Bauelement Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauele ment mit mindestens teilweise eingebetteter Armierung. Als Bauelement kommt dabei jedes vorfabrizierte oder fest in einen Bauverband einfügbare, armierte Konstruktionselement in Frage.
Armierungen in Bauelementen aus Beton wer den gewöhnlich aus Armierungseisen hergestellt, die einen runden oder quadratischen Querschnitt aufwei sen. Die Haftfähigkeit im Beton wird bei diesen Profilformen durch Kerben, Warzen oder Verdrillen erhöht. Die Armierung wird so verlegt, dass bei Belastung einer armierten Platte der Beton auf Bie gung, die Armierungseisen aber nur auf Zug bean sprucht werden.
Gemäss der Erfindung soll nun die Haftfähigkeit der Armierungseisen und damit die Festigkeit des Bauelementes dadurch erheblich gesteigert werden, dass die Armierung als Gitterrost mit Flachstäben ge bildet ist. Die Armierungseisen können auch zur Aufnahme von Biegungsbeanspruchungen besonders geeignet gemacht werden. Dies gelingt durch Hoch kantstellen eines Flachprofils. Ein rundes Armie- rungseisen von z. B. 8 mm Durchmesser hat einen Querschnitt von 0,5 cm2 und ein Trägheitsmoment von 0,0201 cm-.
Ein querschnittliches Flachprofil von 2 mm Breite und 25 mm Höhe hat ein Träg heitsmoment von 0,260 cm4. Dies bedeutet gegen über dem runden Profil eine Steigerung der Biege steifigkeit um das 13fache.
Die bisher bekannten Armierungssysteme aus Rundstäben sind nicht selbsttragend. Eine gewichts gleiche Armierung aus hochgestellten Flachprofilen nach Art der Gitterroste ist dagegen steif, selbst tragend und je nach Maschenweite und Stabhöhe begehbar.
Gegenüber dem runden Armierungsprofil hat die Rechteckform auch eine grössere Oberfläche, wo- durch die Haftung in z. B. Beton stark verbessert wird. Die Oberflächen verhalten sich bei vorerwähn tem Beispiel wie 1 : 2,15. Die durch Versuch ermittel ten Haftkräfte verhalten sich hierbei wie 8,5 -14. Eine weitere bedeutende Erhöhung der Haftfähigkeit lässt sich durch eine Kerbung der beiden Breitseiten des Flachprofils erreichen.
Die Kerbung kann nach Art eines groben Feilenhiebes kalt in das Profil ein gewalzt werden, wodurch gleichzeitig eine Material- verfestigung erzielt wird. Eine Erhöhung der Haft fähigkeit kann auch durch andere Massnahmen wie Perforation, Sicken, Warzen erzielt werden. Wird ein nach den beschriebenen Gesichtspunkten kon struierter Gitterrost als Armierung zum Beispiel in eine Betonplatte eingebaut, so entsteht ein Bauele ment von aussergewöhnlichen Festigkeitseigenschaf ten.
Die Zeichnungen zeigen verschiedene Ausfüh rungsbeispiele und Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemässen Bauelementes.
Fig. 1 zeigt die bekannte Form eines Armierungs- netzes aus Rundprofil, Fig. 2 zeigt schematisch eine Gitterrostarmierung aus Flachprofilen, Fig. 3 zeigt zwei querschnittsgleiche Armierungs- profile, Fig. 4 zeigt eine zur Erhöhung der Haftfähigkeit gekerbte Seite eines Flachstabes und Fig. 5 einen Längsschnitt durch das gekerbte Profil in vergrössertem Massstab,
Fig. 6 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform eines Gitterrostes mit rechteckigem Füllstab und Fig. 7 eine Ausführungsart mit rundem Füllstab, Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform mit stehenden Längsstäben und liegenden Querstäben, Fig. 9 zeigt ein Armierungsnetz aus aufeinander gelegten Flachstäben, Fig. 10 zeigt ein Armierungsnetz aus geflochte nen Flachstäben,
Fig. 11 zeigt ein Bauelement in Normalbauweise mit Gitterrostarmierung, Fig. 12 zeigt eine Platte mit obenliegender Armie- rung.
