Vorgespanntes Betonelement Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein vor gespanntes Betonelement von der Art, in welcher eine rechteckige Platte mit einem oder mehreren unterseitigen Trägern aus einem Stück hergestellt ist, wobei diese Träger zwischen gegenüberliegenden Kanten des Elementes verlaufen, und dazu bestimmt sind, mit ihren Enden auf Anschlägen der Beton konstruktion zu ruhen. Im Querschnitt gesehen, kann ein solches Betonelement etwa T-förmig sein, wenn nur ein Träger vorgesehen ist, während es in Form eines auf dem Kopf stehenden U oder in Form von mehreren nebeneinanderliegenden T erscheinen kann, wenn zwei oder mehr Träger vorgesehen sind.
Beim Montieren solcher Elemente entstehen bei den Anschlägen Zwischenräume zwischen den oberen Flächen der Anschläge, den Seitenflächen der Träger und der Unterfläche der Platte. Diese Räume müssen entweder mit speziell geformten und dimensionierten Blöcken oder mit Mörtel gefüllt werden, wobei im letzteren Fall ein vorgängiges Aufstellen ziemlich komplizierter Schalungen notwendig ist.
Da ferner die Träger der Elemente ziemlich schwach sein können, sind die Grössen der Momente bei den Anschlägen entsprechend begrenzt. Damit daher bei den Anschlägen Momente von genügender Grösse übertragen werden können, war es bisher not wendig, den grösseren Teil einer vorgespannten Ar- mierung in der Nähe der Unterseite der Träger an den Enden derselben nach oben gegen die Platte hin zu biegen.
Dadurch wird die ursprüngliche Druck beanspruchung im Beton, in den Abschnitten des Elementes, welche zusätzlichen Beanspruchungen von aussen ausgesetzt sind, vermindert. Das Biegen der vorgespannten Armierung bewirkt jedoch eine erheb liche Erschwerung der Fabrikation, insbesondere, wenn die Vorspannung durch Entspannen vorge- spannter Drähte nach dem Erhärten des um die Drähte gegossenen Betons erzeugt wird.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Vermei dung solcher Nachteile durch ein vorgespanntes Be tonelement der vorgenannten Art, in welchem Teile der Unterfläche der Platte in Richtung gegen die genannten beiden gegenüberliegenden Kanten des Elementes nach abwärts geneigt sind. Die Neigung ist derart, dass an diesen Kanten die Unterfläche der Platte praktisch die Ebene der Unterflächen des oder der Träger erreicht, so dass die Kontaktflächen des Elementes, welche dazu bestimmt sind, mit den An schlägen zusammenzuwirken, in seitlicher Richtung über die ganze Breite des Elementes reichen.
Um die gewünschte Wirkung zu erreichen, muss die innere Kante der geneigten Unterflächenteile in einem Ab stand von der ihr benachbarten der genannten gegen überliegenden Kanten des Elementes liegen, der min destens zwei- und höchstens sechsmal der totalen Dicke des Elementes entspricht. Unter totaler Dicke wird hierbei die Dicke der Platte und der oder des Trägers verstanden. Dieser Abstand muss mindestens das Doppelte dieser genannten Dicke be tragen, damit überhaupt ein nützlicher Effekt erzielt wird. Auf der andern Seite wird, wenn dieser Abstand die sechsfache Dicke überschreitet, keine weitere Er höhung der Tragkapazität erzielt, sondern höchstens eine unnötige und unerwünschte Gewichtserhöhung.
Vorzugsweise entsprechen die geneigten Teile der Unterfläche der 2 1/.@ - 3 1 /;fachen totalen Dicke des Elementes.
Entsprechende Endteile der oberen Fläche der Platte können in Richtung gegen die gleichen Kanten derselben ebenfalls nach unten geneigt sein, jedoch vorzugsweise in geringerem Ausmass, d. h. mit klei neren Neigungswinkeln, so dass die Dicke der Platte gegen die Anschläge hin zunimmt. In gewissen Fällen kann es als wünschenswert erscheinen, die ganze obere Fläche der Platte eben zu halten, wobei dann das Element über den Anschlägen Endteile besitzt, deren Dicke gleich der Dicke der Platte vermehrt um die Dicke der Träger ist.
