Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbunddecken, bei dem Holzelemente unmittelbar nebeneinander auf Auflagern aufgelegt und miteinan- der verbunden werden, wobei durch Aufbringen einer Betonschicht eine Verbund- decke hergestellt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Verbunddecke, mit mehreren neben- einander angeordneten Holzelementen, auf denen Verbindungselemente ange- bracht sind, und mit einer Betonschicht, die auf den Holzelementen angeordnet ist und die mit Bewehrungselementen versehen ist.

Als Holzelemente im obigen Sinn sollen Holzbalken umfasst sein, die einstückig aufgebaut oder auch aus Brettern verleimt sein können, aber auch plattenför- mige Elemente, die beispielsweise mehrschichtig aufgebaut sein können. Jeden- falls überspannt ein einzelnes Holzelement typischerweise den Bereich zwischen zwei Auflagern und es sind in der Regel mehrere Holzelemente nebeneinander angeordnet.

Es ist bereits bekannt, Gebäudedecken als sogenannte Verbunddecken auszufüh- ren, bei denen typischerweise ein unterer Abschnitt aus Holz und ein darüber- liegender Abschnitt aus Beton hergestellt ist. Ein Vorteil solcher Verbunddecken ist, dass die Holzschicht als verlorene Schalung dient und damit die Herstellung vereinfacht ist. Die Holzschicht stellt einen bauphysikalischen Vorteil für den un- terhalb der Decke liegenden Raum dar. In Hinblick and Festigkeit und Steifigkeit nützen Verbunddecken die hohe Zugfestigkeit von Holz und die Tatsache, dass der gesamte Querschnitt des Holzes Zugkräfte übernehmen kann, was im Ge- gensatz zu einer reinen Betondecke ist, bei der Zugkräfte im Wesentlichen nur durch die Bewehrung aufgenommen werden können. Bei einer Verbunddecke wird das Holz im Wesentlichen auf Zug und der Beton im Wesentlichen auf Druck beansprucht, so dass die vorteilhaften Eigenschaften dieser Baustoffe optimal genutzt werden.

Die DE 198 18 525 A offenbart ein Holz-Beton-Verbundelement, bei dem eine Holzschicht aus einer Vielzahl von Kanthölzern zusammengesetzt ist, die über Verbindungselemente mit einer Betonschicht in Verbindung steht. Zusätzlich da- zu sind Bewehrungselemente innerhalb der Betonschicht vorgesehen. Diese sind schon deswegen notwendig, um Risse in der Betonschicht durch das Schwinden während der Aushärtung zu vermeiden. Mit einer solchen Verbunddecke können die oben beschriebenen Vorteile erreicht werden. Die Festigkeit und insbesondere die Steifigkeit einer solchen Verbunddecke ist aber für manche Anwendungen unzureichend. Daher ist in manchen Fällen eine zu große Dicke der Material- schichten erforderlich, um die gegebenen Anforderungen zu erfüllen.

Ähnliche Varianten sind auch aus der WO 2009/150589 A, der EP 0 352 566 A und der DE 102 54 043 A bekannt.

Ein besonderer Nachteil der bekannten Lösungen liegt darin, dass die Holzschicht aufgrund der mangelhaften Verbindung mit der Betonschicht auch zu einer Druckbelastung des Holzes kommt, die verglichen mit einer Zugbelastung typi- scherweise nur unzureichend aufgenommen werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zur Herstellung einer Verbunddecke und eine besondere Verbunddecke anzugeben, so dass die Festigkeit und Steifigkeit der Verbunddecke unter sonst gleichen Bedingungen gesteigert werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verfahren erreicht, bei dem Verbindungs- elemente auf den Holzelementen befestigt werden und danach Bewehrungsele- mente auf die Verbindungselemente aufgelegt werden, die Bewehrungselemente spielfrei mit den Verbindungselementen verbunden werden.

Die erfindungsgemäße Verbunddecke ist dadurch gekennzeichnet, dass die Be- wehrungselemente unabhängig von der Betonschicht spielfrei mit den Verbin- dungselementen verbunden sind.

Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Über- tragung von Scherkräften zwischen Holz und Beton nicht nur durch die Verbin- dungselemente erfolgt, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist, sondern auch durch die Bewehrungselemente, wobei die Verbindungselemente als Zwi- schenglieder wirken. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist dabei, dass die Verbindungselemente und die Bewehrungselemente direkt und ohne Möglichkeit einer Relativbewegung miteinander verbunden sind, so dass die Kraftübertra- gung bereits bei einer minimalen Verformung der Verbunddecke zu wirken be- ginnt. Im Fall einer indirekten Verbindung über die Betonschicht wie beim Stand der Technik kann eine begrenzte Relativbewegung Zwischen Holz und Beton stattfinden, ohne dass nennenswerte Scherkräfte übertragen werden. Dadurch können sich am Beginn einer Belastung die Holzschicht und die Betonschicht ver- formen, ohne dass nennenswerte Kräfte zwischen ihnen übertragen werden, was nicht nur zu einer verringerten Festigkeit, sondern auch zu einer erhöhten Durchbiegung unter Belastung führt. Bei der erfindungsgemäßen Lösung findet eine solche Übertragung von Scher- kräften an der Grenze zwischen Beton und Holz bereits bei minimaler Durchbie- gung und daher bei minimaler Belastung statt. Daher kann die Verbunddecke im Prinzip wie ein homogener Träger behandelt werden, wenn man davon absieht, dass das Elastizitätsmodul in Dickenrichtung variieren kann.

Es ist auch ein wichtiger Aspekt der Erfindung, dass die Kräfte von der Holz- schicht über die Verbindungselemente großflächig in die Betonschicht eingeleitet werden. Dadurch können die Materialien bestmöglich zur Optimierung der Trag- kraft ausgenutzt werden. Die Holzschicht wird ausschließlich oder zumindest weit überwiegend auf Zug belastet, wobei der gesamte Querschnitt für die Aufnahme der Last zur Verfügung steht. Eine ungünstige Druckbeanspruchung wird dadurch vermieden.

Als besonders günstig hat es sich herausgestellt, wenn ein Verbindungselement jeweils zur Verbindung von zwei benachbarten Holzelementen eingesetzt wird. Es ist an sich möglich, Verbindungselemente nur zur Verbindung eines Holzelements mit der Bewehrung vorzusehen. Besonders vorteilhaft ist jedoch die doppelte Verwendung der Verbindungselemente.

In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn ein Verbindungs- element in eine Nut eingesetzt wird, die von zwei benachbarten Holzelementen ausgebildet ist. Dadurch wird eine Kraftübertragung zwischen einem Verbin- dungselement und den benachbarten Holzelementen nicht nur durch die Nägel oder Klammern erfolgt, mit denen die Verbindung hegestellt ist, sondern auch formschlüssig über die Flanken der Nut und das daran anliegende Verbindungs- element.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Bewehrungselemente in Aufnahmenuten der Verbindungselemente eingesetzt werden. Dadurch kann insbesondere auf der Baustelle die Verbindung auf einfach Weise dadurch hergestellt werden, dass die Bewehrungselemente, typischerweise in der Form üblicher Baustahlgitter, auf die Verbindungselemente aufgelegt werden und in die Nuten eingeschlagen werden. Dabei ist es hilfreich, wenn die Aufnahmenuten benachbarter Verbindungsele- mente entsprechend ausgerichtet sind, so dass nur eine minimale Verformung der Baustahlgitter erforderlich ist, um die Verbindung herzustellen.

Eine besonders steife Struktur der Verbunddecke kann dadurch erreicht werden, dass ein Bewehrungselement jeweils mit mehreren Verbindungselementen ver- bunden wird.

Insbesondere bei Verwendung von einstückigen Vollholzbalken als Holzelemente kann es nach dem Auflegen zu geringfügigen Höhenabweichungen im mittleren Bereich der Decke dadurch kommen, dass die einzelnen Balken nicht völlig gerade sind. Eine vollständig ebene Deckenuntersicht kann insbesondere dadurch gewährleistet werden, dass die Holzelemente vor dem Befestigen der Verbin- dungselemente in Höhenrichtung ausgerichtet werden. Dies kann beispielsweise so durchgeführt werden, dass einzelne Balken, die nach unten vorragen, in der Mitte unterstellt werden, um sie geringfügig nach oben zu drücken.

