DE202015104308U1

DE202015104308U1 - Verbessertes Verbundbaumaterial

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Publication number: DE202015104308U1
Application number: DE202015104308.2U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-14
Filing date: 2015-08-14
Publication date: 2016-11-15
Anticipated expiration: 2025-08-15
Also published as: EP3130718A1

Abstract

Verbundbauwerkstoff, aufweisend – einen Holzträger, der eine Mehrzahl Ausnehmungen aufweist, die in einer ersten Richtung verlaufen, wobei sich zwischen den Ausnehmungen Erhebungen befinden; – Querstreben, die quer zu der ersten Richtung der Ausnehmungen angeordnet sind und zwischen dem tiefsten Punkt der Ausnehmung und dem höchsten Punkt der Erhebung angeordnet sind; und – einer Betonwerkstoffschicht, die zwischen den Ausnehmungen und zumindest teilweise um die Querstreben angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verbundbaumaterial.
Im Stand der Technik werden Verbundmaterialien eingesetzt, um Eigenschaften von zwei unterschiedlichen Materialien auf vorteilhafte Weise zu kombinieren. Beim Bau von Gebäuden ist Holz ein beliebter Wirkstoff, weil er eine angenehme Atmosphäre ausstrahlt. Holz kann jedoch hinsichtlich des Brandverhaltens und hinsichtlich der Langzeitstabilität etc. nachteilig sein.
Beton ist ein weit verbreiteter Werkstoff, der beim Bau von Bauwerken weit verbreitet eingesetzt wird. Beton ist ein stabiler und langlebiger Baustoff.
Im Stand der Technik wurde versucht, die Eigenschaften von Beton und Holz zu kombinieren. Es ist bekannt, auf einen Holzträger die Mehrzahl Schrauben schräg anzuordnen und mit Beton zu vergießen. Es ist auch bekannt, auf einem Holzträger Stahl Bänder senkrecht zum Holzträger anzuordnen und mit Beton zu vergießen. Ferner ist bekannt, in einen Holzträger Schubnocke auszufräsen und mit Beton zu vergießen.
Bis jetzt ist es nicht gelungen, einen Verbundwerkstoff aus Holz und Beton herzustellen, der den Anforderungen entspricht. Insbesondere konnten nicht zufriedenstellend Längs- und Querkräfte von derartigen Verbundwerkstoffen aufgenommen werden.
Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, einen Verbundbauwerkstoff auf der Grundlage von Holz zu schaffen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Verbundbauwerkstoff nach Anspruch 1, ein Wandelement nach Anspruch 14 und ein Deckenelement nach Anspruch 15 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beanspruchen bevorzugte Ausführungsformen.
Ein erfindungsgemäßer Verbundbauwerkstoff umfasst einen Holzträger, der eine Mehrzahl Ausnehmungen aufweist, die in einer ersten Richtung verlaufen, wobei sich zwischen den Ausnehmungen Erhebungen befinden. Der Verbundbauwerkstoff umfasst ferner Querstreben, die in einer zweiten Richtung quer zu der ersten Richtung der Ausnehmungen angeordnet sind und zwischen dem tiefsten Punkt der Ausnehmung und dem höchsten Punkt der Erhebung angeordnet sind. Der Verbundbauwerkstoff umfasst ferner eine Betonwerkstoffschicht, die zwischen den Ausnehmungen und zumindest teilweise um die Querstreben angeordnet ist.
Die erste Richtung ist vorzugsweise die Längsrichtung des Verbundbauwerkstoffs. Die zweite Richtung ist vorzugsweise die Querrichtung des Verbundbauwerkstoffs. Ohne an die folgende Theorie gebunden zu sein, vermutet der Erfinder der vorliegenden Erfindung, dass durch die Querstreben auf den Verbundbauwerkstoff wirkende Längskräfte aufgenommen werden und als Querkräfte mittels der Querstreben an die Erhebungen des Holzträgers weitergeleitet werden. Dort werden die Querkräfte der Querstreben schlussendlich als auf den Holzträger wirkende Längskräfte flexibel aufgenommen und in andere Teile eines Bauwerks geleitet.
Erfindungsgemäß ist die Betonwerkstoffschicht in den Ausnehmungen des Holzträgers und zwischen den Querstreben eingebettete, so dass eine feste Bindung zwischen dem Holzträger und der Betonwerkstoffschicht entsteht.
Die Querstreben können sich durch eine Mehrzahl Ausnehmungen und/oder Erhebungen erstrecken. Eine Querstrebe verläuft dann durch eine Mehrzahl Ausnehmungen und/oder Erhebungen. Dadurch kann der Verbundbauwerkstoff effizient hergestellt werden.
