DE202010002389U1

DE202010002389U1 - Gebäude in Skelettbauweise mit hoher Wärmedämmung

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Publication number: DE202010002389U1
Application number: DE201020002389
Authority: DE
Original assignee: PETERS KARL HEINZ
Current assignee: PETERS KARL HEINZ
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2011-03-31
Anticipated expiration: 2020-02-17
Also published as: EP2360321A3; EP2360321A2

Abstract

Gebäude als Passivhaus in neuartiger Skelettbauweise mit hochwirksamer Wärmedämmung. Dieses Gebäude ist gekennzeichnet durch:
a) Die Erfindung bezieht sich auf eine neuartige Baumethode, in der die nichttragenden Wände vor der tragenden Konstruktion aufgestellt werden.
b) Nach dem Setzen der Fundamente bzw. einer Bodenplatte werden die Hauptbestandteile der Wände aufgestellt bzw. montiert.
c) Diese Hauptbestandteile werden als Funktionselemente bezeichnet. Sie dienen der Dämmung des Hauses und zur Verschalung der anschließenden Herstellung der Tragkonstruktion.
d) In den Funktionselementen sind die Ausformungen der Tragkonstruktion nach den statischen Vorgaben eingearbeitet.
e) Die Tragkonstruktion besteht aus Stützen, Trägern bzw. einem geschlossenen Ringanker für den Etagen- bzw. Dachaufbau.
f) Die Tragelemente werden hauptsächlich aus Beton an der Baustelle ausgegossen. In den Beton werden je nach erforderlicher Stabilität Stahlarmierungen eingebracht.
g) Die Bewehrungen sind mit der Bodenplatte durch ein spezielles Klebeverfahren befestigt.
h) Das Bohren und Einsetzen eines...

Description

Die Erfindung betrifft ein Gebäude in neuartiger Skelettbauweise mit hochwirksamer Wärmedämmung, welches als Niedrigenergiehaus bzw. Passivhaus genutzt werden kann, nach den Bedingungen im Anspruch 1.
Die Neuheit betrifft im Besonderen die Bauweise des Gebäudes. Einerseits durch die sehr einfachen Handhabung der Vorfertigung und Montage auf der Baustelle. Alle Arbeiten können ohne schwere Technik ausgeführt werden. Andererseits durch die geringen logistischen Anforderungen zur Errichtung des Gebäudes. Trotzdem kann ein hochwertiger Komfort dem Nutzer zur Verfügung gestellt werden.
Die Verbindung zwischen einfachster Herstellung mit den hervorragenden Dämmeigenschaften des Gebäudes ermöglicht einen universellen Einsatz auf allen Kontinenten und in allen Klimazonen der Erde als auch außerhalb unseres Planeten.
Sowohl die Bauphase, die Nutzungszeit als auch die Entsorgung nach langjähriger Nutzung des Gebäudes erfolgt extrem umweltverträglich.
Allgemeines
Der Antransport der Baustoffe kann je nach örtlichen Gegebenheiten und in Abhängigkeit der Transportwege mit leichten Fahrzeugen (ggf. auch ohne LKW) ausgeführt werden.
Die meisten Baustoffe, die einen hohen Transportaufwand benötigen, wie die Dämmmaterialien und der Beton, können auch auf der Baustelle erzeugt werden.
Die Montage des Gebäudes kann ohne schwere Hebezeuge auskommen. Die Verwendung der Krantechnik ist in Abhängigkeit der Größe, d. h. der Mehrgeschossigkeit des Gebäudes abzuwägen. Zur Gewährleistung eines zügigen Bauablaufes bzw. einer hohen Produktivität bei der Errichtung des Gebäudes sind möglichst flexibel einsetzbare, leichte Hebezeuge zu nutzen.
Gebäudekonzept
Um die dreidimensionale Charakteristik des Gebäudes und der Funktionselemente der Wände gut verstehen zu können, wird ein spezielles Koordinatensystem für die Wandelemente x-y-z genutzt (vergleiche Darstellungen in den 1 bis 11).

