[0001] Die Erfindung betrifft ein Modul zur Herstellung von Betonteilen, insbesondere von
Betonhalbzeug oder von Betondecken nach Anspruch 1 sowie einen Verdrängungskörper
zur Verwendung in einem derartigen Modul nach Anspruch 13.
[0002] Die Erfindung betrifft insbesondere ein Modul zur Herstellung von Betonteilen, insbesondere
von Betonhalbzeug oder von relativ "dünnen" Betondecken, mit einer Vielzahl von in
einer Längsrichtung nebeneinander angeordneten einsetzbaren Verdrängungskörpern, wobei
die Vielzahl von nebeneinander angeordneten Verdrängungskörpern jeweils unverlierbar
in einem Gitterwerk aus Stäben angeordnet ist.
[0003] Solche Module sind aus dem Stand der Technik bekannt, sie werden hauptsächlich bei
der Herstellung von relativ dicken Betondecken eingesetzt.
[0004] Ein derartiges Modul ist beispielsweise aus der
WO 2005-/080704-A1 bekannt. Bei diesem Modul weist das Gitterwerk eine in Längsrichtung verlaufende
Grundseite und zwei an die Grundseite angrenzende und gegenüber der Grundseite schräg
angeordnete, aber ebenfalls in Längsrichtung verlaufende Teilseiten auf. Das verwendete
Gitterwerk hat eine rinnenartige Form mit einem breiten Rinnengrund und einer schmalen
Rinnenöffnung. Die im Gitterwerk angeordneten Verdrängungskörper sind Kunststoffkugeln.
[0005] Ein Nachteil der Bauform gemäss
WO 2005/080704-A1 besteht darin, dass bei grösseren Fertigungstoleranzen der oberen Gitterstababstände
die Kunststoffkugeln zum Teil unterschiedlich weit nach oben aus dem Gitterwerk herausragen,
was zur Folge hat, dass unter Umständen die geforderten Überdeckungswerte (Schichtdicke
des Betons über den Kugeln) nicht eingehalten werden können. Zudem besteht eine,Verletzungsgefahr
für die verdrängungskörper.
[0006] Ein weiteres derartiges Modul ist aus der
DE 202006002540 U1 bekannt. Auch bei diesem Modul hat das Gitterwerk eine rinnenartige Form, allerdings
mit schmalem Rinnengrund und breiter Rinnenöffnung. Die im Gitterwerk angeordneten
verdrängungskörper sind ebenfalls Kunststoffkugeln. Bei dieser Bauform des Gitterwerkes
ist die Verletzungsgefahr für die Verdrängungskörper erheblich vermindert und die
Überdeckungswerte können zuverlässiger eingehalten werden.
[0007] Nachteilig ist jedoch sowohl bei der
WO 2005/080704-A1 wie auch bei der
DE 202006002540 U1, dass für dünne Betondecken die Struktur des Moduls nicht einfach beliebig verkleinert
werden kann. Dies ist deshalb so, weil die Fertigungskosten der Module durch die zunehmend
benötigte Stückzahl von Kugeln pro Flächeneinheit stark erhöht werden. Da der Drahtdurchmesser
für das Gitterwerk aus Stabilitätsgründen in der Regel auch nicht verkleinert werden
kann, kann deswegen sogar eine erhebliche Materialzunahme entstehen. Zudem besteht
die Gefahr, dass die Kugelabstände in Bezug auf die gängige Korngrösse des Betons
zu klein werden, was dann zur Folge hat, dass in der zu fertigenden Betondecke betonfreie
"Nester" entstehen können, weil sich der Beton nicht gut verteilen kann. Ausserdem
gestaltet sich auch das Verdichten des Betons mittels so genannter Vibriernadeln wegen
der ungünstigen Zugänglichkeit als schwierig. Die simple Verkleinerung aller Komponenten
stösst somit sehr schnell an gewisse Grenzen.
