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Die Erfindung betrifft ein Gebäude bzw. Fertigteilhaus in modularer Stahlskelettbauweise mit einer in einem Statikgrundraster angeordneten tragenden Stahlstruktur mit vertikalen Stahlstützen und horizontalen Verbindungselementen.
Insbesondere auf dem Gebiet des industriell vorgefertigten Fertigteilhauses gibt es schon lange Bestrebungen Gebäude bzw. Wohneinheiten aus fabriksmässig vorgefertigten Teilen modulartig aufzubauen, wodurch sowohl Planungs- als auch Herstellungs- und Errichtungskosten eingespart werden können. Viele dieser Fertigteilhauskonzepte beruhen auf einem Rasterprinzip, wobei beispielsweise mit Hilfe eines Stahlskelettbausystems tragende Strukturen geschaffen werden und für den raumschliessenden Ausbau plattenförmige Elemente aus unterschiedlichen Werkstoffen wie Holz, Mauerwerk, Beton oder Glas eingesetzt werden.
So ist beispielsweise aus der DE 100 05 872 C1 ein aus gleichartigen Raumzellen zusammen- gesetztes Gebäude bekannt, welches in modularer Stahlskelettbauweise ausgeführt ist. Das tra- gende Stahlgerüst besteht aus einzelnen, quaderförmigen Raumzellen mit vertikalen Stahlpfosten und horizontalen Stahlriegeln, wobei die raumbildenden Wandteile aus einem Gerüst aus Holz- rahmen bestehen, die innen mit Gipsfaserplatten beplankt sind und aussen eine Holzverschalung oder eine andere Aussenverkleidung tragen. Die Wände sind zwischen der Aussenverkleidung und der innen angeordneten Gipsfaserplatten mit Mineralwolle gedämmt.
Nachteilig bei derartigen, aus gleichartigen Raumzellen zusammengesetzten Gebäuden ist die Tatsache, dass nur geringe Gestaltungsmöglichkeiten offen stehen, sowie dass die Wand- und die Tragestruktur einen Ver- bund bilden, welcher die Demontage und Wiederrichtung derartiger Gebäude erschwert bzw. unmöglich macht. Weiters entstehen in jenen Bereichen, in welchen die Wandteile die Stahlstruktur aufnehmen, Kältebrücken bzw. Unterbrechungen der Dämmstruktur.
Aus der DE 27 26 303 A1 ist es bekannt, aus vorgefertigten Elementen ein Bauwerk zu errich- ten, wobei jeweils in den Ecken quadratischer Basiselemente vertikale Stützen errichtet werden, die ein Dachelement tragen, welches als Fachwerkkonstruktion ausgeführt ist. Eine vergleichbare Ausführungsform zeigt die EP 0 373 079, bei welcher zwischen einzelnen Modulen Decken tra- gende Fachwerkträger eingezogen sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von einem Gebäude bzw. Fertigteilhaus in modularer Stahlskelettbauweise Verbesserungen vorzuschlagen, welche die Demontage und Wiedererrichtung derartiger Gebäude vereinfachen bzw. die Möglichkeiten der unterschiedlichen Raumgestaltungen und der modulartigen Erweiterung von Gebäudestrukturen vergrössern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in einem zum Statikgrundraster vorzugsweise um die Hälfte der Rasterlänge versetzten Wohngrundraster Wohnzellen angeordnet sind, welche eine Wohneinheit bilden, die von der tragenden Stahlstruktur zumindest teilweise umfasst ist.
Das Statikgrundraster und das Wohngrundraster werden dabei vor allem als Planungsraster verwendet, sind generell voneinander unabhängig und können bei Bedarf zumindest für einzelne Bereiche der Wohneinheit zur Deckung gebracht werden. Das bedeutet, die Wohnzellen bzw. die daraus zusammengesetzten Wohneinheiten sind im Wesentlichen unabhängig von der tragenden Stahlstruktur.
