CH674752A5 - - Google Patents

Description

  
 



  Die vorliegende Erfindung betrifft ein metallisches Verbindungselement zur Übertragung von Kräften zwischen einem ersten Teil aus hydraulisch abbindendem Material und einem weitern, zugeordneten Teil eines Bauwerkes. Kragplattenanschlüsse, z.B. die Verankerung für Balkone, Loggien, Brüstungen, Attiken und Konsolen oder auch die Verankerung von Boden- bzw. Deckenteilen werden in der Regel mit Hilfe von durchgehenden oder miteinander verbundenen metallischen Verbindungselementen vorgenommen. Diese Verbindungselemente können bei Verwendung von Stahlbeton z.B. aus den üblichen Bewehrungselementen bestehen, welche aus dem zu verankernden Teil hinaus in den als Ankerungsgrund dienenden Gebäudeteil oder umgekehrt geführt werden. Je nach der aufzunehmenden Last können diese Verbindungselemente jedoch auch speziell zur Aufnahme von Druck- oder Biegemomenten ausgebildet werden.

   Solche Elemente werden dann nur an der Übergangsstelle zwischen den zu  verbindenden Teilen des Bauwerkes vorgesehen und haben mit der eigentlichen Bewehrung nichts mehr zu tun; dies ist auch dann der Fall, wenn Anschlusselemente wie Haken oder Bolzen verankert werden müssen. 



  In letzter Zeit wurde z.B. bei Balkonen dem Ort des Kragplattenanschlusses der Isolation vermehrte Aufmerksamkeit geschenkt. Spezielle Isolationselemente zwischen den zu verbindenden Teilen des Bauwerkes sollen helfen, Wärmebrücken zu vermeiden. Dabei entstehen natürlich wieder neue Fugen, durch welche Feuchtigkeit oder andere korrosive Medien zu den metallischen Verbindungselementen gelangen können. 



  Diesem Korrosionsproblem wird üblicherweise durch einen Schutzanstrich, durch Verzinken oder durch Verwendung von rostfreiem Metall begegnet. Bei einem Schutzanstrich sowie bei Verzinkung besteht jedoch die Gefahr der Verletzung. Die spröden Schutzschichten sind auf dem Bau während der normalen Handhabung sehr gefährdet; die Garantie für unverletzte Schutzschichten kann nicht übernommen werden. Aber auch im bereits fertig gestellten Gebäuden ergeben sich Probleme: durch Relativverschiebungen, bedingt durch Temperaturunterschiede, wird der Schutzanstrich häufig an der Eintrittsstelle in  den jeweiligen Teil des Bauwerkes verletzt, so dass letztendlich auch bei sorgfältigster Handhabung auf dem Bau ein sicherer Korrosionsschutz nicht möglich ist. Ferner kann dabei der Beton an der Eintrittsstelle weggesprengt werden, so dass dort eine geringe Überdeckung entsteht.

   Auch die Verwendung von rostfreiem Metall verspricht keinen sicheren Korrosionsschutz. Das schlechthin rostfreie Metall existiert nicht; sicher ist nur, dass verschiedene Legierungen gegen bestimmte korrosive Angriffe erhöhten Widerstand bieten. Entstehende Haarrisse bzw. entstehender Lochfras ist sehr schwer zu entdecken. Der nötige Kontrollaufwand ist unverhältnismässig gross. 



  Die konventionellen Massnahmen bezüglich Korrosionsschutz von z.B. in Fugen frei geführter metallischer Verbindungselemente lassen noch zu wünschen übrig. Die Situation ist darum unbefriedigend, weil Gebäude eine sehr lange Lebensdauer haben und dadurch die Korrosion von Verbindungselementen ein echtes Sicherheitsproblem sein kann. 



  Entsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für Bewehrungs- bzw. Verankerungs- oder Verbindungselemente einen Korrosionsschutz zu schaffen,  welcher Sicherheit gegen Beschädigung auf der Baustelle sowie gegen Beschädigung durch Relativbewegungen im Bauwerk aufgrund von Temperaturschwankungen bietet. Dabei muss der Korrosionsschutz auch bei hochbelasteten, nur im Fugenbereich angeordneten Verbindungs- bzw. Verankerungselementen gewährleistet sein. Weiter muss der Korrosionsschutz auf alle Profile anwendbar sein, welche für Aufnahme der jeweiligen Last eingesetzt werden müssen. Dabei muss die Wirkung über die langen, im Bauwesen üblichen Zeiträume aufrecht erhalten bleiben. 



  Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch ein metallisches Verbindungselement mit den Merkmalen von Anspruch 1. 



  Die Umhüllung besteht aus einem Elastomer-Werkstoff, vorzugsweise einem für Brückenauflager verwendeten Elastomer-Werkstoff, wie z.B. Chloroprenkautschuk (CR), Aethylen-Propylen-Kautschuk (EPDM) oder Butylkautschuk (IIR). Solche elastische, gleichzeitig aber harte und zähe Materialien haben sich auch bei langfristigen Beanspruchungen bewährt; der Übergang von einem Schutzanstrich mit geringster Dicke zu einer Ummantelung mit einer Dicke im Millimeterbereich aus dem oben erwähnten Material bietet die folgenden  Vorteile: die beschriebene Umhüllung ist sehr zäh und gegenüber der rauhen Behandlung auf der Baustelle unempfindlich. In der Fuge selbst wirkt sie als absoluter Korrosionsschutz insofern, als den korrosiven Einflüssen ein Einwirken auf die Oberfläche des metallischen Verbindungselementes verunmöglicht wird.

   An der Eintrittsstelle in den jeweiligen Teil des Bauwerkes wirkt die miteingegossene Umhüllung als Dichtung. Weiter vermindert die elastische Umhüllung die Gefahr der Beschädigung des Betons bei Relativverschiebung aufgrund von Temperaturdifferenzen. Diese Gefahr besteht vor allem bei Balkonen, welche gegenüber dem restlichen Bauwerk möglichst gut isoliert sein sollen. Durch die erwähnte Relativverschiebung entstehen Scherungskräfte, durch welche sich die Verbindungselemente im Bereich der Eintrittsstelle schräg stellen möchten; über einen längeren Zeitraum wird dann der Beton an der Eintrittsstelle des Verbindungselementes trichterförmig oder oval aufgeweitet. Dadurch entsteht eine Ritze, in welche korrosionsfördernde Medien eindringen können.

   Durch die kompressible und dehnbare Umhüllung wird die Gefahr des Aufweitens der Eintrittsstelle, wie oben beschrieben, im wesentlichen eliminiert und eine eventuelle Aufweitung ins Innere, hinter den  abdichtenden Bereich verlegt. Dies erhöht die Sicherheit gegen Korrosion beträchtlich. 



  Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Elastomer grundsätzlich mit Metall und/oder z.B. Beton verträglich ist; es muss also nicht befürchtet werden, dass zusätzliche, schwer abschätzbare elektrochemische Vorgänge stattfinden werden. 



  Bevorzugte Ausführungsbeispiele besitzen die Merkmale von abhängigen Ansprüchen; insbesondere ist die Aussenfläche der Umhüllung für verbesserte Dichtwirkung gegenüber korrosiven Fluiden mit Ausformungen versehen. 



  Damit bei Relativverschiebungen sich auf der druckentlasteten Seite des Verbindungselementes trotz der Elastizität der Umhüllung keine Ritze entsteht, in welche korrosive Einflüsse wirksam werden können, ist im Endbereich der Umhüllung eine flanschartig umlaufende Erhebung vorgesehen. Die Wirkung dieser Erhebung wird nachstehend in den Figuren noch näher erläutert. 



  Mehrere solche Erhebungen, z.B. hintereinander angeordnete Ringe, erzeugen eine entsprechende Mehrfachwirkung, welche die Sicherheit erhöht. In geeigneter Ausgestaltung besitzen sie die Wirkung einer  Labyrinthdichtung herkömmlicher Natur gegen das Eindringen von Fluiden. Die konkrete Ausgestaltung dieser Erhebungen richtet sich nach dem Einzelfall bzw. der zu erwartenden Relativverschiebung des Verbindungselementes in seinem Teil des Bauwerkes. Wichtig ist, dass auf alle Fälle eventuell eindringende korrosive Fluide spätestens am Ende der Umhüllung gestoppt werden und nicht zum metallischen Verankerungsbereich der Verbindungselemente vordringen können. Diese Wirkung kann auch eine einfache Riffelung der Oberfläche der Umhüllung entfalten; nebst ihrer Wirkung als Labyrinth erhöht sie dann auch die Haftung gegenüber Kunststoffteilen, wie z.B. Isolationskörpern. 



  Weitere bevorzugte Ausführungsformen besitzen Merkmale, welche die Haftung der Umhüllung auf dem Verbindungselement auch bei höchsten Beanspruchungen sicherstellen. So kann z.B. durch Verwendung eines Haftvermittlers mit eventuellem vorherigem Verzinken des Verbindungselementes oder das direkte Aufvulkanisieren der Umhüllung auf das Verbindungselement bewirken, dass Verbindungselement und Umhüllung untrennbar miteinander verbunden sind und damit Korrosion im Bereich der Umhüllung vollständig ausgeschlossen ist. 



