Bauelement
Die Erfindung betrifft ein vorzugsweise statisch tragendes gro߬ formatiges Bauelement, insbesondere Leichtbauelement, insbeson¬ dere zur Erstellung oder Abdeckung von Räumen in einem Bauwerk oder zur Herstellung von Hohlkörpern oder platten- oder rahmen- förmigen Möbelelementen, sowie zur Abdeckung von Flächen im Hoch- und Tiefbau.
Bekannte selbsttragende Leichtbauelemente erfordern - insbeson¬ dere wenn sie bewehrt sind - einen erheblichen Herstellungsauf¬ wand. Zudem ist der Aufstellungsaufwand groß, weil die Anschlu߬ einrichtungen an zum Beispiel dem Boden eines Raumes kompliziert sind.
Aus dem DE-GM 1 914 807 ist ein Bauelement bekannt, das zwei auf parallelen Abstand gesetzte Deckplatten aufweist, in deren Zwischenraum eine oder mehrere Profilplatten angeordnet sind, die an den äußeren Deckplatten, zum Beispiel durch Klebung, Ver- schraubung, Verlötung oder Verschweißung, befestigt sind. Das Profil, das zum Beispiel ein Spundwand- oder Dreieckprofil sein kann, verläuft parallel zu den Deckplatten und soll dadurch einen Teil der statischen Eigenschaften des Bauelements gewin¬ nen. Die über die gesamte Breite der Profilplatte vorgesehene
Befestigung an den Deckplatten soll zudem eine hohe Verwindungs- steifigkeit und eine hohe Belastbarkeit ergeben. Einen weiteren Teil der statischen Eigenschaften erfährt das bekannte Bauele¬ ment dadurch, daß die Hohlräume zwischen den Profilplatten und den Deckplatten mit einem harten Schaummaterial, zum Beispiel aus Vernikulit oder Perlit, ausgefüllt sind. Der harte Schaum soll die Querverstrebungen der Profilplatte einbetten, so daß sie unter Last nicht mehr ausweichen können.
Die Herstellung des bekannten Bauelements ist sehr arbeitsinten¬ siv und schwierig. Erforderlich ist eine Einspannvorrichtung für die Deck- und Profilplatten. Das Einfüllen des Schaummaterials in die Hohlräume zwischen den Deckplatten und den Profilplatten erfolgt durch Gießen oder Einpressen. Das .vollständige lunker¬ freie Ausfüllen der Hohlräume kann nur gelingen, wenn die Hohl¬ räume sehr große Querschnitte aufweisen, was aber bei normalfor- matigen Bauelementen üblicher Abmessungen nicht der Fall ist. Demgemäß ist die bekannte Bauplatte nicht praxisgerecht her¬ stellbar. Sie weist außerdem wegen der vielen Einzelteile, aus denen sie aufgebaut ist, ein zu hohes Gewicht auf. Zudem beste¬ hen in der bekannten Bauplatte zu viele Schall- und Wärmeleit¬ brücken.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Bauelement mit relativ geringem Eigengewicht zu schaffen, das vorzugsweise statisch tragend ausgebildet und kostengünstig, sowie einfach herstellbar und handhabbar ist und eine hohe Schall- und Wärmedämmung gewähr¬ leisten kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unter¬ ansprüchen gekennzeichnet. Anhand der Zeichnung wird die Erfin¬ dung im folgenden beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemä ßen Bauelements; Fig. 2 schematisch die Form verschiedener Profilbänder;
Fig. 3 schematisch eine Stirnansicht eines Stützgerüsts senk¬ recht zur Längserstreckung der Profilbänder;
Fig. 4 schematisch ein Profilband mit integriertem Leerrohr;
Fig. 5 schematisch einen Querschnitt durch ein erfindungs¬ gemäßes Bauelement mit verlorener Schalung;
Fig. 6 ,.nen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Bauele- ant mit einer anderen verlorenen Schalung.
Das erfindungsgemäße, im zum Beispiel plattenförmigen Bauelement 1 besteht aus dem plattenartigen Stützgerüst 2 und dem das Stützgerüst 2 einbettenden Baustoffkörper 3.