Das Wohngrundraster weist bevorzugt ein Teilraster auf, dessen Rasterlänge die Hälfte, ein Viertel, usw. der Rasterlänge des Wohngrundrasters beträgt, sodass sich eine Vielzahl von Mög- lichkeiten für die Raumgestaltung und deren fraktaler Erweiterung ergibt.
Insbesondere ist es erfindungsgemäss von Vorteil, wenn zumindest ein Grossteil der Aussen- wände der Wohneinheit - vorzugsweise um die Hälfte oder ein Viertel der Rasterlänge versetzt - innerhalb der tragenden Stahlstruktur angeordnet ist, sodass ausserhalb der Wohneinheit Bereiche für Erschliessungsgänge, Terrassen, Lichthöfe, etc. vorhanden sind.
Während bei dem eingangs zitierten, aus der DE 100 05 872 bekannten Konzept die tragende Stahlstruktur in die Wohnzellenstruktur integriert ist, so dass dessen Statikgrundraster mit dem Wohngrundraster zusammenfällt, zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass Statikgrundraster und Wohngrundraster zueinander versetzt angeordnet sind und die im Wohngrundraster angeord- neten Wohnzellen eine Wohneinheit bilden, die von der tragenden Struktur zumindest grossteils umfasst ist.
Erfindungsgemäss ergibt sich eine räumliche Entkoppelung der tragenden Struktur und der Wohnzellen, so dass diese völlig separat vorgefertigt bzw. vormontiert werden können und
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beispielsweise einzelne Wohnzellen mittels Kran oder anderer Hebewerkzeuge auf die unabhängig davon errichtete, tragende Struktur aufgesetzt werden können. Da die tragende Stahlstruktur meist über die aus einzelnen Wohnzellen bestehende Wohneinheit hinausragt, ergibt sich ausserhalb der Wohneinheit ein Bereich für Erschliessungsgänge, Terrassen, Lichthöfe, usw., wobei aussen an der tragenden Stahlstruktur Wetter- bzw. Lichtschutzelemente sowie Terrassengeländer angebracht werden können, die die innen liegenden Wohnstrukturen optimal schützen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stahlstruktur in bekannter Weise eine von den vertikalen Stahlstützen getragene Deckenkonstruktion und gegebenenfalls eine Bodenkonstruktion aufweist, sowie dass die Wohneinheit an der Deckenkonstruktion hängend oder auf der Bodenkonstruktion stehend angeordnet ist, wobei die Deckenkonstruktion und die Boden- konstruktion in bekannter Weise als Stahlfachwerkkonstruktion ausgeführt sind.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen teilweise in schematischer Darstellung Fig. 1 ein erfindungsgemässes Gebäude bzw.
Fertigteilhaus im Grundriss, Fig. 2 das Gebäude gemäss Fig. 1 in einer Vorderansicht, Fig. 3 eine konkrete Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Gebäudes bzw. Fertigteilhauses in einer Vorderansicht, die Fig. 4 bis 7 vertikale Schnittdarstellungen unterschiedlicher Ausführungsvarian- ten erfindungsgemässer Fertigteilhäuser Fig. 8 eine perspektivische Vorderansicht eines erfin- dungsgemässen Gebäudes bzw. Fertigteilhauses und Fig. 9 ein Detail der tragenden Stahlstruktur.
Das in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte Gebäude bzw. Fertigteilhaus basiert auf ei- nem Planungsraster, welcher aus einem Statikgrundraster SG und einem dazu versetzt angeord- neten Wohngrundraster WG besteht. Im dargestellten Beispiel wird in aufeinander normal stehen- den Raumrichtungen in der Ebene eine Rasterlänge a bzw. b angenommen, wobei ein quadrati- sches Grundraster bevorzugt wird und dann in diesem Fall von einer Rasterlänge a gesprochen wird.