  Speziell beim Aufvulkanisieren kann das Verbindungselement jede beliebige Form aufweisen. Es spielt nicht nur das Profil im Querschnitt eine Rolle, es können auch Veränderungen über die Länge des Profils vorgesehen werden. 



  Die Erfindung wird anhand der Figuren noch etwas näher erläutert. Es zeigt: 
 
   Fig. 1 einen Querschnitt durch die Verbindungsstelle zweier Teile eines Bauwerkes, 
   Fig. 2a die Dichtwirkung der Umhüllung beim Auftreten von Scherungskräften; 
   Fig. 2b die Dichtwirkung der Umhüllung beim Auftreten von Zug- oder Druckkräften. 
 



  In Fig. 1 bezeichnen 1 und 2 verschiedene Teile eines Bauwerkes, im vorliegenden Fall bestehen beide aus Beton. Der Teil 1 kann dabei als Kragplatte, z.B. Balkon, aufgefasst werden und der Teil 2 als das entsprechende Verankerungsteil im Bauwerk. Die dargestellte Anordnung ist der Einfachheit halber symmetrisch aufgebaut; dies ist nicht zwingend. Der Verankerungsteil 2 könnte auch im gesamten aus z.B. einem Stahlträger oder einem sonstigen Teil eines Bauwerkes bestehen, an welchem die Verbindungselemente, statt wie dargestellt in Beton  eingegossen, auf die übliche fachmännische Art und Weise befestigt und verankert sind. 



  Als metallische Verbindungselemente dienen in Fig. 1 beispielsweise ein Zugstab 3, ein Druckstab 4, welche mit Druckaufnahmeplatte 5 versehen sind, und ein auf Biegung beanspruchbares Element 6 zur Aufnahme von Biegemomenten. Die beiden Bauwerkteile 1 und 2 sind durch die Fugen 7, 7 min  voneinander getrennt; in Fuge 7 ist schematisch ein Isolierelement oder ein eine andere Funktion erfüllendes Element 8 eingezeichnet. 



  Durch die Ritzen 9 bzw. durch die Fuge 7 min  kann nun Feuchtigkeit oder ein anderes korrosives Medium eindringen. Die Umhüllung 10 verhindert einen Kontakt mit den korrosionsgefährdeten, metallischen Bereichen der Verbindungselemente 3, 4, 6. Da an der Eintrittsstelle des jeweiligen Verbindungselements in den Baukörper die Bildung von feinen Ritzen, durch welche das korrosive Medium eindringen kann, nicht zuverlässig auszuschliessen ist, wird mit Vorteil eine weitere Sperre vorgesehen. Diese Sperre soll verhindern, dass das eingedrungene, korrosive Medium an die im Baukörper liegenden, ungeschützten Bereiche der Verbindungselemente gelangt.

   Diese Sperre besteht beispielsweise aus einem  flanschförmigen Kragen 11, der, wie anhand der Fig. 2 noch näher erläutert wird, Dichtungsfunktion hat und den Weg des korrosiven Mediums von der Eintrittsstelle 13 bis zum korrosionsgefährdeten Teil des Verbindungselements verlängert. Die Ausgestaltung der Sperre als Labyrinth 12 besitzt den zusätzlichen Vorteil, dass der Eindringweg für das korrosive Medium weiter verlängert und die Dichtungswirkung vervielfacht wird; bei kurzen Verbindungselementen, wie z.B. beim Verbindungselement 4, kann dies von Vorteil sein. Auf die Funktionsweise solcher, Sperren 11, 12 bei der Abdichtung wird in der Beschreibung zur Fig. 2 näher eingegangen. 



  Auch eine Riffelung 18, wie sie als weiteres Beispiel einer Sperre der genannten Art vorgesehen sein kann, wirkt als Labyrinth. Zusätzlich ist dabei der Vorteil gegeben, dass durch solch eine Riffelung die Reibung zwischen Umhüllung 10 und z.B. einem Isolationskörper 8 vergrössert wird. Dies ist darum wichtig, weil die heute benötigten Isolationskörper auf der durch sie hindurchgehenden Armierung zum Rutschen neigen und damit wiederum die Gefahr besteht, dass beim Einbau auf der Baustelle Probleme entstehen. 