Das Stützgerüst 2 ist aus mehreren, vorzugsweise gleichen Pro¬ filbändern 4, zum Beispiel Metall oder Kunststoff, aufgebaut. Die Profilbänder 4 sind in Längsrichtung vorzugsweise periodisch profiliert und weisen zum Beispiel ein dreieck-, trapez-, wel¬ len- oder U-förmiges Profil auf, wobei ihre Höhe "B" etwa der Periodenlänge "P" einer Profileinheit und ihre Längserstreckung in Profilrichtung ein Vielfaches einer Periodenlänge "P" betra¬ gen. Zum Beispiel ist ein Band 10 bis 50 cm hoch und 2 bis 5 Meter lang.
Zur Bildung des Stützgerüstes 2 sind mehrere Profilbänder 4 mit ihren Längskanten 5 gegeneinander gesetzt, d.h. in ihrer Höhen- rici .ung aufeinander gestapelt, wobei das in Breitenrichtung jeweils breiter, .enachbarte Band in Profilrichtung versetzt, vorzugsweise um eine halbe Periodenlänge versetzt angeordnet ist, so daß sich ihre gegeneinander gesetzten Längskanten 5 an den Berührungsstellen 6 kreuzen. An diesen Kreuzungsstellen 6 sind die Profilbänder 4 miteinander verbunden, so daß ein hand¬ habbares, aus mehreren zusammenhängenden Profilbändern 4 aufge¬ bautes Stützgerüst 2 gebildet wird.
Vorzugsweise erfolgt die Befestigung der Profilbänder 4 unter¬ einander durch ineinandergreifende, an den Kreuzungsstellen 6 in die Profilbänder 4 senkrecht zur jeweiligen Längskante 5 einge¬ brachte kurze Schlitze 7, wobei sich gegenüberliegende Schlitze
7 vorgesehen sind und die Profilbänder 4 im Schlitzgrund gegen¬ einander stoßen. Vereinfacht kann diese Verbindungsart auch mit lediglich einem Schlitz 7 in der Längskante 5 des einen Profil¬ bandes 4 ausgeführt sein, während in der gegenüberliegenden Längskante 5 des anderen Profilbandes 4 kein Schlitz eingebracht ist. Der Schlitzgrund des einen Schlitzes 7 sitzt dann direkt auf der Längskante 5 des anderen Profilbandes 4 auf (nicht dar¬ gestellt).
Das erfindungsgemäße Stützgerüst 2 ist in der Gerüstplattenebene in Profilrichtung ziehharmonikaartig stauch- oder streckbar und um eine senkrecht zur Gerüstplattenebene angeordnete Achse bieg¬ bar, so daß es insofern an unterschiedliche Plattenabmessungen, wie Plattenlänge und Plattendicke, durch Streckung oder Stau¬ chung anpaßbar ist. Eine Biegung kann zum Beispiel für eine entsprechend zu formende Platte zweckmäßig sein.
Darüber hinaus ist das Stützgerüst 2 aber auch aus der Gerüst¬ plattenebene herausbiegbar, so daß zum Beispiel eine Zylinder¬ schalen-, Kugelschalen- oder Wellenform oder dgl. krümm- bzw. biegbar ist, wobei die Biegung sowohl um eine sich in Profil¬ richtung und auch um eine senkrecht zur Profilrichtung erstrek- kende Achse möglich ist.
Aus dieser Beweglichkeit des Stützgerüsts 2, die im wesentlichen aus der Versetzung der Profilbänder zueinander und insbesondere der Schlitzverbindung resultiert, ergibt sich eine außerordent¬ lich einfache, vielfältige Raumgestaltung des erfindungsgemäßen Bauelements bzw. eine weitgehende Anpaßbarkeit an räumliche Vorgaben, die von ebenflächigen Elementen abweichen.
Das Stütztgerüst 2 wird vorzugsweise in den Abmessungen einer Wand hergestellt. Es kann aber auch aus in Breitenrichtung auf- einandergestapelten und/oder in Profilrichtung aneinandergesetz- ten, zum Beispiel modularen, zweckmäßiger untereinander verbun¬ denen Teil- Stützgerüsten zusammengesetzt sein.
