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Vorgespanntes armiertes Brett, aus solchen hergestellte Decke und
Verfahren zu dessen Herstellung
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die Anwendung der Bretter zur Herstellung von tragenden Balken und Unterzügen, Fig. 6, 7 und 8 zeigen Querschnitte durch drei weitere Ausführungsbeispiele und Fig. 9, 10 und 11 zeigen Einzelheiten zu Fig. 8.
Das gemäss der dargestellten Ausführung nach Fig. 1 hergestellte Brett besteht aus Formsteinen 1 aus druckfestem Material, wie z. B. Ziegelsteinen, die mit kammartigen, nebeneinanderliegenden Längsrillen 2 versehen sind, die zur Aufnahme von Vorspannarmierungen 3 dienen ; diese können aus gekerbten Stahldrähten oder Stahllitzen bestehen. Die einzelnen Formsteine 1 werden bei der Herstellung des Brettes auf eine besondere Bahn hintereinandergelegt. In die Rillen 2 werden die Vorspanndrähte 3 eingelegt und vorgespannt. Vermittels eines Spezialvibrators werden die Rillen 2 mit Mörtel 4 so hoch ausgegossen, dass die Drähte in den Schwerpunkt des durch den Formstein, die Armierung und den Mörtel gebildeten Verbundquerschnittes zu liegen kommen.
Die Drähte 3 erhalten an den Enden keine besonderen Verankerungen, sondern sie übertragen die Vorspannung durch ihre durch eine besondere Kerbung speziell erhöhte Haftung auf den umgebenden Mörtel, welcher die Vorspannung seinerseits durch seine Haftung am eigentlichen Brett auf dieses selbst überträgt und es so unter Druck setzt. Da das Brett einseitig offen ist, kann der später hinzukommende Teil mit dem Brett durch Bügel gut verbunden werden.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung ergeben sich gegenüber allen bekannten Ausführungen ähnlicher Art bezüglich der praktischen Verwendungsmöglichkeit der technischen Bewährung und der Wirtschaftlichkeit eine Reihe entscheidender Vorteile, die nachstehend beschrieben werden :
Die kammartige Ausbildung stellt eine ausgewogene Querschnittsform dar, welche einer Reihe verschiedener Anforderungen in bisher nicht erfüllter Weise entspricht. a) Der einzelne sogenannte"Brettstein"aus Beton oder Ziegel, vorzugsweise aus einem druckfesten und leichten, gut isolierenden Material bestehend, kann durch einen separaten Herstellungsprozess auf einfache und billige Weise erzeugt werden.
Die einzelnen Elemente sind verhältnismässig klein, leicht und infolge ihrer Annäherung an einen vollenQuerschnitt ohne Verluste bei der Handhabung herstellbar. Durch entsprechende Behandlung (Brennen im Ofen oder Lagerung) können diese Elemente praktisch frei von Schwind- und Kriecherscheinungen gemacht werden. b) Da die Drähte in die einzelnen Rillen zu liegen kommen und nur diese Rillen mit Mörtel ausgegossen werden müssen, bilden die Bretter eine Schalung für die Mörtelumhüllung der Drähte.
Für die Herstellung beliebig langer Elemente ist somit wohl nur. eine Tischunterlage, aber keine Schalung notwendig, was die Fabrikation ausserordentlich vereinfacht. c) Durch die Anordnung von abwechselnden Rillen und Rippen sowie deren Proportion-die aus den Zeichnungen entnommen werden kann-werden die bestmöglichsten Voraussetzungen für eine günstige Krafteinleitung in den Querschnitt geschaffen.
Durch die schmale, hohe Form der Rippen (kammartige Ausbildung) wird eine genügende Haftfläche geschaffen und zugleich für eine sichere Einbettung des Mörtels zwischen den Rippen gesorgt, so dass dessen Herauslösung nach oben unmöglich ist. d) Die Armierungen sind durch die Rippen so in ihrer Lage festgehalten, dass das Einziehen und Spannen der Drähte auf den Spannbahnen mit grösster Leichtigkeit erfolgen kann. e) Die Rillen sind bei einem minimalen Aufwand an Mörtel so bemessen, dass eine genügende Umhüllung der Armierung und damit ein genügender Rostschutz gewährleistet ist. f) Die weitgehende Umhüllung jedes Drahtes nicht nur mit Mörtel, sondern mit den fingerartig dazwischengreifenden Fortsetzungen des hoch isolierenden Brettmateriales (Ziegel) bietet einen besonderen Schutz im Falle von Feuersbrunst.