Bevorzugt werden die Holzelemente vor dem Aufbringen der Betonschicht mit einer hydrophoben Schutzschicht versehen. Dadurch kann eine wesentliche Re- duktion der Wasseraufnahme der Holzelemente während der Herstellung erreicht werden, was die Gefahr von unerwünschten Verformungen verringert.

Es ist bevorzugt, den Aufbau der Verbunddecke weitgehend auf der Baustelle durchzuführen, d.h., dass zunächst die Holzelemente auf die Auflager aufgelegt werden, danach die Verbindungselemente angebracht werden und danach die Bewehrungselemente mit den Verbindungselementen verbunden werden, wonach die Betonschicht aufgebracht wird. Es ist allerdings auch möglich, Teile dieser Tätigkeiten in einem Werk vorzunehmen und die Verbunddecke halbfertig oder fertig auf die Baustelle zu liefern. So können beispielsweise mehrere Holzele- mente bereits mit Verbindungselementen zu größeren Einheiten verbunden sein, wenn sie auf die Baustelle angeliefert werden. Gegebenenfalls können dann auch schon Bewehrungselemente oder sogar die Betonschicht aufgebracht sein. Auf diese Weise können die Arbeiten auf der Baustelle vereinfacht und beschleunigt werden.

Als besonders günstig hat es sich herausgestellt, wenn die Holzelemente als Voll- holzbalken ausgebildet sind. Dadurch kann eine besonders kostengünstige Lö- sung erreicht werden.

Eine konstruktiv besonders begünstigte Ausführungsvariante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Holzelemente an ihrer Oberseite abgeschrägt sind, so dass jeweils zwei benachbarte Holzelemente eine V-förmige in Längs- richtung verlaufende Nut ausbilden. Dadurch kann eine kraft- und formschlüssige Verbindung mit den Verbindungselementen erreicht werden. Dies ist insbeson- dere dann vorteilhaft, wenn die Verbindungselemente als V-förmige Profile aus- gebildet sind.

Eine statisch besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Verbindungsele- mente parallel zu den Holzelementen angeordnet sind. Dadurch können Schub- kräfte über die gesamte Länge der Holzelemente an die Betonschicht übertragen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind die Verbin- dungselemente als Profile ausgebildet, die in Längsrichtung verlaufende Stege aufweisen, in denen Aufnahmenuten vorgesehen sind. Neben einer optimalen Kraftübertragung kann auf diese Weise auch der notwendige Abstand der Beweh- rungselemente von der Begrenzung der Betonschicht sichergestellt werden. Be- sonders vorzugsweise weisen die in Längsrichtung verlaufenden Stege zwischen den Aufnahmenuten Ausnehmungen auf. Dadurch wird der Kraftschluss innerhalb des Betons zusätzlich verbessert.

Vorzugsweise sind die Bewehrungselemente als Baustahlgitter ausgebildet. Da- durch kann die Bewehrung einfach und in alle Richtungen wirkend hergestellt werden.

Eine besonders begünstigte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass in den Holzelementen Einfräsungen an einer der Betonschicht zugewandten Fläche vorgesehen sind. Auf diese Weise werden die Schubkräfte zwischen den Holzele- menten und der Betonschicht nicht nur über die Verbindungselemente übertra- gen, sondern auch direkt an der Begrenzungsfläche, so dass eine zusätzliche Er- höhung von Festigkeit und Biegesteifigkeit erreicht werden kann. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Einfräsungen keilförmig ausgebildet sind. Die Keile sind insbesondere in den Endbereichen vorgesehen und zwar so, dass der Boden in Gebrauchslage zur Mitte hin ansteigt und an der dem Ende zuge- wandten Seite eine Abstützfläche vorgesehen ist, die die Schubkräfte von der Betonschicht bei Belastung der Verbunddecke aufnimmt. Dies ermöglicht ins- besondere eine erhöhte Sicherheit im Brandfall, wenn die Verbindungselemente durch übermäßige Erwärmung versagen sollten.

Die oben erläuterten Einfräsungen stellen auch eine zusätzliche Sicherheit im Brandfall dar, falls die Verbindungselemente durch extreme Erhitzung nach län- gerer Feuereinwirkung zu versagen beginnen, da dann noch die Scherkräfte im- mer noch übertragen werden können.