Das erfindungsgemässe Betonelement hat folgende Vorteile: Da die Enden der Platte bis auf die Höhe der Unterfläche der Träger nach unten verlaufen, sind die kompressiven Zonen im Beton gross genug, um die effektiven Momente in den Abschnitten, wo diese Momente immer gross sind, aufzunehmen, und gleichzeitig wird der Widerstand des Elementes gegen Scherkräfte ganz wesentlich erhöht. Die vorgespannte Armierung muss nicht gebogen werden, sondern ver läuft vorzugsweise gerade durch das ganze Element.
Dies wird dadurch ermöglicht, dass an den Enden der Platte die kompressiven Beanspruchungen infolge der Vorspannkräfte, verglichen mit denjenigen, wel che in bisher bekannten Konstruktionen auftritt, ver- nachlässigbar sind.
Ein weiterer, wesentlicher Vorteil besteht darin, dass die mit den Anschlägen zusammenwirkenden Kontaktflächen des Elementes die ganze Breite des letzteren deckt. Die bei bisherigen Konstruktionen unvermeidlichen Zwischenräume zwischen Platte, Träger und Anschlag verschwindet, so dass damit auch das Problem des Auffüllens dieser Zwischenräume wegfällt.
Wenn die Elemente kontinuierlich nachein ander montiert werden, ist es nicht mehr notwendig, eine kontinuierliche Betonschicht darüber zu legen, um den statischen Bedingungen gerecht zu werden, sondern in die Elemente gegossene Armierungen, welche von den Enden der Elemente vorragen, kön nen in bekannter Weise im Zwischenraum, der vor zugsweise zwischen zwei benachbarten Plattenenden frei gelassen wird, verbunden werden, worauf dieser Zwischenraum mit Mörtel aufgefüllt wird. Falls als Anschlag ein Balken dient, bildet dieser mit der zwi schen den Plattenenden eingebrachten Betonmasse einen zusammengesetzten T-Balken.
Die beiliegende Zeichnung zeigt beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes. Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht ein Beton element gemäss einer ersten Ausführungsform.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, die Fig. 3 und 4 zeigen Endteile von zwei anderen Ausführungsformen von Betonelementen in Seiten ansicht, und Fig. 5 zeigt einen Teil einer Betonkonstruktion, in welcher zwei Betonelemente gemäss Fig. 1 mit ihren gegenüberliegenden Enden auf einem Tragbalken ruhen.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Betonelement besteht aus einer rechteckigen Platte 6, welche aus einem Stück mit zwei zwischen den Kanten 6a und 6b des Elementes längsverlaufenden parallelen Unter trägern 7 hergestellt ist, so dass der Querschnitt die übliche TT-Form gemäss Fig.2 besitzt. Sowohl die Platte als auch die Träger sind mit vorgespannten, längsverlaufenden Armierungen 7a versehen, welche aus Litzen oder einer grösseren Anzahl einzelner Drähte bestehen. Jeder Endteil 8 der Unterfläche der Platte ist in Längsrichtung nach unten geneigt, der art, dass er die Ebene der Unterflächen der Träger erreicht.
Dies erfolgt längs einer Querlinie 8c in einem bestimmten Abstand vor dem entsprechenden Ende der Platte. Von dieser Querlinie aus folgt die Unter fläche der Platte der Unterfläche der Träger bis zu deren Ende, so dass eine Kontaktfläche 9 von der gewünschten Breite erhalten wird. Die Kontaktflächen reichen in seitlicher Richtung über die ganze Breite des Elementes.
Die innere Kante 8a der geneigten Flächenteile 8 liegt in einem Abstand von der ihr benachbarten Kanten 6a bzw. 6b, der mindestens der zweifachen und höchstens der sechsfachen totalen Dicke D des Elementes entspricht. über jedem der geneigten Unterflächenteile 8 besitzt die obere Fläche der Platte eine querverlaufende Stufe 10, welche eine Fläche 11 begrenzt, die ebenfalls gegen das Ende der Platte hin geneigt ist. Wie bereits erwähnt, sollte die Neigung der Fläche 11 kleiner sein als diejenige der Fläche 8, so dass die Dicke der Platte gegen deren Ende hin zunimmt.