Der in Fig. 2 schematisch dargestellte Armie- rungsrost kann in der in Fig. 6 in grösserem Massstab dargestellten Weise. aus vorfabrizierten Stäben oder Bändern hergestellt werden. Die eine Art von Bän dern 1 wird dabei in gleichmässigen Abständen mit hochstehenden Schlitzen 2 und eine zweite Art von Bändern 3 in denselben oder anderen gleichmässigen Abständen mit Kerben 4 versehen.
Zum Zusammen bau einzelner Armierungsroste werden die Bänder 3 in die Schlitze 2 der Bänder 1 eingeschoben, so dass die über den Schlitzen 2 verbleibenden Materialstege 5 der Bänder 1 in die Kerben 4 eingreifen. Zum Sichern der Bänder 1 und 3 in dieser ineinander greifenden gegenseitigen Lage werden dann unter die Bänder oder Stäbe 3 Füllstäbe 6 eingeschoben, die rein prismatische Form mit rechteckigem Querschnitt aufweisen. Alle Bestandteile des Armierungs.rostes können durch Stanzen, welches z.
B. auf geeigneten Maschinen zugleich mit einer Aufrauhung der Stab flächen vorgenommen werden kann, verhältnismässig billig hergestellt werden.
Die Roste werden in praktischen Grössen von beispielsweise 2 X 3 Metern hergestellt. Die aus dem eigentlichen Gitter der Stäbe 1 und 3 vorstehenden Enden 7 werden mit Löchern 8 versehen, wie Fig. 2 deutlich zeigt. Die vorbereiteten Rosteinheiten kön nen daher in einfachster Weise zu grossen Armie- rungen zusammengesetzt werden, indem in die zur Deckung gebrachten Löcher 8 nebeneinanderliegen- der Rosteinheiten Verbindungsstäbe 9 eingeschoben werden.
Damit können Armierungen beliebiger Grösse aus normierten Einheiten leicht zusammengebaut werden.
Anstelle eines Füllstabes 6 mit rechteckigem Querschnitt kann gemäss Fig. 7 auch ein runder Füll stab, z. B. ein normales Armierungseisen 10, verwen det werden. Dabei müssen natürlich anstelle der Schlitze 2 entsprechend geformte Öffnungen 11 in den Stäben 1 vorgesehen werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht gemäss Fig. 8 darin, die Schlitze 12 des Stabes 1 nicht hochstehend, sondern in Längsrichtung des Stabes liegend anzu ordnen. Das hat den Vorteil, dass der Querschnitt der Stäbe 1 möglichst wenig geschwächt wird. Die Stäbe 3 und die Füllstäbe 6 können genau gleich aus geführt und eingesetzt werden wie anhand der Fig. 6 erläutert, jedoch flachliegend. Die Armierung nach Fig. 8 ist dann angezeigt, wenn im Bauelement nur in der Ebene der Stäbe 1 liegende Biegemomente auftreten.
Die Armierung kann auch mit Vorteil da verwendet werden, wo sie eine bestimmte Wölbung erfahren soll, weil die flachliegenden Stäbe 2 und 6 leicht gebogen werden können, um den Armierungs- einheiten die gewünschte Wölbung zu erteilen. Sind noch stärkere oder dreidimensionale Wöl bungen zu armieren, so werden vorzugsweise alle Stäbe flachgelegt, wobei Stäbe 13 bzw. 14 gemäss Fig. 9 in zwei Ebenen liegen können,
oder wobei Stäbe 15 und 16 gemäss Fig. 10 verflochten und in beiden Fällen an den Kreuzungsstellen verschweisst oder vernietet sein können. Die Enden der Stäbe 13-16 können zu Ösen gebogen sein, wie Fig. 3 in punktierten Linien andeutet, um Armierungseinhei- ten miteinander verbinden zu können.