[0008] Im älteren Stand der Technik gibt es verschiedenartige Lösungen mit nicht-kugelförmigen.
und häufig rechteckigen Verdrängungskörpern, welche von ihrer statischen Gattungsform
her als Rippendecken zu betrachten sind. Meist sind diese Verdrängungskörper jedoch
nicht in einem Gitterwerk eingebettet und somit auch nicht gegen Aufschwimmen geschützt;
d.h. es müssen noch zusätzliche Massnahmen zu diesem Zweck ergriffen werden. Zudem
liegen gerade im Falle von rechteckigen Verdrängungskörpern die Kraftverteilungslinien
innerhalb der belasteten Betondecke so ungünstig, dass grosse Zwischenbereiche entstehen,
in denen die Spannungskonzentrationen (bei Belastung der Betondecke) so hoch werden,
dass die Gefahr des lokalen Versagens in der die Verdrängungskörper umgebenden Betonmasse
besteht. Dieser Nachteil wird z.B. mit dem zusätzlichen Einbringen von Armierungseisen
in diesen Zwischenbereichen behoben, was aber zu einer zusätzlichen Erschwernis im
Bauablauf und zu erhöhtem Materialbedarf führt. Zudem kann die Grösse der Fläche der
unteren Ebene dieser Verdrängungskörper dazu führen, dass die Gewährleistung des Unterfliessens
des Betons nur mit speziellen Betonrezepturen und einem zusätzlichen Bearbeitungsaufwand
sichergestellt werden kann.
[0009] Es besteht somit die Problematik, dass bei "dünnen" Betondecken, wie etwa kurz gespannte
Decken im Wohnungsbau oder bei Hochhäusern, weder das Modulkonzept gemäss der
WO 2005/080704-A1 oder der
DE 202006002540 U1 noch das früher gebräuchliche Konzept mit rechtwinkligen bzw. flachen Verdrängungskörpern
ohne weiteres übernommen werden kann. Im ersteren Fall (d.h. bei kugelförmigen Verdrängungskörpern)
führt die blosse Verkleinerung zu den aufgeführten Kosten- und Handlingproblemen,
während im letzteren Fall (d.h. bei beispielsweise rechtwinkligen Verdrängungskörpern)
unnötig viel an Strukturfestigkeit der Betondecke vergeben wird.
[0010] Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein verbessertes Modul, zur Herstellung von Betonteilen,
insbesondere von Betonhalbzeug oder von "dünnen" Ortbeton-Decken sowie einen Verdrängungskörper
zur Verwendung in einem derartigen Modul anzugeben, mit dem die aus dem Stand der
Technik bekannten Nachteile umgangen werden.
[0011] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 13 gelöst.
[0012] Die Lösung beinhaltet, dass der Verdrängungskörper als im Wesentlichen oblates Rotationsellipsoid
mit zwei zumindest geringfügig abgeplatteten Polseiten ausgebildet ist.
