mit Hilfe von zwei mittig an den senkrechten freien Enden der Wandteile befestigten Seilzügen und einer dazwischen liegenden Waage von einem Gabelstapler aufgebracht wurde. Die Klebeverbindung hielt einer Zugbelastung von etwa 5,8to stand. Erst nach 5,8to rissen die im Winkel verklebten Wandteile 2, 4 vom verankerten Bodenteil 6 ab.

[0015] Somit ist offensichtlich, dass mit der erfindungsgemäßen Klebeverbindung zuverlässige und sichere kraftschlüssige Verbindungen mit ausreichender Biege- und Zugfestigkeit zwischen Stahlbetonfertigteilelementen erreicht werden können. Diese zeichnen sich gegenüber den herkömmlichen Verbindungen durch verringerten zeitlichen und materiellen Aufwand bei der Herstellung sowie einfache Handhabung auf der Baustelle aus und bieten somit wirtschaftliche Vorteile sowohl für den Hersteller als auch Verbraucher.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Bauwerken aus Stahlbetonfertigteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlbetonfertigteile an ihren jeweiligen Verbindungsflächen ausschließlich mittels eines Klebemateriales kraftschlüssig miteinander verbunden werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlbetonfertigteile einen Boden, Wände sowie eine Decke einer Raumzelle bilden und quaderförmig zusammengefügt werden.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst aus einem Seiten- und einem Stirnwandfertigteil und/oder dem Bodenfertigteil eine Wandecke gebildet und mittels des Klebemateriales verbunden wird und anschließend das andere Seitenwandfertigteil und Stirnwandfertigteil mittels des Klebemateriales mit dem Bodenfertigteil sowie dem bereits montierten Seitenwandfertigteil bzw. Stirnwandfertigteil und schließlich mit dem Deckenfertigteil der Raumzelle verbunden werden.

4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Klebematerial ein Zweikomponentenklebstoff auf Epoxydharzbasis verwendet wird.

Zeichnung