Fig. 11 zeigt, wie eine Armierung gemäss Fig. 2 in eine vorfabrizierte Bauplatte 17 eingelegt ist. Es ist darauf zu achten, dass über und unter dem Rost je eine Schicht von Beton oder einem dem gleichen Zweck dienenden Material liegt, die mindestens gleich dick ist wie der Rost selbst. Solche Platten hatten bei Dimensionen von 100 X 100 cm und einer Dicke von 5 cm dem Rande entlang aufgelegt und im Zentrum belastet eine Tragfähigkeit von 1700 bis 1800 kg bis zur ersten Rissbildung und eine Bruch festigkeit von 5000 kg.
Eine der wesentlichsten Eigenschaften der Armie- rung besteht darin, dass die Stäbe an ihren Kreu zungsstellen in dem Sinne fest miteinander verbun den sind, dass eine Verschiebung des einen Stabes in seiner Längsrichtung durch den quer dazu liegenden Stab praktisch vollständig verhindert wird., bis die Armierung reisst. Zugleich stellen sich aber einer Dehnung der Stäbe die in die Maschen des Rostes ragenden starren Materialzapfen, z. B. Betonzapfen, entgegen, denn diese Zapfen stehen in starrer Ver bindung mit der Druckzone des Bauelementes.
Das brüchige und praktisch nicht auf Zug beanspruchte Material wie Beton wird in den Zellen oder Ma schen des Rostes zuverlässig gehalten und die ge kreuzten, fest miteinander verbundenen Gitterstäbe dienen der direkten Druckübertragung der Kräfte an den Beton, womit die ohnehin erhöhte Haftfähig keit der Stäbe am Beton unterstützt wird. In Längs richtung der Stäbe wirkende und an den Beton zu übertragende Kräfte müssen nämlich gar nicht voll ständig durch die Haftung zwischen Beton und Ar- mierung übertragen werden, sondern werden teilweise durch die zur Zugrichtung querliegenden Stäbe als Druck an den Beton übertragen.
Es ist daher auch von besonderer Wichtigkeit, die Verbindungsstellen zwischen Stäben möglichst spielfrei auszuführen, da mit die soeben erwähnte Kraftübertragung auf Quer stäbe tadellos stattfinden kann.
Natürlich können die Roste auch in einer ande ren geeigneten Weise aufgebaut sein. Um zwischen den Armierungsstäben einzelner Rosteinheiten nicht nur Zugkräfte, sondern auch Biegemomente übertra gen zu können, können die S-tabenden anstelle von je einem runden Loch zum Einführen eines Rund- @eisens z. B. in Längsrichtung gegeneinander versetzte oder übereinander liegende Löcher aufweisen oder mit Schlitzen versehen sein, in welche je ein Ver bindungsstab entsprechenden Querschnitts eingesetzt werden kann. Es ist natürlich auch jede andere Ver- Bindung möglich, die gleichzeitig die Übertragung von Zug- und Biegebeanspruchung gestattet.
Die Roste werden z. B. mit einer Höhe von vor zugsweise l2-40 mm und mit einer Maschen- oder Zellengrösse von rund 10 X 10 cm ausgeführt.
Leichtbauplatten mit hoher Tragfähigkeit und weitgehend bestimmbaren Isolationseigenschaften werden erhalten, wenn anstelle von normalem Beton Schaumbeton oder giess- und härtbarer Kunststoff schaum oder Isoliermaterial als Füllmaterial verwen det wird. Eine beispielsweise Verwendungsmöglich keit der beschriebenen armierten Bauelemente nach Fig. <B>11</B> bietet die Verlegung auf Schalungs:träger an stelle von Schalungsbrettern beim Bau von Beton decken.
Wie in Fig. 11 durch punktierte Linien an gedeutet, ergeben nebeneinanderliegende und mit den Armierungen verbundene Platten einen dichten und tragfähigen Plattenbelag, auf welchen Beton auf gebracht werden kann. Nach Erhärtung der aufge brachten Betonschicht und Entfernen der Schalungs- träger entfällt jede weitere Nacharbeit, wobei gleich zeitig die Unterschicht der fertigen Decke bedeutend schöner ist.
Hochbeanspruchte Bodenbeläge in Industriebau ten, wie z. B. Giessereien usw., haben eine begrenzte Lebensdauer. Durch Verlegen von Platten mit oben liegender Gitterrostarmierung nach Fig. 12 entsteht ein verschleissfester Belag, der schwerster Beanspru chung standhält.