[0013] Mit der oblaten rotationsellipsoiden Form werden die "inaktiven" Teile des den Verdrängungskörper
umgebenden Betons so gering wie möglich gehalten. "Inaktiv" bedeutet hierbei, dass
die Eigenschaften des Betons derart sind, dass bei scharfkantigen Geometrien Spannungskonzentrationen
entstehen können, bei welchen das Material lokal versagt und so "inaktiv" wird. Es
kann daher als selbstverständlich angesehen werden, alle am Verdrängungskörper gebildeten
Übergänge, Kanten oder dergleichen zumindest leicht abgerundet auszubilden und somit
das Entstehen von scharfkantigen Geometrien zu umgehen. Gegenüber Systemen, welche
von ihrer statischen Gattungsform her als Rippendecke betrachtet werden müssen, führt
die hier beschriebene Erfindung im eingebauten Zustand zu einem Betontragwerk, bestehend
aus einer unteren und einer oberen Platte, verbunden mit oben und unten ringsum angevouteten
Betonsäulen, mit hoher Stabilität aufgrund ihrer geometrischen Ausbildung. Die Ausgestaltung
des Verdrängungskörpers erlaubt es somit, dass die mit diesen Verdrängungskörpern
ausgestattete Betondecke von ihrer statischen Gattungsform her weiterhin als Flachdecke
bzw. als Plattentragwerk betrachtet werden kann. Dies ist vorteilhaft für die Dimensionierung
in Bezug auf den rationellen Einsatz von Armierungseisen. Andererseits gelingt es
mit der im wesentlichen oblaten Ausgestaltung aber auch, unter Berücksichtigung ökonomischer
Faktoren, die Zahl der Verdrängungskörper auf ein Minimum an Verdrängungskörpern pro
Flächeneinheit zu reduzieren und dennoch das erzielte Verdrängungsvolumen in einem
für die kommerzielle Anwendung günstigen Bereich zu halten. Der Verdrängungskörper
kann also aufgrund seiner Form bzw. Beschaffenheit, unter Beibehaltung einer zweckmässigen
Steifigkeit, Belastbarkeit und Tragfähigkeit ein Maximum an Beton verdrängen.
[0014] Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Verdrängungskörper als Hohlkörper ausgebildet
sein kann. Es ist jedoch auch denkbar, den Verdrängungskörper als Vollkörper, aus
einem entsprechend "leichten" Material, wie beispielsweise Styropor herzustellen.
[0015] Bevorzugt jedoch keinesfalls zwingend kann der Verdrängungskörper aus Kunststoff
hergestellt sein. Es ist jedoch grundsätzlich jedes andere Material denkbar, solange
gewährleistet ist, dass das verwendete Material grundsätzlich leichter als Beton bzw.
im Vergleich zu diesem als "Leichtkörper" ausgebildet ist.
[0016] Als besonders vorteilhaft hat sich zudem erwiesen, bei einem Verdrängungskörper mit
einem Aussendurchmesser D und einer Höhe H eine Verhältniszahl D/H mit dem Wert von
2.25 einzuhalten oder zumindest nicht überschreiten zu lassen. Es hat sich nämlich
herausgestellt, dass der statische Wirkungsmechanismus (d.h. der lokale Lastabtrag)
im Vergleich zur Kugelform der Verdrängungskörper unter diesen Bedingungen noch immer
eine vergleichbare Wirkung entfaltet. Die Festigkeitseigenschaften einer Betondecke
mit erfindungsgemässen Verdrängungskörpern, ist im Hinblick auf die Festigkeitseigenschaften
einer Betondecke mit beispielsweise kugelförmigen Verdrängungskörpern somit vergleichbar
bzw. sogar vorteilhafter. Bevorzugt ist der horizontale Durchmesser des Verdrängungskörpers
also so zu wählen, dass ein Unterfliessen des Betons unter die untere Ebene des Verdrängungskörpers
in jedem Falle gewährleistet ist.
[0017] Eine nächste Ausführungsform sieht vor, den Verdrängungskörper einteilig auszubilden.
Dies hat den Vorteil, dass der Verdrängungskörper besonders gute Handlingeigenschaften
aufweisen kann.
[0018] Es ist jedoch auch denkbar, den Verdrängungskörper aus zumindest zwei zusammensetzbaren
Teilelementen, insbesondere Halbschalen herzustellen. Die Vorteile dieser Ausführungsform
liegen in der Tatsache, dass bei einer eventuellen Beschädigung eines der Teilelemente,
der Verdrängungskörper nicht vollständig getauscht bzw. entfernt werden muss, sondern
nur das beschädigte Teilelement ersetzt werden kann. Zudem lassen sich solche Halbschalen
im vergleich zu den Verdrängungskörpern in grösserer Anzahl bei gleich bleibenden
verfügbaren Ladevolumen transportierten. Die Teilelemente können dabei mittels jeder
nur erdenklichen Art und weise miteinander verbunden bzw. fixiert werden.