Vorzugsweise ist zwischen zwei benachbarten Holzelementen ein Dichtelement vorgesehen. Damit kann verhindert werden, dass Betonwasser während der Her- stellung durch den Zwischenraum zwischen zwei Holzelementen durchsickert und unschöne Verfärbungen auf der Untersicht erzeugt. Als Dichtelement wird bei- spielsweise eine Raupe aus brandhemmendem intumeszierendem Acryl auf den Boden der V-förmigen Nut aufgebracht.

Die Brandbeständigkeit kann insbesondere dadurch erhöht werden, dass zwi- schen zwei benachbarten Holzelementen ein Brandschutzelement vorgesehen ist. Dieses ist insbesondere intumeszierend ausgebildet, d.h. es schäumt bei Er- hitzung auf und verhindert, dass Feuer in den Spalt zwischen zwei Holzelementen einbrennt und die Holzbalken vorzeitig zerstört oder die Verbindungselemente einer Erwärmung aussetzt, die zum Versagen führt.

In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren dargestell- ten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsvariante einer erfindungs- gemäßen Verbunddecke in einer Schrägansicht mit teilweise weg- gebrochenen Bauteilen;

Fig. 2 ein Detail der Ausführungsvariante von Fig. 1;

Fig. 3 ein weiteres Detail mit teilweise dargestellter Betonschicht;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Verbunddecke der Fig. 1 bis Fig. 3;

Fig. 5 schematisch eine erfindungsgemäße Verbunddecke der Fig. 1 bis

Fig. 4 in einer Schrägansicht mit Auflagern;

Fig. 6 ein weiteres Detail;

Fig. 7 eine Schrägansicht einer zweiten Ausführungsvariante von unten;

Fig. 8 die Ausführungsvariante von Fig. 7 in einer Stirnansicht; und

Fig. 9 ein Detail einer weiteren Ausführungsvariante.

In Fig. 1 ist ein Abschnitt einer erfindungsgemäßen Verbunddecke mit teilweise weggelassen Bauteilen dargestellt.

Die Verbunddecke besteht aus mehreren Holzelementen 1, die als parallel zu- einander angeordnete Holzbalken ausgeführt sind. Jeweils zwischen zwei Holz- elementen 1 ist an der Oberseite ein Verbindungselement 2 vorgesehen, das als parallel zu den Holzelementen 1 verlaufendes Profil ausgebildet ist.

Bewehrungselemente 3 in der Form von Baustahlgittern sind mit den Verbin- dungselementen 2 so verbunden, dass die Bewehrungselemente 3 knapp ober- halb der Holzelemente 1 parallel zu diesen verlaufen.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist oberhalb der Holzelemente 1 eine Betonschicht 4 vorgesehen, die die Bewehrungselemente 3 umgibt. In der Darstellung von Fig. 3 ist diese vorne weggebrochen, um die übrigen Bauteile darstellen zu können. Die Holzelemente 1 haben einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, wobei die oberen beiden Ecken abgeschrägt sind, so dass jeweils zwei benach- barte Holzelemente 1 eine V-förmige Nut 5 mit dreieckigem Querschnitt ausbil- den. In diese Nut ist jeweils ein ebenso V-förmiges Profil mit Schenkeln 6a, 6b angepasst, das ein Verbindungselement 2 bildet. An den beiden Enden des Profils ist jeweils ein Steg 7 angeformt, der in Längsrichtung abwechselnd nach oben vorstehende Abschnitte 7a und dazwischen waagrecht abstehende Befestigungs- abschnitte 7b aufweist.

Die Verbindungselemente 2 sind durch Nägel 8 mit den Holzelementen 1 verbun- den, die einerseits schräg in die V-förmige Nut 5 und andererseits senkrecht durch die Befestigungsabschnitte 7b hindurch in die Holzelemente 1 getrieben sind. Alternativ sind auch Schrauben oder Klammern möglich. Zusätzlich dazu kann eine Verklebung der Verbindungselemente 2 mit den Holzelementen 1 vor- gesehen sein.

In einer alternativen, hier nicht dargestellten Ausführungsvariante kann ein Ver- bindungselement 2 auch flach auf die Oberseite eines Holzelements 1 aufgesetzt werden, um die innige Verbindung des Holzelements 1 mit der Betonschicht zu gewährleisten.