Die tragende Stahlstruktur 1, welche vertikale Stahlstützen 2 und horizontale Verbindungsele- mente 3 aufweist, ist im Statikgrundraster SG angeordnet. Die aus einzelnen Wohnzellen W1, W2,..., Wn aufgebaute Wohneinheit WE ist im Wohngrundraster WG angeordnet, wobei dieses Raster vorzugsweise um die Hälfte der Rasterlänge zum Statikgrundraster SG versetzt ist. Die Wohneinheit WE wird somit von der tragenden Struktur 1 zumindest teilweise umfasst, so dass
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Stahlstruktur 1 angeordnet sind, wodurch ausserhalb der Wohneinheit WE Bereiche 4 für Erschlie- #ungsgänge, Terrassen, Lichthöfe, etc. vorhanden sind. Um mehr Möglichkeiten für die Raumges- taltung zu erschliessen, ist das Wohngrundraster WG in ein Teilraster T1, T2,... unterteilt, dessen Rasterlänge die Hälfte, ein Viertel, usw. der Rasterlänge des Wohngrundrasters WG beträgt.
Beispielsweise entsprechen die Wohnzellen W1, W2 und W3 gemäss Fig. 1 und 2 dem Wohngrund- raster WG, die Wohnzelle W4 dem Teilraster T1, welches im Bereich seiner Aussenwand A4 mit dem Statikgrundraster SG zusammenfällt.
Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, weist die Stahlstruktur 1 eine von den vertikalen Stahl- stützen 2 getragene Deckenkonstruktion 5 sowie eine Bodenkonstruktion 6 auf, wobei die Wohn- einheit WE als separate von der tragenden Stahlstruktur 1 im Wesentlichen unabhängige Einheit von der Bodenkonstruktion 6 getragen wird. Die Deckenkonstruktion 5 und die Bodenkonstruktion 6 der tragenden Stahlstruktur 1 sind jeweils als Stahlfachwerkkonstruktion ausgeführt.
Die in Fig. 3 dargestellte Vorderansicht eines Fertigteilhauses gemäss Erfindung zeigt eine aus drei Wohnzellen W1, W2, W3 bestehende Wohneinheit WE, welche vollkommen von der tragenden Stahlstruktur 1 umschlossen ist, wobei auf der Deckenkonstruktion 5 eine Dachkonstruktion 7 - im dargestellten Beispiel ein begrüntes Flachdach - angeordnet ist. Im oberen Bereich der tragenden Stahlstruktur 1 sind aussen, beispielsweise an den Stahlstützen 2, Wetter- bzw. Lichtschutzelemen- te 8 angeordnet, welche eine Lamellenstruktur aufweisen und so den Lichteinfall gemäss den jahreszeitlichen Erfordernissen steuern können. Die Wohneinheit WE, welche beispielsweise aus Holzwänden in Riegelbauweise besteht, wird durch die vorgesetzten Wetter- bzw. Lichtschutzele- mente 8 optimal geschützt.
Sowohl die Stahlfachwerkkonstruktion der Deckenkonstruktion 5 als auch jene der Bodenkon- struktion 6 bildet einen Hinterlüftungsbereich zur Wohneinheit WE, wobei dieser Bereich bevorzugt zur Aufnahme von nicht weiter dargestellten horizontal geführten Installationselementen dient.
Weiters können die aus Stahlrohren gebildeten Stahlstützen 2 bevorzugt zur Aufnahme von
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vertikal geführten Installationselementen herangezogen werden.