Sofern eine Streckung oder Stauchung und/oder Krümmung des Stützgerüsts 2 nicht erwünscht ist oder wenn nach einer Strek- kung oder Stauchung und/oder Krümmung diese Raumform fixiert werden soll, ist erfindungsgemäß vorgesehen, Aussteifungselemen¬ te, zum Beispiel aus Metall oder Kunststoff, mit dem Stützgerüst 2 zu kombinieren. Ein zweckmäßiges Aussteifungselement besteht zum Beispiel aus einem Leerrohr 8 oder einem Flachstab 9 oder einem Kreuzstab 11 oder dgl. Stabelement, das in die sich aus den sich kreuzenden Wandungen der Profilbänder 4 ergebende, in Höhenrichtung der Profilbänder 4 verlaufende, kanalartige Durch¬ gänge 10 gesteckt werden und derart dimensioniert sind, daß sie die Seitenwandungen der Kanäle 10 und/oder deren Eckbereiche - sofern eckige Kanäle 10 gebildet sind - widerlagerartig abstüt¬ zen. Für ein gebogenes Stützgerüst 2 können dafür entsprechend gebogene Aussteifungselemente verwendet werden. Die Leerrohre 8 können in an sich bekannter Weise als Wanddurchgänge für zum Beispiel Kabel oder andere Installationseinrichtungen benutzt werden und erfüllen damit einen weiteren Zweck.
Ein anderes zweckmäßiges Aussteifungselement ist ein an minde¬ stens einer Längskante gezahnter Aussteifungsflachstab 14, des¬ sen Zähne 15 formschlüssig in die Profilform eines Profil¬ bandes 4 passen oder ein Aussteifungsflachstab 12, dessen Zähne 13 in die durch zwei Profilbänder 4 gebildete Profilform im Überlappungsbereich der Schlitzverbindung der Profilbänder pas¬ sen. Die Stäbe 12, 14 werden von der Breitseite des Stützgerüsts gegen die Profilbänder 4 gesetzt und ortsfest angeordnet. Die Anzahl der Aussteifungselemente 8, 9, 11, 12, 14 richtet sich nach dem Grad der gewünschten Aussteifung.
Eine weitergehende Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, Leer¬ rohre 16 für Installationen in Profilrichtung der Profilbänder 4, entsprechende Löcher durchgreifend anzuordnen, wobei diese Leerrohre 16 auch die Profilbänder 4 versteifen, wenn die Rohre 16 formschlüssig die Löcher durchgreifen (Fig. 4).
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauelements wird das
Stützgerüst 2 im Zwischenraum einer Schalungsform angeordnet und dann ein Baustoff in gießfähiger Konsistenz in den Innenraum der Schalung eingebracht. Den Baustoff läßt man erhärten, woraus das fertige statisch tragende Bauelement resultiert. Nach der Ent- schalung ist das neue Bauelement fertiggestellt.
Die Herstellung kann aber auch erfolgen, indem zuerst der gie߬ fähige Baustoff in die Schalungsform gegossen und unmittelbar anschließend das Stützgerüst 2 in die frische Baustoffmasse gedrückt wird. Danach erhärtet die Baustoffmasse zum Baustoff- körper 3. Während des Zubringens der Baustoffmasse kann zweck- mäigerweise auch noch in an sich bekannter Weise, zum Beispiel durch Rütteln oder Vibration, verdichtet werden. Im Falle der Verwendung von Leerrohren kann zur Unterstützung der Trocknung und/oder der Erhärtung des Baustoffs ein Heizmittel, zum Bei¬ spiel Warmluft oder Heißdampf durch die Rohre geleitet werden, so daß die Zeit für die Fertigstellung eines erfindungsgemäßen Bauelements erheblich abgekürzt werden kann.
Die Herstellung kann in situ an der Baustelle oder in einem Fertigungswerk, das Fertigbauteile herstellt, ausgeführt werden.
Die Profilbänder 4, aber auch die Aussteifungselemente 8, 9, 11, 12, 14 können zweckmäßigerweise zahlreiche Löcher 19 haben, die von Baustoffmaterial durchgriffen werden, so daß das Stützgerüst 2, sowie gegebenenfalls auch die Aussteifungselemente im Bau¬ stoffkörper 3 nach Art einer Nietung verankert ist. Weiterhin können zum gleichen Zweck Noppen, Sicken oder dgl. Vorsprünge oder Vertiefungen vorgesehen sein (nicht dargestellt). Die Ober¬ fläche der Profilbänder 4 kann ggf. zudem auch noch aufgerauht sein. Vorteilhaft ist ferner, die Profilbänder 4 mit vielen feinen Löchern zu perforieren, durch die kein Baustoffmaterial dringen kann, weil sie zu eng sind. Die Rauhigkeit und/oder die Perforation macht die Profilbänder 4 für zum Beispiel Nägel 21 durchdringbar, indem ein Nagel 21 beim Eintreiben auf den zu den Hauptflächen des Bauelements verlaufenden Schrägflächen eines Profilbandes 4 nicht abrutscht, wenn der Nagel von der Haupt-
fläche her in das Bauelement geschlagen wird. Das Stützgerüst 2 kann dabei insbesondere bei Verwendung relativ mürber Baustoffe die Nagelbarkeit des Bauelements gewährleisten oder einen Halt für eine Schraube bieten.