[0019] Ferner ist denkbar, dass zumindest auf den zwei Polseiten eine im wesentlichen runde,
ebene und vertieft angelegte Fläche vorhanden sein kann, die von einer Art Ringwall
umgeben ist. Die Vertiefung erlaubt eine vergrösserte Betonummantelung der sich ober-
und unterhalb der zwei Polseiten direkt über den Hohlkörpern befindlichen Armierungsgitter,
was zu optimierten Ringspannungszuständen bzgl. der Verbundwirkung der Armierung führt.
Der Ringwall kann dabei von mindestens einer Einkerbung durchbrochen sein. Die Einkerbungen
dienen dazu, eventuell ober- oder unterhalb des Verdrängungskörpers vorhandene Luftreservoire
zu beseitigen, indem die Luft während des Betongiessvorgangs über die Einkerbungen
entweichen kann und es somit zu einer satten Auflage bzw. Befüllung des Moduls bzw.
der Verdrängungskörper kommen kann.
[0020] Bevorzugt jedoch keinesfalls zwingend, können auf jeder Polseite mehrere, insbesondere
drei, Einkerbungen vorgesehen sein.
[0021] Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass in den vertieft angelegten Flächen
im Bereich der Einkerbung zumindest ein Distanznocken vorgesehen ist. Dieser Distanznocken
soll verhindern, dass während der Montage des Moduls bzw. während der Verlegung des
Moduls Metallteile, beispielsweise Stäbe des Gitterwerks, in die Einkerbung gelangen,
diese letztendlich verschliessen und folglich den Luftaustritt verhindern.
[0022] Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Verdrängungskörper mindestens eine
vertikal verlaufende Durchgangsöffnung aufweist, wobei die Durchgangsöffnung auf beiden
Polseiten mündet. Diese Durchgangsbohrung kann beispielsweise dazu dienen, ein verbessertes
Entlüftungsverhalten zu gewährleisten oder aber auch als zusätzliche Fixiermöglichkeit
Verwendung finden. Grundsätzlich ist denkbar, je nach Ausführungsform des Verdrängungskörpers,
die Durchgangsöffnung als Bohrung, Ausnehmung oder aber Hohlrohr oder dergleichen
auszubilden.
[0023] Bevorzugt verläuft die Durchgangsöffnung im Wesentlichen parallel zur vertikalen
Rotationsachse des Verdrängungskörpers.
[0024] Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines
[0025] Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
[0026]
Fig. 1 ein erfindungsgemässes Modul zur Herstellung von Betonteilen in einer räumlichen
Ansicht,
Fig. 2 einen Verdrängungskörper für ein Modul gemäss Fig. 1 in räumlicher Ansicht,
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines Verdrängungskörpers in montiertem Zustand in
einem Betonbett,
Fig. 4 eine alternative Ausführungsform eines erfindungagemässen Verdrängungskörpers,
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung von mehreren Modulen in montiertem Zustand, welcher
insbesondere dem Ortbeton-Verfahren oder der industriellen Vorfertigung im Betonfertigteilwerk
entspricht.
[0027] Fig. 1 zeigt ein Modul 1 zur Herstellung von Betonteilen in einer räumlichen Ansicht.
Das Modul 1 besteht aus einem, aus mehreren Stäben gebildeten Gitterwerk 2, wobei
einzelne Stäbe 3 gerade und andere Stäbe 4 im Wesentlichen u- oder wannenförmig ausgebildet
sind. Die Stäbe 3, 4 sind miteinander verbunden und bilden gemeinsam das die Verdrängungskörper
5 aufnehmende Gitterwerk 2. Die Stäbe 4 sind dabei so an den Stäben 3 angeordnet,
dass jeweils zwei benachbarte Stäbe 4 einen Aufnahmeraum 6 für je einen Verdrängungskörper
5 definieren. Der Aufnahmeraum 6 ist so ausgebildet, dass er den Verdrängungskörper
5 dahingehend umschliesst bzw. fixiert, als dass ein Auftreiben bzw. Verrutschen des
Verdrängungskörpers 5 innerhalb des Aufnahmeraums 6 im Wesentlichen vermieden werden
kann. Das Gitterwerk kann sich grundsätzlich über eine nahezu beliebige Größe erstrecken.