Zusammenfassend können für das erfindungsgemässe Gebäude bzw. Fertigteilhaus folgende Vorteile angeführt werden: - die Wohneinheit WE kann als schlanke Holzkonstruktion ausgeführt werden, da die Dach- last bzw. die Last übereinander liegender Wohneinheiten WE von der tragenden Stahl- struktur 1 übernommen wird; - die Stahlstützen 2 der Stahlstruktur 1 können kostensparend auf einem Punkt- oder Strei- fenfundament 14 befestigt werden, wobei bei instabilem Grund auch ein Plattenfundament vorgesehen sein kann; - die Stahlstützen 2 der Stahlstruktur 1 können auch auf einem herkömmlichen Keller- oder
Garagengeschoss befestigt werden, ohne Änderungen am Gebäudekonzept vornehmen zu müssen ;
- die Stahlstruktur 1 kann schlank, leicht, stabil und materialeffizient ausgeführt werden und ist nach dem Entfernen der Wohneinheit WE unabhängig von der Wohnstruktur demontier- bar ; - die Hinterlüftungsbereiche in der Deckenkonstruktion 5 und der Bodenkonstruktion 6 sor- gen dafür, dass sowohl Bodenfeuchtigkeit als auch Dachfeuchtigkeit von der Wohnstruktur ferngehalten werden kann; - das gesamte Gebäude kann demontiert werden, wobei eine einfache Trennung der tragen- den Stahlteile und der einzelnen Wohnzellen möglich ist und diese an anderen Standorten wiederverwertbar sind; - für das Statikgrundraster SG und das Wohngrundraster WG haben sich Grundrasterlängen von a = 320 cm bis 420 cm, vorzugsweise eine Grundrasterlänge von a = 360 cm als vorteilhaft erwiesen.
Bei einer Grundrasterlänge von a = 360 cm ergibt sich ein Teilraster
T1, = 180 cm, T2 = 90 cm, T3 = 45 cm, etc., wodurch für die Wohneinheit WE ein weiter Be- reich an Gestaltungsmöglichkeiten gegeben ist; - bei einer Grundrasterlänge von 360 cm ergeben sich beispielsweise freitragende Holzkon- struktionen von 90 bis 540 cm und freitragende Stahlkonstruktionen von 90 bis 900 cm; - die Stahlstützen 2 sind beispielsweise im Abstand der doppelten oder dreifachen Raster- länge angeordnet (beispielsweise 720 cm), wodurch sich eine leichte und schlanke Trage- konstruktion ergibt; - aufgrund der modularen Bauweise mit einem fraktalen Planungsraster (beispielsweise
720 cm, 360 cm, 180 cm, 90 cm, 45 cm,...) eignet sich das Konzept zum Aufbau einzelner
Wohneinheiten bis zu städtischen Strukturen; - die Gebäude bzw.
Fertigteilhäuser sind leicht erweiter- und veränderbar; - bei einer Kombination Stahl/Holz übernimmt der Baustahl (Anteil 10%) weitestgehend die statischen Aufgaben sowie die vertikale bzw. horizontale Installationsführung und bildet einen Rundumschutz für den Holzbau. Holz mit einem Anteil von 90% bildet einzig und allein die Wohneinheit WE, wobei beide Komponenten baulich getrennt sind; - bei der Errichtung des Gebäudes auf Punkt- oder Streifenfundamenten 14, bzw. bei der ebenerdigen Anordnung des Keller- oder Garagengeschosses unterhalb des aufgestützten
Gebäudes (siehe Fig. 4,7 oder 8) sind praktisch keine Erdbewegungen und kaum Bauauf- wand vor Ort notwendig; - die Errichtung ist umweltschonend und kostengünstig und zudem erdbeben- und über- schwemmungssicher (aufgestützte Variante);
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wirkt ;
- die Errichtung des erfindungsgemässen Gebäudes im Winter stellt kein Problem dar, da alle
Teile industriell vorgefertigt werden können; - das Flachdach auf der obersten Deckenkonstruktion 5 kann als Garten, Terrasse oder
Spielplatz genützt werden; - aufgrund der stabilen tragenden Stahlstruktur 1 kann das gesamte Gebäude beispielswei- se mittels Transportzeppelin an den Aufstellungsort transportiert werden.
