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Die Erfindung bezieht sich auf ein Bewehrungselement für einen auf Biegung beanspruchten Bauteil aus Stahlbeton, mit mindestens einem Bereich räumlicher Bewehrung der als Stabwerk, insbesondere als
Stabfachwerk, ausgebildet ist, in dem zumindest ein Längsbewehrungsstab für jede Zugzone vorgesehen ist, in dem weiters vorzugsweise bügelartige Querbewehrungsstäbe, die die hochstehenden Stäbe des
Stabwerkes bilden, in jedem Knotenpunkt des Stabwerkes mit dem Längsbewehrungsstab verschweisst sind, und in dem zumindest ein Längsbewehrungsstab für eine Zugzone in Anpassung an den Momentenverlauf durch einen kürzeren Zusatzbewehrungsstab verstärkt ist, der beidseitig in einem Knotenpunkt des
Stabwerkes endet, und mit einem Querbewehrungsstab verschweisst ist.
Der derzeitige Stand der Stahlbetonwissenschaft sieht in der klassischen Bemessungstheorie für auf
Biegung beanspruchte Bauteile eine Wechselbeziehung zwischen Zug- und Druckkräften über die
Schubaufnahmefähigkeit des Betons vor. Diese Annahme setzt voraus, dass der in der Zugzone des auf
Biegung beanspruchten Bauteiles die Zugkräfte übernehmende Bewehrungsstahl verankernde Haftfähigkeit besitzt. Erst dann, wenn diese Haftfähigkeit gewährleistet ist, gibt der Bewehrungsstahl seine Kräfte an den ihn umschliessenden Beton ab, der sie über seine Schubbeanspruchbarkeit an die Betondruckzone weiterleitet.
Diese Zug-Druckwechselbeziehung hat ihre Schwachpunkte in der Verankerungsfähigkeit des auf Zug beanspruchten Bewehrungsstabes und in der begrenzten Schub aufnahmefähigkeit des Betons, die durch
Schrägstäbe bzw. Bügel ergänzt wird.
Um das Verankerungsproblem zumindest teilweise zu lösen, wurde die Haftfähigkeit der Bewehrung- stäbe durch Profilierungen, Aufwälzungen, Verseilungen, aufgeschweisste Kurzverankerungen (AT-PS Nr. 907587), aufgeschweisste Knotenpunktstücke, Aufstauchungen, aufgesetzte Manschetten (DE-OS
1609910), usw. verbessert. Dadurch kann zwar die Haftlänge der auf Zug beanspruchten Bewehrungsstäbe verkürzt werden bzw. nach der Lösung der AT-PS Nr. 310397 gegen Null gehen, es verbleibt jedoch immer das Problem der Erhöhung der Schubaufnahmefähigkeit. Zur Lösung dieser Schwierigkeiten kann nur der
Querschnitt der Druckstäbe vergrössert werden, da deren Anordnung Grenzen gesetzt sind. Dies bedeutet jedoch eine unnötige Erhöhung des Stahlverbrauches.
Ein Bewehrungselement der eingangs genannten Art, das als Bewehrungseinlage von Eisenbahnbetonschwellen dient, beschreibt die GB-PS Nr. 104, 224. Vier Längsbewehrungsstäbe sind durch vier Bügelschlangen zu einem im Querschnitt trapezfömigen Bewehrungskorb zusammengefasst. An den die beiden zueinander parallelen Trapezseiten bildenden Bügelschlangen sind zwei über die gesamte Länge durchgehende Zusatzstäbe angeschweisst, die jedoch im Bereich der Schienenschuhe unterbrochen sind, da dort zwei zueinander versetzte Löcher für Befestigungsbolzen der Schienenschuhe vorgesehen sind. Zur Überbrückung dieser Unterbrechung und auch zur Verstärkung der Umgebung der beiden Löcher finden drei kurze Stäbe Verwendung, von denen der mittlere beide Löcher, die beiden andern, äusseren jeweils nur ein Loch überbrücken.
Jeder dieser äusseren kurzen Stäbe liegt nahe einem Längsbewehrungsstab und erstreckt sich dabei zwischen zwei benachbarten Knotenpunkten des Bewehrungskorbes. Jeder dieser kurzen Stäbe weist die übliche Haftlänge auf, die für die Überbrückung der Unterbrechung der Zusatzstäbe notwendig ist. Die kurzen Stäbe sind neben ihrer eigentlichen Aufgabe der Überbrückung auch in der Lage, die im Schienenbereich verstärkt auftretenden Biegemomente abzudecken.
Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, ein Bewehrungselement der eingangs genannten Art insbesondere für den Hochbau zu schaffen, bei dem in den meisten auftretenden Fällen im Gegensatz zu Eisenbahnbetonschwellen eine gleichmässig verteilte äussere Belastung auftritt. Das Bewehrungselement soll eine weitere Einsparung an Bewehrungsstahl, insbesondere eine Querschnittsverringerung der Druckbzw. Schrägstäbe gestatten.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe nun dadurch gelöst, dass der bzw. jeder Zusatzbewehrungsstab über mehrere Knotenpunkte durchgeht und in jedem Knotenpunkt mit dem Längsbewehrungsstab über die Querbewehrungsstäbe verschweisst ist.