Die Fig. 3 und 4 zeigen, dass die obere Fläche der Platte auch anders ausgebildet sein könnte. Beim Beispiel nach Fig. 3 liegt diese obere Fläche in einer Ebene, wobei das Ende der Platte die gleiche Dicke aufweist wie die totale Dicke der Platte und ihrer Träger.
Im Beispiel nach Fig. 4 ist die obere Fläche gegen das Ende hin leicht nach unten gebogen. Diese beiden Ausführungsformen können unter Umständen vor zuziehen sein, wenn die Elemente in Dachkonstruk tionen verwendet werden, wobei man ihnen dann oft eine solche Länge gibt, dass sie sich vom First zur Traufe erstrecken.
Beim Beispiel nach Fig. 5 sind zwei Elemente 6 gemäss den Fig. 1 und 2 so montiert, dass ihre benach barten Enden sich mit den Kontaktflächen 9 auf einem als Anschlag dienenden Betonbalken 12 abstützen. Die Anordnung ist derart, dass zwischen den beiden Stufen 10, der geneigten Fläche 11 und den End- flächen 13 der Elemente sowie der oberen Fläche des Balkens eine Querrinne frei bleibt. Armierungen 19, welche aus der oberen Fläche des Balkens 12 vorragen, werden quer zur Rinne in entgegengesetz ten Richtungen abgebogen. Durch Kupplungen 16 werden die Armierungen 15, welche aus den Stufen 10 der Platten vorragen, verbunden.
Weitere Armie- rungen 17 sind parallel zu den Trägern und Armie- rungen 18 quer zu den Trägern in der Rinne ange ordnet, und diese ist bis zur Höhe der oberen Fläche der Platte mit Mörtel 14 aufgefüllt, so dass der Balken 12 mit dem Mörtel 14 einen T-Träger bildet. Selbst verständlich können hierauf die Platten in bekannter Weise noch mit einer kontinuierlichen Lage Beton abgedeckt werden.
Prestressed concrete element The present invention is a prestressed concrete element of the type in which a rectangular slab with one or more underside beams is made in one piece, these beams extending between opposite edges of the element and intended to have their ends on Stops the concrete structure to rest. Seen in cross-section, such a concrete element can be approximately T-shaped if only one beam is provided, while it can appear in the form of an upside-down U or in the form of several adjacent T's if two or more beams are provided.
When assembling such elements, spaces are created between the upper surfaces of the stops, the side surfaces of the beams and the lower surface of the plate. These spaces have to be filled either with specially shaped and dimensioned blocks or with mortar, in which case quite complicated formwork has to be set up beforehand.
Furthermore, since the carriers of the elements can be quite weak, the sizes of the moments at the stops are limited accordingly. So that moments of sufficient magnitude can be transmitted at the stops, it has hitherto been necessary to bend the larger part of a prestressed reinforcement near the underside of the girders at the ends of the same upwards towards the plate.
This reduces the original compressive stress in the concrete in those sections of the element that are exposed to additional external stresses. However, the bending of the pre-tensioned reinforcement makes production much more difficult, especially if the pre-tensioning is generated by releasing pre-tensioned wires after the concrete cast around the wires has hardened.
The present invention aims to avoid such disadvantages by a prestressed Be tonelement of the aforementioned type, in which parts of the lower surface of the plate are inclined downwards in the direction towards said two opposite edges of the element. The inclination is such that at these edges the lower surface of the plate practically reaches the plane of the lower surfaces of the carrier or carriers, so that the contact surfaces of the element, which are intended to interact with the stops, in the lateral direction over the entire width of the Element.
In order to achieve the desired effect, the inner edge of the inclined lower surface parts must stand at a distance from the neighboring of said opposite edges of the element, which corresponds to at least two and at most six times the total thickness of the element. The total thickness is understood here to mean the thickness of the plate and the carrier. This distance must be at least twice the thickness mentioned, so that a useful effect is achieved at all. On the other hand, if this distance exceeds six times the thickness, no further increase in the carrying capacity is achieved, but at most an unnecessary and undesirable increase in weight.
The inclined parts of the lower surface preferably correspond to 2 1 /.@ - 3 1 /; times the total thickness of the element.