Der Aufnahmeraum 6 wird hier im Wesentlichen von dem oberhalb des Verdrängungskörpers
5 angeordneten Stab 3' sowie den senkrecht dazu angeordneten Stäben 4' und 4'' gebildet.
Bei dem hier gezeigten Gitterwerk 2 sind drei Verdra̅ngungskörper 5, 5' und 5'' in
Längsrichtung nebeneinander angeordnet. Die hier abgebildeten Verdrängungskörper 5,
5' und 5" sind zur prinzipiellen Darstellung des Moduls 1 lediglich schematisch dargestellt
und werden in Fig. 2 genauer beschrieben.
[0028] Fig. 2 zeigt den Verdrängungskörper 5 gemäß Fig. 1 in einer räumlichen, detaillierten
Ansicht. Der Verdrängungskörper 5 ist als im Wesentlichen oblates Rotationsellipsoid
mit zwei abgeplatteten Polseiten 7 und 8 ausgebildet. Sowohl auf der Polseite 7 als
auch auf der Polseite 8 (nicht dargestellt) ist eine im Wesentlichen runde, ebene
und vertieft angelegte Fläche 9 vorhanden, die von einem Ringwall 10 umgeben ist.
Der Ringwall 10 wird hier von drei Einkerbungen 11, 11' und 11'' durchbrochen.
[0029] Ferner sind auf der vertieft angelegten Fläche 9 im Bereich der Einkerbungen 11,
11' und 11'' Distanznocken 12, 12' sowie 12'' vorgesehen. Bevorzugt sind diese Distanznocken
12, 12', 12'' mindestens so hoch wie der Ringwall 10 ausgebildet.
[0030] Fig. 3 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Verdrängungskörpers 5 in montiertem Zustand
in einer Betondecke 13. Ein den Verdrängungskörper 5 umgebendes Gitterwerk ist vorhanden,
jedoch hier nicht dargestellt.
[0031] Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Verdrängungskörpers 5'''. Der
Verdrängungskörper 5''' weist eine vertikal verlaufende Durchgangsöffnung 14 auf,
die im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse 15 des Verdrängungskörpers 5''' verläuft.
Ebenfalls zu erkennen sind auf jeder Polseite 7' und 8' vertieft angeordnete Flächen
9' und 9''.
[0032] Fig. 5 zeigt eine Prinzipdarstellung von mehreren Modulen 1, 1' , 1'', 1''' in teilmontiertem
Zustand. Die Module 1, 1', 1'', 1''' liegen auf Armierungsträgern 16 auf. Die Armierungsträger
16 wiederum sind in einer unteren Betonschicht 17 eingebettet. Dabei ist es irrelevant,
in welcher Arbeitsreihenfolge bezüglich der Modulen 1, 1', 1'', 1''' und den Armierungsträgern
16 die erste Betonschicht eingebracht wird. Beispielsweise kann die Konstruktion,
bestehend aus Armierungsträgern 16, den Modulen 1, 1', 1'', 1''' und den darüber liegenden
Armierungsträgern 16' schon vor dem Betonieren bereitgestellt werden oder erst schrittweise
mit dem Betonierungsvorgang. Eine obere, zweite Betonschicht 20 umhüllt in einem hinteren,
bereits fertig gestellten Bereich 21 der Montageebene die Module 1, 1', 1'', 1''',
auf deren oberen Bereich ein zweiter Armierungsträger 16' angeordnet ist.
[0033] Die Größe der Module bzw. die Größe der Verdrängungskörper ist in jedem Falle so
zu bestimmen, als dass die geforderten Überdeckungswerte(Schichtdicke des Betons ober-
bzw. unterhalb des Verdrängungskörpers) eingehalten werden.