• X in vertikaler Richtung (Gravitationswirkung)
• Y in horizontaler Richtung, längs zur Wand
• Z in horizontaler Richtung, quer zur Wand (Isolationswirkung)

Das Gebäude besteht aus einer Tragkonstruktion (teilweise dargestellt in 10), die hauptsächlich aus Beton mit Bewehrungsstahl nach den statischen Vorgaben hergestellt ist, den Wänden und der Dachkonstruktion.
Die traditionelle Dachkonstruktion wird mit diesem Gebrauchsmuster nicht verändert. Die Anbindung des Daches an die Tragkonstruktion und deren Einbindung der Wandelemente zeigt 11.
Die Wände des Gebäudes werden aus verschiedenen Funktionseinheiten mit einem speziellen Wandaufbau (0) hergestellt. Der Dämmwerkstoff besteht aus Materialien mit einer sehr porösen Materialstruktur oder einer Faserstruktur und sehr geringen Materialdichten (beispielsweise aus EPS – Expandierter Polystyrol-Hartschaum, Mineralbaustoffe u. a. m.).
Man unterscheidet auch in der neuen Bauweise Außen- und Innenwände. Beide Wandarten nutzen die nachfolgend definierten Funktionselemente. Es wird allerdings nicht wegen der Tragfähigkeit in tragende und nicht tragende Wände unterschieden, die ja durch die Skelettbauweise gegeben ist. Wegen der Dämmung und der Akustik nach außen bzw. innerhalb des Gebäudes unterscheidet man wie folgt:

• Außenwand, einwandig (in der Regel) Die Abmessung Z_a, d. h. das Wanddickenmaß, variiert zwischen 300 und 400 mm. Der Wandaufbau erfolgt gemäß Abmessung (0).
• Innenwand, einwandig Die Abmessung Z_i, d. h. das Wanddickenmaß 150 mm oder größer. Der Wandaufbau erfolgt gemäß Abbildung (0).
• Innenwand, zweiwandig Zwei gleich dicke Wände (150 mm) werden mit einem Lückenabstand Z_i Lücke von 5...20 mm (normgerecht) aufgestellt. Zur Sicherung einer ausreichenden Schallisolation wird diese Lücke mit einem Zwischenschichtaufbau mit Kernschalldämmung versehen. Der äußere Wandaufbau erfolgt gemäß Abbildung (0).

Funktionselemente
Die Hauptbestandteile der Wände werden als Funktionselemente bezeichnet. Erst mit dem kompletten Wandaufbau (0) sind Außen- als auch Innenwände vollständig.
Die Funktionselemente haben einerseits als Wandelement die Dämmungsfunktion und andererseits nehmen sie mit ihren speziellen Ausformungen als bleibende Verschalung die Tragkonstruktion auf.
Das Funktionselement FE1 (1) ist ein Wandelement mit Dämmfunktion und dient gleichzeitig der Ausformung von 2 halben Stützen. Es ist ein Mittelstück.
Die Abmessung der Formelemente FE1 betragen:

• X_F1 ist variabel zwischen 500 mm bis 1.000 mm
• Y_F1 ist variabel und folgt einem Raster von 250 mm (250 mm bis 2.000 mm)
• Z_F1 ist (150 mm für Innenwände), 300 mm bzw. 400 mm

Die Dimensionierung der Ausformung für die Stützen richtet sich nach der vorgegebenen Statik und kann beliebig vorgegeben sein. Für die Ausführung mit bewährtem Beton ergeben sich geeignete Kantenlängen für die quadratischen bzw. runden Stützen von 120 bis 200 mm. Alle quadratischen Querschnitte werden mit Radien von 20 bis 60 mm gerundet. In 1 ist ein halber Querschnitt mit den Abmessungen 120 mm × 60 mm und einem Rundungsradius von 35 mm dargestellt. Das Funktionselement FE2 (2) ist ein Wandelement mit Dämmfunktion und dient gleichzeitig der Ausformung von 2 halben Stützen. Es wird als Eckanschluss genutzt.
Die Abmessung der Formelemente FE2 betragen:

• X_F2 ist variabel zwischen 500 mm bis 1.000 mm
• Y_F2 ist variabel und folgt einem Raster von 250 mm (250 mm bis 2.000 mm)
• Z_F2 ist (150 mm), 300 mm bzw. 400 mm