Component The present invention relates to a component with at least partially embedded reinforcement. Any reinforced structural element that is prefabricated or that can be permanently inserted into a building association can be used as a structural element.
Reinforcements in structural elements made of concrete who are usually made of reinforcing bars that have a round or square cross-section aufwei sen. With these profile shapes, the adhesion in the concrete is increased by means of notches, protrusions or twisting. The reinforcement is laid in such a way that when a reinforced slab is loaded, the concrete is subjected to bending, but the reinforcing iron is only subjected to tensile stress.
According to the invention, the adhesiveness of the reinforcing iron and thus the strength of the structural element is to be increased considerably in that the reinforcement is formed as a grating with flat bars. The reinforcing bars can also be made particularly suitable for absorbing bending loads. This is achieved by placing a flat profile upright. A round reinforcing iron of z. B. 8 mm diameter has a cross section of 0.5 cm2 and a moment of inertia of 0.0201 cm-.
A cross-sectional flat profile 2 mm wide and 25 mm high has a moment of inertia of 0.260 cm4. This means a 13-fold increase in flexural rigidity compared to the round profile.
The previously known reinforcement systems made of round bars are not self-supporting. Reinforcement of equal weight made of raised flat profiles in the manner of gratings, on the other hand, is rigid, self-supporting and, depending on the mesh size and bar height, can be walked on.
Compared to the round reinforcement profile, the rectangular shape also has a larger surface, so that the adhesion in z. B. Concrete is greatly improved. In the example mentioned above, the surfaces behave like 1: 2.15. The adhesive forces determined by the experiment behave like 8.5-14. A further significant increase in adhesion can be achieved by notching the two broad sides of the flat profile.
The notch can be rolled cold into the profile like a rough file cut, which at the same time strengthens the material. Other measures such as perforation, beading and warts can also be used to increase adhesion. If a grating designed according to the criteria described is installed as reinforcement in a concrete slab, for example, a component with exceptional strength properties is created.
The drawings show various exemplary embodiments and possible uses of the component according to the invention.
1 shows the known form of a reinforcement network made of round profile, FIG. 2 shows schematically a grating reinforcement made of flat profiles, FIG. 3 shows two reinforcement profiles with the same cross-section, FIG. 4 shows a side of a flat bar that is notched to increase the adhesive strength and FIG. 5 shows a longitudinal section through the notched profile on an enlarged scale,
Fig. 6 shows an example of an embodiment of a grating with a rectangular filler bar and Fig. 7 shows an embodiment with a round filler bar, Fig. 8 shows an embodiment with standing longitudinal bars and horizontal cross bars, Fig. 9 shows a reinforcement network made of flat bars placed on top of one another, Fig. 10 shows a reinforcement net made of plaited flat bars,
FIG. 11 shows a standard construction element with grating reinforcement, FIG. 12 shows a plate with reinforcement on top.
The reinforcing grid shown schematically in FIG. 2 can be used in the manner shown in FIG. 6 on a larger scale. made from prefabricated rods or ribbons. One type of bands 1 is provided with upstanding slots 2 at regular intervals and a second type of bands 3 with notches 4 at the same or different regular intervals.
To assemble individual reinforcement gratings, the strips 3 are pushed into the slots 2 of the strips 1, so that the material webs 5 of the strips 1 remaining over the slots 2 engage in the notches 4. To secure the bands 1 and 3 in this mutually engaging position, 3 cross bars 6 are then inserted under the bands or bars, which have a purely prismatic shape with a rectangular cross-section. All components of the Armierungs.rostes can by punching, which z.
B. on suitable machines at the same time with a roughening of the rod surfaces can be made relatively cheap.
The grates are made in practical sizes of, for example, 2 X 3 meters. The ends 7 protruding from the actual grid of the rods 1 and 3 are provided with holes 8, as FIG. 2 clearly shows. The prepared grate units can therefore be assembled in the simplest manner to form large reinforcements by inserting connecting rods 9 into the holes 8 of the grate units lying next to one another.