Versuchsmässig wurde nachgewiesen, dass die Tragfähigkeit einer solchen Konstruktion bei Brand länger erhalten bleibt alsdie eines gewöhnlichen Eisenbeton-Elementes gleicher Ausmasse und mit gleichen Abständen der Armierung von den Aussenflächen. g) Der kammartige Formkörper hat den Vorteil, dass der flächenmässige Anteil der Rillen relativ gering ist. Zu deren Ausgiessen kann somit ein hochwertiger Mörtel verwendet werden, der entweder viel Zement oder einen Spezialzement aufweist, ohne dass die Kosten dieses Mörtels wesentlich ins Gewicht fallen. Es ist nun aber sehr wichtig, dass rasch entspannt werden kann, um die Spanntische für die Produktion neuer Elemente frei zu bekommen.
Ferner ist die Verwendung eines hochwertigen, rasch erhärtenden Mörtels für die sichere Übertragung der Vorspannkraft ein Gebot. h) Das kammartige Brett bildet nun mit seinen vielen Rippen ein festes Skelett und die Brettsteine verformen sich - weil sie praktisch infolge der Vorspannung nicht kriechen-weniger als Betonelemente, welche auf den Spanntischen gegossen werden und welche viel jünger sind. Infolge der im wesentlichen zentrischen Vorspannung verwerfen und verbiegen sich die Brettelemente in sehr geringem Masse, was für ein genaues Verlegen erwünscht ist. i) Die kammartige Ausbildung ermöglicht es ferner, dass die Rillen nicht bis ganz oben ausgegossen werden.
Dadurch wird der Verbund des Brettes mit dem später aufzubringenden Überbeton. entscheidend verbessert.
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k) Schliesslich bieten die Rillen die Möglichkeit, durch Eindrücken von Bügeln von oben die Verbindung mit dem Überbeton noch weiter zu verbessern oder solche Bretter bei Aussparungen an diesen Bügeln aufzuhängen.
1) Es ist leicht erkennbar, dass bei der Entspannung der Drähte die Vorspannung durch Haftspannungen zwischen den Drähten und dem Mörtel einerseits und zwischen dem Mörtel und den angrenzenden Flächen anderseits in das Brett eingeleitet wird. Die sichere Einleitung dieser Haftspannungen ist für die Qualität des Elementes entscheidend. Zwischen Draht und Mörtel geschieht sie durch Verwendung von gekerbten Drähten, eventuell von Drahtlitzen ; zwischen Mörtel und Ziegel durch die Verwendung des bereits beschriebenen kammartigen Querschnittes. Beim Ausgiessen der Rillen mit dem hochwertigen, vibrierten Mörtel ziehen die Rippen infolge Saugwirkung das überschüssige Wasser aus dem Mörtel, so dass ein Mörtel höchster Festigkeit entsteht, eine weitere Folge der kammartigen Querschnittsausbildung.
In der Praxis ist der verschiedenen Saugwirkung der für das Brett verwendeten Materialien durch eine entsprechende mehr oder weniger starke Nässung der Brettsteine Rechnung zu tragen, da eine allzu starke Saugwirkung unerwünscht ist, weil dadurch eine satte Umhüllung der Drähte infolge Steifwerden des Mörtels in Frage gestellt ist. m) Die Haftung zwischen Mörtel und Rippen leitet-einen erheblichen Teil der Vorspannkraft in die Rippen, welche von den Rippen in den Brett-Unterteil weitergeleitet werden muss. Die Rippen müssen deshalb eine bestimmte Stärke haben, damit sie nicht abgerissen werden, d. h. es muss zwischen der Armierungsaufteilung und der Rippenstärke ein gewisses ausgewogenes Verhältnis bestehen, wie es in genügender Weise in den Zeichnungen zum Ausdruck gebracht ist.