Eine besondere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Bauelements mit einer verlore¬ nen Schalung zu arbeiten. Beispielsweise kann eine Schalung aus einer Werkstoffplatte 17, zum Beispiel einer Holzwerkstoffplat¬ te, bestehen, die nach dem Erhärten des Baustoffs fest auf den Hauptflächen der selbsttragenden erfindungsgemäßen Bauplatten sitzt (Fig. 5). Die Schalungsplatte 17 kann aber auch aus Gas¬ beton, Kunststoff, Naturstein, Keramik, Glas, Pappe, Papier oder dgl. bestehen. Die v. lorene Schalung soll nicht die ausreichen¬ de statische Belastbarkeit des erfindungsgemäßen Bauelements gewährleisten, sondern ihre Verwendbarkeit bestimmen, wobei sie allerdings zur Erhöhung der statischen Belastbarkeit beitragen kann.
Ein besonders brauchbares schall- und/oder wärmedämmendes erfin¬ dungsgemäßes Bauelement in Form einer Platte erhält man durch die Verwendung einer verlorenen Schalung aus zum Beispiel einer an die Hauptfläche des Baustoffkörpers 3 angrenzende Isolier¬ stoffplatte 18, auf der außenseitig noch eine Werkstoffplatte 17 angeordnet sein kann. Dabei kann die Isolierstoffplatte 18 zum Beispiel in an sich bekannter Weise mit in den Baustoffkörper 3 eingreifenden Ankerhaken 20 an der Hauptfläche des Baustoffkör¬ pers 3 gehalten sein. Das Anbringen solcher Anker in der Iso- lierstoffplatte 18 vor dem Gießen des Bauelements ist sehr ein¬ fach (Fig. 6).
Die besondere Art des Aufeinandersetzens der Profilbänder mit der jeweiligen Versetzung benachbarter Profilbänder zueinander in Profilrichtung verhindert, daß geschlossenwandige Kanäle in einer das Stützgerüst 2 aufnehmenden Schalung entstehen, die bei relativ engem Querschnitt der Kanäle das lunkerfreie Eingießen des Baustoffs zumindest erschweren würden; derartige Kanäle
zudem die erfindungsgemäße erwünschte Kombinationswirkung be¬ züglich der Eigenfestigkeit des Bauelements zwischen dem Stütz¬ gerüst und dem Baustoff verhindern würden. Erfindungsgemäß fin¬ det die gießfähige Baustoffmasse ein leicht durchdringbares Ske¬ lett aus Stegen im Stützgerüst vor, die lediglich kurze Kanal¬ abschnitte in Breitenrichtung der Profilbänder 4 bilden, wobei die Kanalabschnitte Zutrittsöffnungen zu in Profilrichtung be¬ nachbarten und in Breitenrichtung folgenden Kanalabschnitten aufweisen. Die aufgrund der sich kreuzenden Längskanten der Bänder 4 in Querrichtung der Bänder vor- und zurückspringenden Stege sind räumlich so verteilt angeordnet, daß sie wie Anker¬ elemente im Baustoff wirken und das Stützgerüst 2 unverrückbar im Baustoffkörper 3 halten, woraus ein besonders günstiges Zu¬ sammenwirken zwischen dem Baustoff und dem Stützgerüst 2 in bezug auf die Eigenfestigkeit des Bauelements resultiert. Bei Verwendung eines entsprechenden Baustoffs kann Beweglichkeit und/oder Elastizität des Stützgerüsts weitgehend erhalten blei¬ ben und damit eine Eigenschaft des Bauelements werden.