Die Querstreben können im Wesentlichen rechtwinklig zu den Ausnehmungen und/oder Erhebungen angeordnet sein. Dadurch können Kräfte in allen Raumrichtungen zwischen der Betonwerkstoffschicht und dem Holzträger übertragen werden.
Die Querstreben können einen runden Querschnitt aufweisen. Folglich können die Öffnungen in den Erhebungen durch Bohren hergestellt werden.
Die Querstreben können Metall, Stahl, Aluminium, Edelstahl, Verbundmaterialien, Fieberglas, Beton, Holz, Hartholz, Holzverbundmaterialien, Buchenholz, Nadelholz und/oder Fichtenholz aufweisen. Metall, beispielsweise Stahl kann besonders gut mit Beton kombiniert werden, wodurch die Betonwerkstoffschicht eine bessere Bindung mit dem Holzträger eingeht. Es ist aber auch möglich, die Querstreben aus Holz herzustellen.
Die Querstreben können bis zum oberen Ende der Erhebungen oder bis zur Ausnehmung erstrecken, aber nicht über die gesamte Ausnehmung. Dadurch kann die Fläche der Querstreben zum Aufnehmen der Längskräfte erhöht werden.
Die Ausnehmungen können den Querschnitt eines rechtwinkligen U aufweisen.
Der Holzträger kann eine Mehrzahl Balken aufweisen. Ein erster Balkentyp kann einen Querschnitt mit einer größeren Höhe als ein zweiter Balkentyp mit einem Querschnitt mit einer kleineren Höhe aufweisen. Die Balken des ersten Balkentyps und die Balken des zweiten Balkentyps sind alternierend an einem ersten Ende des Querschnittes bündig aneinander angeordnet. Die zweiten Enden, die den ersten Enden entgegengesetzt sind, des Querschnittes des ersten Balkentyps bilden die Erhebungen. Die zweiten Enden, die den ersten Enden entgegengesetzt sind, des Querschnittes des zweiten Balkentyps bilden die Ausnehmungen. Es sind alternierend Balken mit einem höheren und einen tieferen Querschnitt nebeneinander angeordnet. Dadurch erhält der Holzträger einen Querschnitt, der durch eine Mehrzahl U gebildet wird.
Der Betonwerkstoff kann auch über den Erhebungen angeordnet sein. Dadurch schützt der Betonwerkstoff den Holzträger.
Der Betonwerkstoff kann ein Bindemittel und Zuschlagstoffe aufweisen. Die Herstellung von Beton ist dem Fachmann bekannt und wird hierin im Sinne der Prägnanz nicht wiederholt. Der Betonwerkstoff kann in einem fließfähigen Zustand auf den Träger und die Ausnehmungen aufgebracht werden. Anschließend trocknet und erstarrt der Betonwerkstoff aus. Dadurch entsteht der erfindungsgemäße Verbundbauwerkstoff.
Der Betonwerkstoff kann Zement, Sand, Steine und/oder beliebige andere mineralische Zuschlagstoffe aufweisen. Das Bindemittel kann Zement, Magnesit, Anhydrit, Kunstharz, Epoxidharz etc. aufweisen.
Über dem Betonwerkstoff können eine Putzschicht, eine Dämmschicht und/oder eine Farbschicht angeordnet sein. Es können beliebige weitere Schichten auf dem Betonwerkstoff angeordnet sein, beispielsweise ein Bodenbelag, Bodenfliesen und/oder Wandfließen. Die Erfindung offenbart auch ein Wandelement mit dem zuvor beschriebenen Verbundbauwerkstoff. Die Erfindung offenbart auch ein Deckenelement mit dem zuvor beschriebenen Verbundbauwerkstoff.
Bei einem Deckenelement kann die Betonwerkstoffschicht oben angeordnet sein, damit der Verbundbauwerkstoff eine verbesserte Festigkeit für einen Boden bildet. Bei einem Wandelement kann der Betonwerkstoff außen und/oder angeordnet sein, um den Holzträger vor Witterungseinflüssen zu schützen.