Corresponding end portions of the upper surface of the plate may also be inclined downwards towards the same edges thereof, but preferably to a lesser extent, i.e. to a lesser extent. H. with smaller angles of inclination, so that the thickness of the plate increases towards the stops. In certain cases it may appear desirable to keep the entire upper surface of the plate flat, in which case the element above the stops has end portions the thickness of which is equal to the thickness of the plate plus the thickness of the supports.
The concrete element according to the invention has the following advantages: Since the ends of the slab run down to the level of the lower surface of the girders, the compressive zones in the concrete are large enough to accommodate the effective moments in the sections where these moments are always large, and at the same time the resistance of the element to shear forces is increased considerably. The prestressed reinforcement does not have to be bent, but preferably runs straight through the entire element.
This is made possible by the fact that at the ends of the plate the compressive stresses due to the prestressing forces are negligible compared with those which occur in previously known constructions.
Another important advantage is that the contact surfaces of the element that interact with the stops cover the entire width of the latter. The gaps between plate, carrier and stop, which were unavoidable in previous designs, disappear, so that the problem of filling up these gaps is eliminated.
If the elements are mounted continuously one after the other, it is no longer necessary to lay a continuous layer of concrete over them in order to meet the static conditions, but reinforcements cast into the elements which protrude from the ends of the elements can in a known manner in the gap, which is preferably left free between two adjacent plate ends, connected, whereupon this gap is filled with mortar. If a beam is used as a stop, this forms a composite T-beam with the concrete mass introduced between the ends of the panels.
The accompanying drawing shows examples of embodiments of the subject matter of the invention. Fig. 1 shows a perspective view of a concrete element according to a first embodiment.
Fig. 2 shows a section along the line II-II of Fig. 1, Figs. 3 and 4 show end parts of two other embodiments of concrete elements in side view, and Fig. 5 shows part of a concrete structure in which two concrete elements according to Fig. 1 rest with their opposite ends on a support beam.
The concrete element shown in Figs. 1 and 2 consists of a rectangular plate 6, which is made of one piece with two parallel sub-beams 7 extending longitudinally between the edges 6a and 6b of the element, so that the cross section has the usual TT shape according to FIG .2 owns. Both the plate and the carrier are provided with prestressed, longitudinal reinforcements 7a, which consist of strands or a larger number of individual wires. Each end part 8 of the lower surface of the plate is inclined longitudinally downwards so that it reaches the plane of the lower surfaces of the beams.
This takes place along a transverse line 8c at a certain distance in front of the corresponding end of the plate. From this transverse line, the lower surface of the plate follows the lower surface of the carrier to the end thereof, so that a contact surface 9 of the desired width is obtained. The contact areas extend laterally over the entire width of the element.
The inner edge 8a of the inclined surface parts 8 is at a distance from the adjacent edges 6a or 6b, which corresponds to at least twice and at most six times the total thickness D of the element. Above each of the inclined lower surface parts 8, the upper surface of the plate has a transverse step 10 which defines a surface 11 which is also inclined towards the end of the plate. As already mentioned, the inclination of the surface 11 should be smaller than that of the surface 8, so that the thickness of the plate increases towards its end.
Figures 3 and 4 show that the upper surface of the plate could also be designed differently. In the example of FIG. 3, this upper surface lies in a plane, the end of the plate having the same thickness as the total thickness of the plate and its supports.
In the example according to FIG. 4, the upper surface is bent slightly downwards towards the end. These two embodiments may be preferable if the elements are used in roof structures, in which case they are often given a length such that they extend from the ridge to the eaves.
In the example according to FIG. 5, two elements 6 according to FIGS. 1 and 2 are mounted in such a way that their neighboring ends are supported with the contact surfaces 9 on a concrete beam 12 serving as a stop. The arrangement is such that a transverse channel remains free between the two steps 10, the inclined surface 11 and the end surfaces 13 of the elements as well as the upper surface of the beam. Reinforcements 19, which protrude from the upper surface of the beam 12, are bent across the gutter in opposite directions. The reinforcements 15, which protrude from the steps 10 of the plates, are connected by couplings 16.
Further reinforcements 17 are arranged parallel to the girders and reinforcements 18 transversely to the girders in the channel, and this is filled with mortar 14 up to the level of the upper surface of the plate, so that the beam 12 with the mortar 14 forms a T-beam. Of course, the plates can then be covered with a continuous layer of concrete in a known manner.