In den Fig. 4 bis 7 sind Schnittdarstellungen unterschiedlicher Ausführungsvarianten erfin- dungsgemässer Fertigteilhäuser dargestellt, wobei beispielsweise fig. 4 eine Variante zeigt, bei
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welcher unterhalb der Bodenkonstruktion 6 ein Keller- oder Garagengeschoss 9 angeordnet ist. An
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taikzellen) zur Warmwasserbereitung bzw. zur Stromerzeugung angedeutet. Der zwischen Wohn- einheit WE und Stahlstruktur 1 freibleibende Bereich (beispielsweise Terrasse) ist durch ein Ge- länder 11begrenzt, welches an den Stahlstützen 2 befestigt ist.
Die Deckenplatte 12, die Bodenplatte 13 sowie die Aussenwände A1 A2 ... der Wohneinheit WE bestehen beispielweise aus einer Holzkastenkonstruktion bzw. Holzskelettkonstruktion einer Ge- samtstärke von 25 bis 40 cm, wobei alle aussen liegenden Teile mit einer Wärmedämmung verse- hen sind. Zwischen einzelnen Wohnzellen der Wohneinheit WE können Zwischenwände 15 ange- ordnet sein.
Es ist auch möglich, einzelne Bereiche der Wohneinheit WE erkerartig aus der tragenden Stahlstruktur 1 hervortreten zu lassen, beispielsweise im Bereich zwischen zwei Stahlstützen 2 der Stahlstruktur 1.
Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsvariante zeigt eine Wohneinheit WE, welche an der Deckenkonstruktion 5 hängend angeordnet ist, so dass hier die tragende Stahlstruktur 1 lediglich aus den vertikalen Stahlstützen 2 und der die Stahlstützen verbindenden Deckenkonstruktion 5 besteht.
Die tragende Stahlstruktur 1 kann zwischen der Bodenkonstruktion 6 und der Deckenkonstruk- tion 5 eine eingeschossige Wohneinheit (siehe Fig. 4) oder auch eine zweigeschossige Wohneinheit (siehe Fig. 6) aufweisen.
Wie aus Fig. 7 ersichtlich kann die tragende Stahlstruktur 1 auch vertikal modulartig erweitert werden, so dass mehrere derartige Elemente übereinander montiert werden können, wodurch Wohnhäuser mit mehreren Wohneinheiten entstehen. In der Ebene kann das Fertigteilhauskonzept zu Stadtteilen oder Städten erweitert werden.
Fig. 8 zeigt eine Variante der Ausführung gemäss Fig. 3 und 4 in einer perspektivischen Darstel- lung mit einem Kellergeschoss 9 und daran angeordneten Solarelementen 10.
Das Detail gemäss Fig. 9 zeigt eine rohrförmige Stahlstütze 2 (Stahlhohlrohrstütze) mit einem Anschlusselement 16, auf welches eine zweite derartige rohrförmige Stahlstütze aufgesteckt werden kann, wodurch die tragende Struktur in der Höhe modulartig erweitert werden kann. Die Decken- bzw. Bodenkonstruktion 5,6 der Stahlstruktur 1 wird mit der Flanschkonstruktion 17 der Stahlstütze 2 verschraubt.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Gebäude bzw. Fertigteilhaus in modularer Stahlskelettbauweise mit einer in einem Statik- grundraster (SG) angeordneten, tragenden Stahlstruktur (1) mit vertikalen Stahlstützen (2) und horizontalen Verbindungselementen (3), dadurch gekennzeichnet, dass in einem zum Statikgrundraster (SG) vorzugsweise um die Hälfte der Rasterlänge (a, b) versetzten
Wohngrundraster (WG) Wohnzellen (W1, W2, W3,..., Wn) angeordnet sind, welche eine
Wohneinheit (WE) bilden, die von der tragenden Stahlstruktur (1 ) zumindest teilweise um- fasst ist.