Dieses Verhältnis wurde zahlenmässig nicht bestimmt, da die erfindungsgemässe Querschnittsform durch den Ausdruck"kammartig"genügend festgelegt ist, denn auch bei einem Kamm sind Zwischenräume und Rippen ungefähr von gleicher Grössenordnung.
Das durch die Formsteine 1 gebildete Brett kann zweckmässigerweise mit einer Überschicht oder Übermauerung 5 versehen sein, die aus Beton oder Mauerwerk bestehen kann. Zur Sicherung des Verbundes zwischen dem Brett und der Übermauerung bzw. der Überschicht können in den Brettern besondere Bügel eingemörtelt werden.
Die Formsteine 1 können aus Isolationsgründen zweckmässig mit Hohlräumen 6 in Form von Längsoder andern Löchern versehen sein.
Fig. 2 zeigt im Querschnitt die Anwendung solcher Bretter nach Fig. 1 zur Herstellung von Fensterund Türstürzen, wobei zwei Bretter a, die aus den Formsteinen 1, den Armierungen 3 und dem Mörtel 4 bestehen, nebeneinander in der Höhe versetzt angeordnet und durch eine'Übermauerung 5 miteinander verbunden sind.
Gemäss Fig. 3 sind Bretter nach Fig. 1 zur Herstellung von Rolladenkasten verwendet. Hiezu ist über zwei im Abstand nebeneinander hochkant angeordneten Brettern al und az ein drittes Brett a, waagrecht angeordnet und dieses mit einer Übermauerung 5 versehen.
In der Variante zu Fig. 3, d. h. in der Fig. 3a, werden die beiden hochkant gestellten Bretter al und az z. B. fabrikmässig durch nicht vorgespannte Betonteile 6 und 7 an einem Rolladenkasten zusammengehalten, wobei die. Bretter al und a mit Bügeln 7 in den Beton 6 eingreifen.
Die Herstellung tragender Platten aus Brettern a nach Fig. l zeigt Fig. 4, wonach die Platte aus aneinandergefügten Brettern a mit einem Überbeton bzw. einer Übermauerung 5 besteht.
Bei Fig. 5 handelt es sich um die Herstellung von tragenden Balken oder Unterzügen. Auf einem waagrechten Brett a liegen im Abstand und hochkant zwei weitere Bretter a. Der Zwischenraum zwischen den drei Brettern a ist mit Beton ausgegossen.
Das als Armierung und zugleich als Schalung und Putzträger verwendete Brett kann infolge seiner genügenden Eigensteifigkeit und der Vorspannung in beschränktem Masse als biegungssteifer Träger verwendet werden ; neben der eigentlichen Schalung kann also auch deren Abstützung weitgehend reduziert werden. Das Brett dient in erster Linie zur Herstellung von Balken, Platten und Unterzügen, sodann insbesondere zur Herstellung von Tür- und Fensterstürzen sowie Rolladenkasten und andern Bauteilen. Der besondere Vorteil des Brettes liegt in der Vereinigung von Stahlersparnis, Rissefreiheit, Schalungsersparnis sowie (bei Verwendung von Ziegelmaterial) in den guten Isolationseigenschaften.
Neben den technischen Vorteilen und der Materialersparnis ergibt sich noch wesentliche Ersparnis an Montagezeit, indem das Brett vorfabriziert geliefert wird.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind zur Bildung des einzelnen Brettes Formsteine 1 aus druckfestem Material, z. B. Ziegelsteine verwendet, die mit kammartigen, nebeneinanderliegenden Längsrillen 2 versehen sind, in denen vorgespannte Armierungen 3, vorzugsweise in Gestalt von gekerbten Stahldrähten, liegen und mit Mörtel 4 in den Rillen 2 vergossen sind, wobei der Mörtel 4 die oberen Teile der Rillen 2 freilässt. 7 sind mit dem Mörtel 4 in Rillen 2 vergossene Bügel.