An der Oberseite der nach oben vorstehenden Abschnitte 7a sind Aufnahmenuten 9 vorgesehen, in denen die Bewehrungselemente 3 klemmend aufgenommen sind, so dass diese auch schon vor Einbringen des Betons spielfrei mit den Ver- bindungselementen 2 und damit mit den Holzelementen 1 verbunden sind. We- sentlich für die Erfindung ist, dass durch die enge Passung stets Kraftschluss und Formschluss zwischen den Bewehrungselemente 3 und den Verbindungselemen- ten 2 gegeben ist, so dass eine unmittelbare Kraftübertragung gewährleistet ist.

Die Bewehrungselemente werden bei der Herstellung typischerweise in die Auf- nahmenuten 9 eingeschlagen.

Die Holzelemente 1 weisen Einfräsungen 10 auf, die an den der Betonschicht 4 zugewandten Oberseiten 11 in Endbereichen 12 der Holzelemente 1 eingearbei- tet sind. Die Einfräsungen 10 sind keilförmig und weisen einen zur Mitte der Holzelemente 1 ansteigenden Boden 13 auf, so dass in Richtung der Enden 5 eine Abstützfläche 14 ausgebildet ist, auf die Scherkräfte aus der Betonschicht 4 übertragen werden können. Auf diese Weise kann sich die Betonschicht 4 bei Be- lastung auch über die in die Einfräsungen 10 vorstehenden Abschnitte an den Holzelementen 1 abstützen und so zusätzliche Scherkräfte übertragen. Dies Scherkräfte wirken nach außen, so dass die Abstützflächen 14 diese wirksam übertragen können. Typischerweise ist die erfindungsgemäße Verbunddecke an ihren Enden auf nur in der Fig. 5 dargestellten Auflagern 15 gelagert.

Bei der in den Fig. 7 und Fig. 8 dargestellten Ausführungsvarianten ist zwischen zwei benachbarten Holzelementen 1 ein Brandschutzelement 17 in der Form einer Feder eingelegt, das verhindert, dass sich ein Feuer von der Untersicht 16 her zwischen den beiden Holzelementen 1 rasch nach oben ausbreitet. Bevorzug- terweise ist das Brandschutzelement 17 intumeszierend ausgebildet.

Alternativ oder zusätzlich kann ein Dichtelement 18 im Bereich des Bodens der Nut 5 vorgesehen sein, das verhindert, dass Betonwasser beim Aufbringen des Betons zwischen den beiden Holzelementen 1 nach unten sickert und die Unter- sicht 16 durch Verfärbungen beeinträchtigt. Auch dieses Dichtelement 18 kann einen intumeszierenden Abschnitt aufweisen, um zusätzlich Brandschutz zu bie- ten. Alternativ kann das Dichtelement 18 in der Form einer Raupe aus Dichtma- terial am Boden der Nut 5 angeordnet sein.

Die in der Fig. 9 dargestellte Ausführungsvariante unterscheidet sich nur in der Ausgestaltung der Verbindungselemente 2, weshalb nur ein solches dargestellt ist. Es sind dabei nur die nach oben vorstehenden Abschnitte 7a ausgeführt, nicht jedoch waagrecht abstehende Befestigungsabschnitte. Somit liegen zwi- schen den nach oben vorstehenden Abschnitten 7a und damit auch zwischen den Aufnahmenuten 9 Ausnehmungen 19 vor, die einen durchgängigen Kraftschluss im Beton auch quer zu den Verbindungselementen 2 gewährleisten.

Die Herstellung der Verbunddecke kann erfolgen, indem die Holzelemente 1 ein- zeln auf Auflagern 15 aufgelegt werden und danach die Verbindungselemente 2 und die Bewehrungselemente 3 aufgebracht werden, wonach die Betonschicht 4 hergestellt wird. Es kann aber auch eine Vorfertigung erfolgen, so dass bereits mehrere miteinander verbundene Holzelemente 1 auf die Auflager 15 aufgelegt werden und danach wobei die Verbindungselemente 2 und die Bewehrungsele- mente 3 bereits montiert sind. Auch die Betonschicht 4 kann gegebenenfalls schon aufgebracht und ausgehärtet sein.