Die Dimensionierung der Ausformung entspricht dem Funktionselement 1.
Das Funktionselement FE3 (3) ist das obere Abschlusselement in der Wand ebenfalls mit Dämmfunktion und dient der Ausformung eines Trägers bzw. eines Ringankers mit Übergang zu den Stützen. Es ist ein Mittelstück.
Die Abmessung der Formelemente FE3 betragen:

• X_F3 ist variabel zwischen 100 mm bis 300 mm
• Y_F3 ist variabel und folgt einem Raster von 250 mm (250 mm bis 2.000 mm)
• Z_F3 ist (150 mm), 300 mm bzw. 400 mm

Die Dimensionierung der Ausformung entspricht dem Funktionselement 1. Im Unterschied zu den Elementen FE1 und FE2 bleibt die Ausformung in X-Richtung nach oben offen.
Das Funktionselement FE4 (4) ist das obere Abschlusselement in der Wand ebenfalls mit Dämmfunktion und dient der Ausformung eines Trägers bzw. eines Ringankers mit Übergang zu den Stützen. Es wird als Eckanschluss genutzt.
Die Abmessung der Formelemente FE4 betragen:

• X_F4 ist variabel zwischen 100 mm bis 300 mm
• Y_F4 ist variabel und folgt einem Raster von 250 mm (250 mm bis 2.000 mm)
• Z_F4 ist (150 mm), 300 mm bzw. 400 mm

Die Dimensionierung der Ausformung entspricht dem Funktionselement 3.
Das Funktionselement FE5 (5) ist ein Wandelement mit Dämmfunktion und dient gleichzeitig der Ausformung einer halben Stütze. Es Ist ein Endstück. An der Seite ohne Ausformung in Y-Richtung werden Tore, Türen oder Fenster eingepasst. Bei Erfordernis werden Ausgleichsteile aus Holz, Kunststoff oder Metall eingesetzt.
Die Abmessung der Formelemente FE1 betragen:

• X_F5 ist variabel zwischen 500 mm bis 1.000 mm
• Y_F5 ist variabel und folgt einem Raster von 250 mm (250 mm bis 2.000 mm)
• Z_F5 ist (150 mm), 300 mm bzw. 400 mm

Montage
Die Montage der Funktionselemente ist sehr einfach und unkompliziert.
Sie werden mit einem Montagekleber, einem handelsüblichen Kleber, der für das genutzte Schaummaterial geeignet ist, verbunden. Lücken werden mit diesem Material ausgefüllt. Die Verbindungen haben keine speziellen Festigkeitsanforderungen. Sie müssen dem Verfüllungsvorgang mit Beton standhalten (6 und 7).
Bezugszeichenliste

6.1: Montiertes Funktionselement FE3 mit Ausformung für den Ringanker und Ausformung für die Anbindung der Stützen
6.2: Montiertes Funktionselement FE5 als Endstück zur Tor-, Tür- oder Fenstereinbindung
6.3: Montierte Funktionselemente FE1 mit Ausformung für zwei Stützen
7.1: Montiertes Funktionselement FE3 mit Ausformung für den Ringanker
7.2: Montiertes Funktionselement FE4 mit Ausformung für den Ringanker zur Hausecke (Eckstück)
7.3: Ausformung zur Stütze für die Wandmitte
7.4: Ausformungen für eine Stütze in der Wandmitte
7.5: Ausformungen für eine Stütze in der Hausecke
7.6: Montierte Funktionselemente FE2
7.6: Montierte Funktionselemente FE1

Der Wandaufbau in einer Hausecke wird in 8 dargestellt:
Bezugszeichenliste

8.1: Montiertes Funktionselement FE3
8.2: Montiertes Funktionselement FE3
8.3: Montiertes Funktionselement FE4
8.4: Montiertes Funktionselement FE1 in der Hausecke
8.5: Montiertes Funktionselement FE2 in der Hausecke
8.6: Montiertes Funktionselement FE1