Unter Stabwerk wird hiebei ein aus Stäben zusammengesetztes Tragwerk verstanden, das statisch sowohl bestimmt als auch unbestimmt sein kann, während Stabfachwerk ausschliesslich ein statsich bestimmtes Tragwerk bezeichnet.
Grundsätzlich ist es ohne weiteres möglich, einen auf Biegung beanspruchten Stahlbetonquerschnitt nicht nach der klassischen Stahlbetontheorie als Verbundkörper aufzufassen. Man kann die erforderliche Biegetragfähigkeit einem Stahlstabwerk bzw. Stahlstabfachwerk zuordnen und dieses zur Vermeidung von
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Rostschäden bzw. zum Feuerschutz in Beton eingiessen. Neben den vorgenannten Vorteilen erhöht der Beton noch zusätzlich durch seine Druckaufnahmefähigkeit das Durchbiegeverhalten des Stabwerkes bzw.
Stabfachwerkes und führt zu einer bemerkenswerten Versteifung.
Die Erklärung dieser Erscheinung liegt darin, dass die im Stabwerk gedrückten Stäbe durch ihre Haftfähigkeit. im Beton von diesem in ihrer Aufgabe unterstützt werden, da er seiner naturgegebenen Aufgabe voll gerecht werden und die Druckkräfte einwandfrei übernehmen kann. Dadurch wird die Knickbeanspruchung, die die Gefahr im Stabwerk darstellt, nahezu beseitigt, und zur Überdimensionierung der Druckstäbe zwingt, drastisch reduziert.
Da die Länge des bzw. jedes Zusatzbewehrungsstabes ein Mehrfaches des Abstandes zweier Knotenpunkte beträgt, kann eine besonders einfache Anpassung des Stabwerkes, insbesondere des Stabfachwerkes, an die Zugbeanspruchung infolge äusserer Lasteinwirkung erzielt werden, indem durch einen oder mehrere verschieden lange Zusatzstäbe die erforderlichen Bewehrungsquerschnitte zwischen den einzelnen Knotenpunkten relativ exakt vorgesehen werden können.
Da weiters auch der bzw. jeder Zusatzbewehrungsstab in jedem Knotenpunkt mit dem Längsbewehrungsstab verbunden ist, kann in jedem Knotenpunkt ein Teil der auftretenden Zugkraft übergeleitet werden, so dass sich sowohl die Haftlänge des Zusatzbewehrungsstabes als auch Endverankerungsmittel einsparen lassen.
Nachstehend wird nun die Erfindung an Hand der Figuren der Zeichnungen näher beschrieben, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Fig. l zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Bewehrungsgebildes, Fig. 2a eine Stirnansicht in Richtung des Pfeiles A von Fig. 1, die Fig. 2b bis 2d Schnitte nach
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beispielen, Fig. 9 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles, Fig. 10 einen Fertigbauteil mit einem erfindungsgemässen Bewehrungsgebilde und die Fig. 11 bis 13 Querschnitte durch weitere Fertigbauteile mit erfindungsgemässen Bewehrungsgebilden.
Ein erfindungsgemässes Bewehrungsgebilde weist zumindest einen Bereich I räumlicher Bewehrung
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Bereich I räumlicher Bewehrung in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. l, 3,5, 11 und 12 einzelne hochstehende Stäbe --9--, während sie in den Fig. 4, 6 bis 8 und 13 bügelartig geformt sind.
Die Längsbewehrungsstäbe --1-- und die hochstehenden Stäbe --9-- bilden ein Stabfachwerk, wobei die Zusatzstäbe --2, 3, 4--jeweils im Bereich eines Knotenpunktes --5-- enden. In jedem Knotenpunkt --5-- sind die Zusatzstäbe --2, 3, 4-- über die hochstehenden Stäbe --9-- mit den Längsbewehrungsstäben--1--verschweisst.
Zur Bewehrung der Druckzone sind Längsbewehrungsstäbe--6--vorgesehen, die über die gesamte
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sind, so dass ebenfalls eine Anpassung an die Momentenlinie erreicht wird. Sowohl die Kurzst be --8-- als auch die gegebenenfalls angeordneten Zusatzstäbe enden im Bereich eines Knotenpunktes und sind in allen Knotenpunkten mit den hochstehenden Stäben --9-- verschweisst.
Die Ausbildung als Stabwerk bzw. Stabfachwerk führt zu beträchtlichen Einsparungen an Bewehrungsstahl. Ein Überstand als Haftlänge der Zusatzstäbe --2, 3, 4-- ist nicht notwendig, da der umhüllende Beton ausschliesslich als Rost- und Feuerschutz dient. Die hochstehenden Stäbe --9-- und die Längsbewehrungsstäbe --6-- können, soweit sie der Druckaufnahme dienen, geringer dimensioniert sein bzw. ganz entfallen, da dies vom Beton übernommen wird. Mit den erfindungsgemässen Bewehrungsgebilden kann daher eine Einsparung bis zu 40% an Stahl gegenüber herkömmlichen Bewehrungen erzielt werden.