1. Modul (1) zur Herstellung von Betonteilen, insbesondere von Betonhalbzeug oder von
relativ "dünnen" Ortbeton-Decken, mit einer Vielzahl von in einer Längsrichtung nebeneinander
angeordneten einsetzbaren Verdrängungskörpern (5, 5', 5'', 5''') wobei die Vielzahl
von nebeneinander angeordneten Verdrängungskörpern (5, 5', 5", 5''') jeweils unverlierbar
in einem Gitterwerk (2) aus Stäben (3, 3', 4, 4', 4")angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (5, 5', 5'', 5''') als im Wesentlichen oblates Rotationsellipsoid
mit zwei zumindest geringfügig abgeplatteten Polseiten (7, 7', 8, 8') ausgebildet
ist.
2. Modul nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (5, 5', 5", 5''') als Hohlkörper ausgebildet ist.
3. Modul nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (5, 5', 5'', 5''') als Vollkörper ausgebildet ist.
4. Modul nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (5, 5', 5'', 5''') aus Kunststoff besteht.
5. Modul nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (5, 5', 5'', 5''') einen Aussendurchmesser D und eine Höhe
H aufweist, wobei die Verhältniszahl D/H den Wert von 2.25 nicht überschreitet.
6. Modul nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (5, 5', 5'', 5''') einteilig ausgebildet ist.
7. Modul nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (5, 5', 5'', 5''') aus zumindest zwei zusammensetzbaren Teilelementen,
insbesondere Halbschalen, besteht.
8. Modul nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf den zumindest zwei Polseifen (7, 7', 8, 8') eine im Wesentlichen runde, ebene
und vertieft angelegte Fläche (9, 9', 9") vorhanden ist, die von einem Ringwall (10)
umgeben ist.
9. Modul nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringwall (10) von mindestens einer Einkerbung 11, 11', 11'') durchbrochen ist.
10. Modul nach einem der Patentansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den vertieft angelegten Flächen (9, 9', 9'') im Bereich der Einkerbung (11, 11',
11'') zumindest ein Distanznocken (12, 12', 12'') angebracht ist.
11. Modul nach einem der Patentansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (5, 5', 5'', 5''') mindestens eine vertikal verlaufende Durchgangsöffnung
(14) aufweist, wobei die Durchgangsöffnung (14) auf beiden Polseiten (7, 7', 8, 8')
mündet.
12. Modul nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (14) als Durchgangsbohrung oder Hohlrohr ausgebildet ist und
im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse (15) des Verdrängungskörpers (5, 5', 5'',
5''') verläuft.
13. Verdrängungskörper gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 12 zur Verwendung in einem
Modul nach einem der Patentansprüche 1 bis 12.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.
1. Modul (1) zur Herstellung von Betonteilen, insbesondere von Betonhalbzeug oder von
relativ "dünnen" Ortbeton-Decken, mit einer Vielzahl von in einer Längsrichtung nebeneinander
angeordneten einsetzbaren Verdrängungskörpern (5, 5' , 5" , 5"') wobei die Vielzahl
von nebeneinander angeordneten Verdrängungskörpern (5, 5', 5", 5"') jeweils unverlierbar
in einem Gitterwerk (2) aus Stäben (3, 3', 4, 4', 4") angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (5, 5', 5", 5"') als im Wesentlichen oblates Rotationsellipsoid
mit zwei zumindest geringfügig abgeplatteten Polseiten (7, 7', 8, 8') ausgebildet
ist, und das Gitterwerk (2) Stäbe (4, 4', 4") aufweist, deren freie Enden über einen
Aufnahmeraum (6) für die Verdrängungskörper (5, 5', 5", 5"') in dem Gitterwerk (2)
hinausreichen, so dass entlang der Längsrichtung des Moduls dübelartige Überstände
zur Verankerung des Moduls in einem Beton gebildet werden.