Die Maßtolerierung ist grob. Erforderliche Korrekturen können durch einfachste Bearbeitung der Funktionselemente ausgeglichen werden.
Die Stabilität der Wände und des gesamten Gebäudes wird erst nach der Vormontage durch den verfüllten und ausgehärteten Beton erreicht.
Das anschließende Verputzen der Wände und Decken erzeugt eine ausreichende innere Festigkeit der Wände.
Ausführung des Übergangs Wand/Fußboden
Die Montagesituation einer Ecke im Gebäude zum Fußboden mit Auflage auf das Fundament bzw. auf eine Bodenplatte wird in 9 dargestellt:
Bezugszeichenliste

9.1: Montierte Wandsegmente in der Hausecke
9.2: Fußbodenbelag (z. B. Parkett)
9.3: Vergossener Estrich (normgerecht mit 40...60 mm Dicke)
9.4: Wärmeisolationsschicht (Schaumaterial-Platten mit 10 bis 150 mm Dicke)
9.5: Auf der Bodenplatte eingegossene Stütze. Die im Beton liegende Bewährung ist mit Verbindungselementen/Dübeln (hier nicht sichtbar dargestellt) mit der Bodenplatte befestigt.
9.6: Fundament bzw. Betonplatte auf dem das Haus montiert wird

Ausführung des Wandaufbaus mit Ringanker
Mit der Darstellung in 10 ist der prinzipielle Aufbau einer Wand mit Durchbruch für eine Tür oder ein Fenster gezeigt.
Bezugszeichenliste

10.1: Montiertes Funktionselement FE3 mit Ausformung für den Ringanker
10.2: Ausgegossener Ringanker (Hauptträger aus Beton)
10.3: Auf dem Ringanker befestigter Balken (Abmaß Beispiel = 80 × 40) für die Dachanbindung
10.4: Montiertes Funktionselement FE5 als Endstück zur Tor-, Tür- oder Fenstereinbindung
10.5: Zwischenlage mit normgerechten Abmaßen (Panzerarmierung aus Kunststoff u. a. m.)
10.6: Putzaufbau nach Norm (außen Z min = 25 mm, innen Z min = 20 mm)

Ausführung der Anbindung Wand/Tragkonstruktion/Decke
Mit der Darstellung in 11 wird ein repräsentatives Beispiel einer Anbindung der Decke an die Tragkonstruktion dargestellt. Auf dem Ringanker ist ein Holzbalken verschraubt, der die senkrecht abgehenden Deckenbalken aufnimmt. Je nach Belastung und Abstand der Stützen wird die Decken- bzw. Dachkonstruktion dimensioniert. Die einzelnen dargestellten Elemente sind nachfolgend benannt:
Bezugszeichenliste

11.1: Montiertes Funktionselement FE3 mit Ausformung für den Ringanker
11.2: Eingegossener Ringanker aus Beton
11.3: Auf dem Ringanker befestigter Balken (Abmaß im Beispiel 80 mm × 40 mm)
11.4: Verschraubte Deckenbalken (Abmaß im Beispiel 80 mm × 180 mm)
11.5: Eingelegtes Isoliermaterial aus EPS – Expandierter Polystyrol-Hartschaum u. a. m.
11.6: Von unten auf die Deckenbalken geschraubtes Isoliermaterial aus EPS u. a. m. mit einem Dickenmaß von ca. 150 mm
11.7: Panzerarmierung aus Kunststoff, mit Materialdicken von 3 bis 4 mm
11.8: Putzaufbau nach Norm (15 bis 20 mm)