Der Betonwerkstoff kann an mehreren Seiten des Holzträgers, insbesondere an zwei gegenüberliegenden Seiten, des Holzträgers angeordnet sein, was insbesondere bei einem Wandelement vorteilhaft ist.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert, den besseren Verständnis der Erfindung dienen und nicht beschränkend auszulegen sind, wobei
1 eine perspektivische Darstellung eines Deckenelementes mit dem erfindungsgemäßen Verbundbauwerkstoff ist;
2 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Verbundbauwerkstoff ist;
3 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Verbundbauwerkstoff mit eingegossenen Beton ist;
4 eine perspektivische Ansicht des Deckenelement des mit eingegossenen Beton mit Äußendämmung zeigt;
5 eine Seitenansicht des Deckenelementes ist;
6 ein Wandelement mit dem erfindungsgemäßen Verbundbauwerkstoff perspektivisch darstellt;
7 ein Wandelement mit eingegossenen Beton zeigt; und
8 eine Seitenansicht des Wandelement des zeigt.
In 1 bis 5 ist ein Deckenelement 100 gezeigt. In 6 bis 8 ist ein Wandelement gezeigt. Das Deckenelement 100 und das Wandelement 102 sind im Wesentlichen gleich aufgebaut und umfassen im Wesentlichen den gleichen Verbundbauwerkstoff. Im Sinne der Prägnanz werden das Deckenelement 100 und das Wandelement 102 gemeinsam erläutert.
Ein Holzträger 103 umfasst eine Mehrzahl Balken 104 eines ersten Typs und eine Mehrzahl Balken 106 eines zweiten Typs. Die Balken sind alternierend nebeneinander angeordnet. Der Begriff Balken im sinne dieses Gebrauchsmusters umfasst auch Bohlen und Bretter. Die Banken berühren sich an der Längsseite der Querschnitte. An einer Seite der Querschnitte sind die Balken 104, 106 bündig aneinander angeordnet. Der Balken 104 des ersten Typs weist einen Querschnitt mit einer größeren Höhe als der Balken 106 des zweiten Typs auf. Da die Balken des ersten Typs 104 und die Balken des zweiten Typs 106 an einer Schmalseite des Querschnittes bündig angeordnet sind, bilden sich an der anderen Schmalseite des Querschnittes Ausnehmungen und Erhebungen im Holzträger. Die Ausnehmungen werden durch die Balken des zweiten Typs 106 an der Schmalseite des Querschnittes erzeugt. Die Erhebungen werden an der Schmalseite des Querschnitts des Balkens 104 des ersten Typs erzeugt.
Bevorzugte Holztypen sind Bauholz, Nadelholz, Fichtenholz, Leimholz, Hartholz, Buchenholz, Holzverbundwerkstoffe.
Die Balken 104, 106 sind miteinander mittels eines ersten Stiftes 110 und eines zweiten Stiftes 112 verbunden, die durch die Mehrzahl von Balken verlaufen und dadurch den Holzträger 103 bilden. Die zweiten Stifte 112 verlaufen durch die Balken des ersten Typs und des zweiten Typs, um die Stabilität des Trägers sicherzustellen. Die zweiten Stifte 112 sind zu den ersten Stiften 110 versetzt angeordnet.
Die Ausnehmungen im Holzträger können auch durch Fräsen eines Holzträgers hergestellt werden, beispielsweise eines Leimholzträgers, Holzbalken, Brettschichtholzträger und/oder Holzverbundwerkstoffträger.
Quer zur Erstreckungsrichtung der Ausnehmungen verläuft eine Mehrzahl erster Querstreben 108. Die Querstreben sind über dem unteren Ende der Ausnehmungen und unter dem oberen Ende der Erhebungen angeordnet. Die Querstreben können aus Metall, Stahl, Holz, Holzverbundwerkstoffe, Glasfaser oder dergleichen hergestellt sein.
Auf den Holzträger 103 wird eine Betonschicht 114 gegossen, die sich in die Ausnehmungen und vollständig um die Querstreben 108 erstreckt. Die Betonschicht 114 füllt die Ausnehmungen und umgibt die Querstreben 112.
4 und 5 zeigen, dass der Verbundbauwerkstoff in Form des Deckenelementes 100 auf einer Mauer 116 mit einer Putzschicht 118 angeordnet ist. Ein erstes Stahlelement 128, das in den mit Beton gefüllten Ausnehmungen angeordnet sein kann, nimmt Zugkräfte auf, die in dem Bereich entstehen können, in dem das Deckenelement von der Mauer 116 gestützt wird. Das erste Stahlelement 128 kann eine Stange wie bei einem herkömmlichen Stahlbeton sein.