Reinforcements of any size can thus be easily assembled from standardized units.
Instead of a filler rod 6 with a rectangular cross section, a round filler rod, z. B. a normal rebar 10, are used. Of course, instead of the slots 2, correspondingly shaped openings 11 must be provided in the rods 1.
Another possibility, according to FIG. 8, is to arrange the slots 12 of the rod 1 not standing up, but lying in the longitudinal direction of the rod. This has the advantage that the cross section of the rods 1 is weakened as little as possible. The rods 3 and the filler rods 6 can be performed and used exactly the same as explained with reference to FIG. 6, but lying flat. The reinforcement according to FIG. 8 is indicated when bending moments lying only in the plane of the rods 1 occur in the component.
The reinforcement can also be used with advantage where it should experience a certain curvature, because the flat bars 2 and 6 can be easily bent in order to give the reinforcement units the desired curvature. If stronger or three-dimensional curvatures are to be reinforced, all bars are preferably laid flat, with bars 13 or 14 according to FIG. 9 being able to lie in two planes,
or where rods 15 and 16 according to FIG. 10 can be interwoven and in both cases welded or riveted at the crossing points. The ends of the rods 13-16 can be bent into eyes, as FIG. 3 indicates in dotted lines, in order to be able to connect reinforcement units to one another.
FIG. 11 shows how a reinforcement according to FIG. 2 is inserted into a prefabricated building panel 17. It must be ensured that above and below the grate there is a layer of concrete or a material serving the same purpose that is at least as thick as the grate itself. Such panels had dimensions of 100 x 100 cm and a thickness of 5 cm along the edge and placed in the center with a load capacity of 1700 to 1800 kg until the first crack formation and a breaking strength of 5000 kg.
One of the most important properties of the reinforcement is that the rods are firmly connected to each other at their crossing points in the sense that a displacement of one rod in its longitudinal direction by the rod lying across it is practically completely prevented Reinforcement tears. At the same time, however, an elongation of the rods protruding into the mesh of the grate, rigid material pins such. B. Concrete cones, contrary, because these cones are in a rigid connection Ver with the pressure zone of the component.
The brittle material such as concrete, which is practically not subject to tensile stress, is reliably held in the cells or meshes of the grate and the crossed, firmly interconnected bars serve to transfer the forces directly to the concrete, which increases the adhesion of the bars to the concrete Concrete is supported. Forces acting in the longitudinal direction of the bars and to be transmitted to the concrete do not have to be completely transmitted through the adhesion between the concrete and the reinforcement, but are partially transmitted as pressure to the concrete by the bars transverse to the tensile direction.
It is therefore of particular importance to make the connection points between rods as free of play as possible, since the just mentioned power transmission to transverse rods can take place perfectly.
Of course, the grids can also be constructed in another suitable manner. In order to be able to transmit not only tensile forces but also bending moments between the reinforcing bars of individual grate units, the S-tab ends can be used instead of a round hole for inserting a round iron, for example. B. have mutually offset or superimposed holes in the longitudinal direction or be provided with slots, in each of which a Ver connecting rod corresponding cross-section can be used. Of course, any other connection that allows the transmission of tensile and bending loads at the same time is also possible.
The grids are z. B. executed with a height of preferably 12-40 mm and with a mesh or cell size of around 10 X 10 cm.
Lightweight panels with high load-bearing capacity and largely determinable insulation properties are obtained if foam concrete or cast and curable plastic foam or insulation material is used as filler material instead of normal concrete. For example, one possible use of the reinforced construction elements described according to FIG. 11 offers laying on formwork: girders instead of formwork boards in the construction of concrete ceilings.
As indicated in Fig. 11 by dotted lines, adjacent panels connected to the reinforcements result in a dense and stable paving on which concrete can be placed. After the applied concrete layer has hardened and the formwork supports have been removed, there is no need for any further reworking, and at the same time the lower layer of the finished ceiling is significantly more beautiful.
Highly stressed floor coverings in industrial buildings, such. B. foundries, etc., have a limited life. By laying panels with grating reinforcement on top according to Fig. 12, a wear-resistant covering is created that can withstand the heaviest demands.