Als Baustoffmasse wird zum Beispiel ein Leichtbeton, im wesent¬ lichen bestehend aus einem erhärteten mineralischen und/oder organischen Bindemittel und einem mineralischen oder organischen Leichtzuschlagstoff verwendet. Zudem können aber auch andere übliche Zuschlagstoffe eingesetzt werden. Als mineralische Bin¬ demittel kommen zum Beispiel Zement, Kalk, Gips und als organi¬ sche Bindemittel Kunstharze in Frage; geeignete mineralische Zuschlagstoffe sind handelsübliche geblähte • oder geschäumte Granulate, wie Blähton, Blähschiefer, Perlit, Vermikulitproduk- te, Schaumglas, Tuff, Bims oder dgl.; geeignete organische Leichtzuschlagsstoffe sind Gummischrot, Korkgranulat, Papier¬ schnitzel, Pappschnitzel, Styroporgranulat oder dergleichen. Zuschlagsstoffe können auch Recyclingprodukte, zum Beispiel aus Kunststoffen oder mineralischen Stoffen, wie Abfallglas, Abfall¬ granulate aus Keramikbaustoffen, Porenbeton, Bausteinen aller Art oder dgl. sein.
Der Baustoffmasse wird zudem vorzugsweise ein Schaum beigemischt
oder ein Luftporenbildner zugesetzt; diese Mittel sollen ins¬ besondere das Raumgewicht des Baustoffs erniedrigen und die Gießfähigkeit der Baustoffmasse erhöhen, ohne die Festigkeit des Baustoffkörpers 3 unzuträglich zu beeinträchtigen.
Im Falle der Verwendung' von Kunstharzen, wie beispielsweise Acrylglas, ist es nicht erforderlich, Zuschlagsstoffe diesem Bindemittel zuzusetzen. Die Kombination des Kunstharzes mit dem Stützgerüst 2 kann dabei ein für viele Zwecke verwend¬ bares Bauelement ergeben. Beispielsweise sind derart herge¬ stellte Platten oder schalenförmige Produkte in der Möbel¬ industrie verarbeitbar, wobei sie auch dekorativen Zwecken die¬ nen können.
Bevorzugt wird ein Baustoff verwendet, der von sich aus die statisch selbsttragende Eigenschaft des Bauelements nicht ge¬ währleisten kann, der aber in Kombination mit dem besonderen Stützgerüst 2 ein hochfestes und dabei leichtes Bauelement er¬ gibt.
Die Verwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Bauelements sind sehr vielfältig und grunsätzlich abhängig vom Aufbau des Stützgerüsts und der Zusammensetzung des Baustoffs. Insofern kann man selbttragende und nichtselbsttragende Bauelemente, insbesondere Leichtbauelemente, erstellen. Selbsttragende Ele¬ mente sind zum Beispiel Dachabdeckungsplatten, Fahrbahnplatten zum Beispiel für Straßen oder Rollbahnen auf Flugplätzen.
Erfindungsgemäß hergestellte Bauplatten können an Stirnkanten Gehrungen oder Nut- und Federeinrichtungen oder dgl. an sich bekannte Verbindungselemente aufweisen. Das Vorsehen solcher Verbindungseinrichtungen ist einfach, weil entweder die Schalung entsprechend einrichtbar ist, als auch das Stützgerüst an diesen Stirnkanten entsprechend ausgebildet werden kann.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, das Stützgerüst 2 partiell über die Hauptflächen des Bauelements 1 vorstehen zu lassen, um
beispielsweise Verankerungsmittel für von außen auf diese Flächen aufzubringende, vorzugsweise plattenförmige Isolier¬ oder Verkleidungsplatten oder dgl., zu bilden.
Sofern besonders leichte Bauelemente geschaffen werden sollen, wird ein Stützgerüst 2 aus Aluminium verwendet. Für bestimmte Anwendungsfälle kann das Bauelement auch aus lediglich einem Kunststoffschäum, zum Beispiel aus Styropor oder Polyurethan, und dem Stützgerüst bestehen.
Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, die Profilbänder 4 im Stützgerüst 2 in Breitenrichtung gegeneinander zu verkip¬ pen, so daß die Bandebenen aufeinanderfolgender Bänder zuein¬ ander verwinkelt angeordnet sind (nicht dargestellt).
Zweckmäßigerweise kann zwischen dem Stützgerüst 2 und mindestens einer Hauptfläche des Bauelements im Baustoffkörper 3 ein netz¬ förmiges Bewehrungselement angebracht werden.
Ferner kann als Baustoff ein bei niedrigen Temperaturen von zum Beispiel 100 - 300°C sinternder oder schmelzender Zuschlagstoff verwendet, der durch Zuführung von Wärme zum Verkleben und/oder Verschmelzen mit sich selbst und dem Stützgerüst und/oder dem Bindemittel und/oder der verlorenen Schalung und/oder anderen Zuschlagstoffen gebracht wird.