7 und 8 zeigen, dass der erfindungsgemäße Verbundbauwerkstoff in Form eines Wandelementes 102 auf einer Bodenschicht 120, beispielsweise einer Betonschicht, einem Deckenelement 100 oder dergleichen, angeordnet ist. An der Betonschicht 114 sind eine Dämmschicht 122 und eine Putzschicht 124 angeordnet. Ein zweites Stahlelement 130 verläuft durch die Bodenplatte 130 und durch die mit Beton gefüllten Ausnehmungen. Dadurch wird eine zug- und schubfeste Verbindung zwischen der Bodenplatte 130 und dem Wandelement 102 erreicht.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie eine Kopplung zwischen Holz und Beton erzeugt, langlebig ist.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Deckenelemente 100 während des Rohbaus auf den Mauern (bzw. einem beliebigen Auflager) 116 angeordnet werden können, ohne dass die Notwendigkeit besteht, das Deckenelement 100 mit Beton auszugießen, bevor das nächste Stockwerk gebaut wird. Dadurch ist es möglich, dass alle Stockwerke des Hauses einschließlich des Daches gebaut werden und erst anschließend die Decken betoniert werden. Dadurch können stabilere Decken entstehen, da der Beton beim Aushärten vor Witterungseinflüssen geschützt ist. Ferner kann die Verkabelung der Decken, beispielsweise die Auslässe für die Deckenleuchten, zu einem späteren Zeitpunkt geplant und installiert werden, so dass das Auftreten von Fehlern minimiert wird.

Claims

Verbundbauwerkstoff, aufweisend – einen Holzträger, der eine Mehrzahl Ausnehmungen aufweist, die in einer ersten Richtung verlaufen, wobei sich zwischen den Ausnehmungen Erhebungen befinden; – Querstreben, die quer zu der ersten Richtung der Ausnehmungen angeordnet sind und zwischen dem tiefsten Punkt der Ausnehmung und dem höchsten Punkt der Erhebung angeordnet sind; und – einer Betonwerkstoffschicht, die zwischen den Ausnehmungen und zumindest teilweise um die Querstreben angeordnet ist.
Verbundbauwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Querstreben durch eine Mehrzahl Ausnehmungen und/oder Erhebungen erstrecken.
Verbundbauwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstreben im Wesentlichen rechtwinklig zu den Ausnehmungen und/oder Erhebungen angeordnet sind.
Verbundbauwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstreben einen runden Querschnitt aufweisen.
Verbundbauwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Querstreben bis zum oberen Ende der Erhebungen oder bis zur Ausnehmung erstrecken, aber nicht über die gesamte Ausnehmung.
Verbundbauwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstreben – Metall; – Stahl; – Aluminium; – Edelstahl; – Verbundmaterialien; – Fieberglas; – Beton; – Holz; – Hartholz; – Holzverbundmaterialien; – Buchenholz; – Nadelholz; und/oder – Fichtenholz; aufweisen.
Verbundbauwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen den Querschnitt eines rechtwinkligen U aufweisen.
Verbundbauwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betonwerkstoff an einer Mehrzahl von Seiten des Holzträgers angeordnet ist.
Verbundbauwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Holzträger eine Mehrzahl Balken aufweist, wobei ein erster Balkentyp einen Querschnitt mit einer größeren Höhe aufweist und ein zweiter Balkentyp einen Querschnitt mit einer kleineren Höhe aufweist, wobei die Balken des ersten Balkentyps und die Balken des zweiten Balkentyps alternierend an einem ersten Ende des Querschnittes bündig zueinander angeordnet sind, und die zweiten Enden, die den ersten Enden entgegengesetzt sind, des Querschnittes des ersten Balkentyps die Erhebungen bilden, und die zweiten Enden, die den ersten Enden entgegengesetzt sind, des Querschnittes des zweiten Balkentyps die Ausnehmungen bilden.
Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet dass der Betonwerkstoff auch über den Erhebungen angeordnet ist.
Verbundbauwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Betonwerkstoff zumindest eines von folgendem aufweist: – ein Bindemittel; – Sand; und – Steine; wobei das Bindemittel zumindest eines von Folgendem aufweist: – Zement; – Magnesit; – Anhydrit; – Kunstharz; und/oder – Epoxidharz.
Verbundbauwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Holzträger zumindest eines von Folgendem aufweist: – Bauholz; – Nadelholz; – Fichtenholz; – Leimholz; – Hartholz; – Buchenholz; – Holzverbundwerkstoffe.
Verbundbauwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Betonwerkstoff zumindest eines von Folgendem angeordnet ist: – eine Putzschicht – eine Dämmschicht – eine Farbschicht – ein Estrich.
Wandelement, aufweisend den Verbundbauwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Deckenelement, aufweisend den Verbundbauwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 13.