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Das beschriebene Brett ist in einer eine Deckenunterfläche in nebeneinanderliegender Anordnung ausfüllenden Zahl angeordnet zu denken, so dass diese Bretter eine tragende Unterschicht der Decke bilden. Diese Unterschicht ist zugleich Schalung, Isolation und Putzträger der Decke. Auf dieser Unterschicht liegt eine Querarmierung in Gestalt einer Lage von Drähten 8, auf welcher Querarmierung 8 Körper mit leichtem Raumgewicht, hier in Gestalt von Hohlkörpern 9 liegen, die in parallel zu den Brettern verlaufenden und sich über die ganze Bretterlänge erstreckenden Reihen zwischen den Bügeln 7 angeordnet sind und die dabei zwischen den Bretterlängsfugen 10 liegen. Diese Hohlkörper 9 haben sechseckige Umrissform, verjüngen sich also gegen die Bretterschicht hin und gegen oben.
Über den Hohlkörpern 9 befindet sich eine zweite Querarmierung 11. Diese ist mit den Bügeln 7 verbunden.
Im Raum der Decke zwischen den Brettern und der Oberkante 12 befindet sich die obere Tragschicht, die im wesentlichen aus Beton 13 besteht. Dieser Baustoff haftet fest an der Oberfläche der unteren Tragschicht, wobei durch die nicht voll ausgemörtelten Rillen 2 und zufolge der verjüngten Gestaltung der Hohlkörper 9 eine grosse Kontaktfläche mit den Brettern vorhanden ist, was das Haftvermögen des Betons stark erhöht. Damit die untere Querarmierung möglichst einwandfrei in den Beton 13 eingebettet werden kann, weisen die Hohlkörper längs ihren Kanten schmale Erhöhungen 14 in Längsrichtung auf, die die Auf- lagerfläche der Hohlkörper auf ein Minimum reduzieren. Die Hohlkörper 9 sparen einen grossen Teil des Volumens der Decke vom Beton aus, so dass das Gewicht der Decke verhältnismässig klein ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7-die obere Querarmierung. und die Bügel sind hier nicht gezeichnet-sind die Hohlkörper 9 von etwas abgeplattetem, achteckigem Umriss und können je nach der erforderlichen Deckenstärke flach oder hochkant verlegt sein. Die Zusammensetzung der Decke ist im übrigen die gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
Die beschriebenen Ausgestaltungen ergeben eine Decke von idealem, statischem Querschnitt und gro- sser Tragfähigkeit, bei leichtem Gewicht und sauberer, ebener Untersicht, die den sonst vielfach notwendigen Mehraufwand für eine besondere (aufgehängte) Unterdecke u. dgl. erübrigt.
Ferner bildet die untere Tragschicht die Schalung beim Einbau der Decke und nach erfolgtem Einbau zugleich eine gute Isolation und einen tadellosen Putzträger.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 sind zur Bildung des einzelnen Stahlbetonbrettes 1 ebenfalls Formsteine aus druckfestem Material, z. B. Ziegelsteine, verwendet, die mit kammartigen, nebeneinanderliegenden Längsrillen 2 versehen sind, in denen vorgespannte Armierungen 3 vorzugsweise in Gestalt von gekerbten Stahldrähten liegen und mit Mörtel 4 in den Rillen 2 vergossen sind, wobei der Mörtel 4 die oberen Teile der Rillen 2 freilässt.
Das beschriebene Brett ist in Mehrzahl in einer Deckenunterfläche mit Zwischenraum angeordnet zu denken und in den Zwischenräumen sind Hourdis 5 vorgesehen, die Schultern 6 aufweisen, die von je zwei der Bretter 1 untergriffen sind, wobei der Unterteil der Hourdis 5 mit der Unterseite der Bretter 1 fluchtet, so dass die Bretter und die Hourdis zusammen die Unterschicht der Decke darstellen.
Die Höhe der Hourdis 5 entspricht der Dicke der Decke und ihre von den Schultern 6 aufragenden Seitenwände sind mit Rillen 7 versehen und springen nahe der Deckenoberkante 8 und 9 zurück. 10 sind Armierungen, die vor allem bei den Endauflagern der Bretter zur Aufnahme von negativen Stützmomenten vorgesehen werden können und die parallel zu den Brettern 1 verlaufen und in Beton 11 liegen, der den Raum zwischen den seine Begrenzung darstellenden Oberteilen der Bretter 1 und den Seitenwänden der Hourdis 5 ausfüllt. Der Beton 11 haftet dabei gut an den Brettern 1 wie auch an den Hourdis 5, da er einerseits die oberen Teile der'Rillen 2 der Bretter 1, anderseits die Rillen 7 der Seitenwandungen der Hourdis ausfüllt und somit eine grosse Kontaktfläche besitzt.