Claims

Gebäude als Passivhaus in neuartiger Skelettbauweise mit hochwirksamer Wärmedämmung. Dieses Gebäude ist gekennzeichnet durch: a) Die Erfindung bezieht sich auf eine neuartige Baumethode, in der die nichttragenden Wände vor der tragenden Konstruktion aufgestellt werden. b) Nach dem Setzen der Fundamente bzw. einer Bodenplatte werden die Hauptbestandteile der Wände aufgestellt bzw. montiert. c) Diese Hauptbestandteile werden als Funktionselemente bezeichnet. Sie dienen der Dämmung des Hauses und zur Verschalung der anschließenden Herstellung der Tragkonstruktion. d) In den Funktionselementen sind die Ausformungen der Tragkonstruktion nach den statischen Vorgaben eingearbeitet. e) Die Tragkonstruktion besteht aus Stützen, Trägern bzw. einem geschlossenen Ringanker für den Etagen- bzw. Dachaufbau. f) Die Tragelemente werden hauptsächlich aus Beton an der Baustelle ausgegossen. In den Beton werden je nach erforderlicher Stabilität Stahlarmierungen eingebracht. g) Die Bewehrungen sind mit der Bodenplatte durch ein spezielles Klebeverfahren befestigt. h) Das Bohren und Einsetzen eines Verbindungselementes/Dübel in die Bodenplatte erfolgt während der Montage der Funktionselemente. i) Komplizierte, besonders belastete oder nach der Montage noch zu bearbeitende Stützen, Träger, Riegel oder Binder können auch aus Metall (Grauguss, Stahl, Aluminium u. a. m.), Kunststoffen oder Holz ergänzend zum Einsatz kommen. j) Die Funktionselemente bestehen aus Materialien mit einer sehr porösen Materialstruktur oder einer Faserstruktur und sehr geringen Materialdichten (EPS – Expandierter Polystyrol-Hartschaum, Mineralbaustoffe u. a. m.). k) Das Dämmelement weist einen hohen Wärmedurchgangswiderstand und einen extrem niedrigen Dampfdiffusionsfaktor auf.
Das Gebäude nach Anspruch 1 erfüllt nach vorgegebener Statik eine hohe Stabilität, hohe Wärmeisolation und sichert mit den nachfolgenden Funktionen ein behagliches Wohnen oder die gewerbliche Nutzung: a) Ohne Heizung bzw. geringfügige zusätzliche Heizenergiezuführung in kalten Klimazonen b) Erzielung eines optimalen Raumklimas durch ein geeignetes Lüftungssystem, welches die im Haus entstehende Feuchtigkeit auf ein optimales Maß regelt. Das gilt auch für Nassräume.
Das Gebäude nach Anspruch 1 wird im Bedarfsfall durch eine einfache von Hand ausgeführte Fertigung bzw. Montage auf der Baustelle komplett errichtet: a) Die Montage des Hauses beginnt mit dem Setzen und Verkleben der sehr leichten Funktionselemente. Es bedarf keiner Hebezeuge. b) Die Fertigung der Funktionselemente kann auf der Baustelle erfolgen c) Das Vergießen des Betons bedarf nur einfacher Hilfsmittel d) Die Maurer- und Putzarbeiten sind in Handarbeit mit geeigneten Kleingeräten ausführbar. e) Zimmerer-, Bautischlerarbeiten und sonstige Gewerke sind ebenfalls in Handarbeit mit geeigneten Kleingeräten ausführbar. f) Besonders einfach sind Installationen von Wasser und Elektrik, die in den Wänden „unter Putz” ausführbar sind.
Die Errichtung des Gebäudes nach Anspruch 1 ist mit einfachsten logistischen Möglichkeiten bzw. mit einfachsten technischen Ausrüstungen zu bewerkstelligen: a) Der Antransport des Baumaterials kann mit leichten Fahrzeugen realisiert werden. Es ist kein LKW oder Schwertransport erforderlich: b) Zur Montage ist kein schwerer Kran erforderlich. c) Die Herstellung des Dämmstoffes und des Betons kann nach den örtlichen Gegebenheiten und bei sehr großen Transportwegen auf der Baustelle erfolgen.
Das Gebäude nach Anspruch 1 ist zwar mit sehr einfachen Mitteln zu erstellen, kann aber trotzdem, je nach Baukostenbudget, einen hohen Komfort bieten: a) Sehr gutes Raumklima durch hochwertige Lüftungstechnik b) Hochwertige Sanitäre Einrichtungen und Nassräume c) Hochwertige Kücheneinrichtungen d) Hochwertige Innenausstattung mit Türen, Fenstern, Fußböden und Wandgestaltung
Das Gebäude nach Anspruch 1 kann in allen Klimazonen der Erde als auch außerhalb unseres Planeten zum Einsatz kommen. Es ist extrem umweltfreundlich. In der Nutzungszeit wird der CO₂-Ausstoß auf ein minimales Maß durch die fehlende Wärmeenergiezuführung ermöglicht. Auch die Entsorgung nach langjähriger Nutzung des Gebäudes erfolgt ohne Umweltbelastung, d. h. sie ist geringer als bei konventionellen Gebäuden.