Wie in Fig. 8 punktiert angedeutet ist, können die Seitenwände 16 der Hourdis stark gegen den Beton 11 hinausragen, womit an Beton 11 und damit an Eigengewicht der Decke gespart werden kann. Die untere Schräge (Anzug) dieser Auskragung ermöglichst es, dass der Beton 11 auf eine möglichst grosse Breite am Brett 1 haften kann.
Nahe der Deckenoberfläche 8 besitzen die Hourdis 5 eine verstärkte, obere (Druck)-Zone 12, die an der Stirnfläche der Hourdis entsprechend der Linie 13 (Fig. 9) zurückspringt, so dass querverlaufende Ausnehmungen entstehen, in denen Armierungen 14 verlaufen. Diese Ausnehmungen sind mit Beton 15 ausgefüllt, der zugleich als Vergussmasse der oberen Druckzone 12 der einzelnen Hourdis wirkt und der ferner die Querarmierung 14 wirkungsvoll einhüllt.
Durch die Verwendung von speziell niedrigen Hourdis 17, deren eine Stirnfläche 18 schräg geschnitten sein kann, können bei durchlaufenden Decken über zwei und mehrere Felder günstige statische Verhältnisse gescha an werden, indem der Beton 20 und die Armierung 10 und 19 in der Lage sind, erhebli- che negative Stützmomente aufzunehmen. Ferner ermöglicht die Anordnung von niedrigeren Hourdis 21
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mit Schrägschnitt 22 gemäss Fig. 11 die Herstellung einer oder mehrerer wirksamer Querrippen, bestehend aus dem Beton 24 und der Querarmierung 23, die besonders bei grossen (Einzel-Lasten und grossen Spannweiten von Bedeutung sind.
Es ist durchaus möglich, die Decke mit einem Überbeton von 4 bis 6 und mehr Zentimeter Stärke auszubilden, in jenem Falle brauchen die Hourdis keine besonders starke obere (Druck)-Zone zu besitzen und es wird die Querbewehrung auf die Hourdis verlegt.
Auch durch die abwechslungsweise Anordnung von verschieden hohen Hourdis mit entsprechender Betonausgleichsschicht kann eine genügende obere Druckzone erreicht werden.
Bei der Herstellung des Brettes ist das Verfahrensmerkmal von besonderer Bedeutung, dass ein Vibrator über die hintereinandergereihten Bretter geführt wird, der in einzelne Rillen mit zahnförmig ausgebildeten Stahlblechlamellen eingreift, welche die ihnen erteilte Vibration dem Mörtel übertragen. Hiezu ist zweckmässigerweise ein an den Vibrator angeschlossener Trichter, z. B. aus Blech, vorgesehen, der zur Zuführung des Mörtels in die Rillen dient. Dieses Mörtel-Einbringgerät kann dabei so beschaffen (breit) sein, dass gleichzeitig zwei oder mehrere aufeinanderliegende Bretterreihen nach dem gleichen Verfahren vermörtelt werden.
Die beschriebene Decke hat bei grossem Tragvermögen den Vorteil der raschen Verlegbarkeit, indem sie aus leichten Elementen (Brett und Hourdis) besteht.
Als weitere Vorteile sind zu erwähnen : totale Tonuntersicht (Isolation, Putzträger), kleine Durchbiegungen, da Tragkonstruktion vorgespannt. Die beschriebene Decke ist für den Hochbau und insbesondere für den normalen Wohnungsbau ausserordentlich rationell.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorgespanntes, armiertes Brett, bestehend aus aneinandergereihten Elementen aus druckfestem Material. deren Oberfläche Rillen aufweist, welche vorgespannte, von Mörtel umgebene Armierungen enthalten, deren Vorspannung ausschliesslich durch die Haftung des Mörtels auf das Brett übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente flach und durch abwechselnde Anordnung von Rippen und Rillen im Querschnitt kammartig ausgebildet sind und dass die Armierung in den Rillen im Bereich der horizontalen Schwerachse des durch die Formsteine und Mörtel gebildeten Querschnittes angeordnet ist.