  Die Fig. 2a und 2b zeigen die Verhältnisse unter zwei verschiedenen Lastzuständen. In Fig. 2a ist eine Situation dargestellt, wie sie bei temperaturbedingter Relativverschiebung zwischen den verschiedenen Teilen eines Bauwerkes gegeben sein kann. Ein neben einem hydraulisch abgebundenen Teil 1 eines Bauwerks vorgesehenes Teil 2 (nicht näher dargestellt) ist mit Hilfe eines auf Zug oder Druck beanspruchbaren Verbindungselementes 4 am Teil 1 verankert. Der Pfeil gibt die Richtung der am Verbindungselement wirkenden Last an. Durch diese Beanspruchung unterliegt das Verbindungselement 4 einer Biegung. Während die Umhüllung 10 an der einen Seite durch den erhöhten Druck gut dichtet, hat sich an der anderen Seite eine Ritze 13 geöffnet.

   Durch die Biegeverformung des Verbindungselements 4 wird nun aber der entsprechende Flansch 11 über einen Teil 11 min  seines Umfangs an der Vorderseite 14 fest angedrückt, derart, dass vollständige Dichtung trotz der offenen Ritze 13 gewährleistet ist. Ueber den gegenüberliegenden Teil 11 min  min seines Umfangs tritt eine erhöhte Dichtwirkung an der Hinterseite 15 auf. 



  Im Bereich zwischen den beiden extremen Umfangsstellen 11 min und 11 min  min  bleibt der Flansch im wesentlichen unverformt und stellt damit auch dort eine Dichtung sicher. An Fig. 2a ist ferner die bereits erwähnte Vermeidung einer Beschädigung des Betons an der Eintrittsstelle des Verbindungselements 4 ersichtlich. Durch die Elastizität der Umhüllung wird ein Aufweiten dieser Eintrittsstelle durch die Wirkung des Verbindungselements vermieden. Dies trägt seinerseits dazu bei, das Eindringen von korrosiven Medien zu erschweren. 



  Fig. 2b zeigt die einfacheren Verhältnisse bei nur Zug- oder Druckbelastung. Der Kragen 11 presst sich auf einer ringförmigen Fläche an das Material von Teil 1 an und dichtet sicher ab. 



  Die in Fig. 2a und 2b dargestellten Verhältnisse gelten natürlich auch dann, wenn anstelle der temperaturbedingten Beanspruchung zwischen benachbarten Teilen eines Bauwerks eine weitere Last, gleichförmig oder wechselnd, angreift. Z.B. kann das aus dem aus hydraulisch abbindenden Material bestehenden Teil herausragende Ende des Verbindungselementes mit einem Haken für Spann- oder sonstige Lastseile versehen sein. 



  Auf die beschriebene Weise gelingt es, korrosive Einflüsse bei wechselnden Belastungen bzw. Verformungen vom metallischen Verbindungselement fernzuhalten. Die Länge der Umhüllung im betreffenden Teil des Bauwerks aus hydraulisch abbindendem Material entspricht mindestens der üblichen Überdeckung von Armierungen in Beton. Die Dicke der Umhüllung wird vorzugsweise so gewählt, dass das unter Last sich biegende Verbindungselement nicht auf dem die Umhüllung umgebenden Material des Bauwerkteils aufsitzt. Dies bedeutet, dass die Einspannstelle des Verbindungselements ins Innere des Bauwerkteils verlegt ist. Die zu wählende Dicke hängt damit von den Charakteristiken des Verbindungselements im Einzelfall ab, liegt aber vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 3 mm. 

Claims (10)

1. Metallisches Verbindungselement (3, 4, 6) zur Übertragung von Kräften zwischen einem ersten Teil aus hydraulisch abbindendem Material und einem weitern, zugeordneten Teil (2) eines Bauwerkes, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement zum Schutz gegen von aussen angreifende korrosive Einflüsse mindestens im Bereich der Eintrittsstelle in den ersten Teil (1) des Bauwerkes mit einer aus einem Elastomer bestehenden Umhüllung (10) versehen ist.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (10) an ihrer Aussenseite Ausformungen (11, 12, 13) besitzt zum andauernden fluiddichten Zusammenwirken mit dem jeweiligen Teil (1, 2) des Bauwerkes auch unter Relativverschiebungen.

3.

Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ende der Umhüllung eine flanschartige, umlaufende und vorzugsweise rechteckigen Querschnitt aufweisende Verdickung (11) aufweist.

4. Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ende der Umhüllung mehrere, jeweils in sich geschlossene, ein Dichtungslabyrinth (12) bildende Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist.

5. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass glatte Oberflächenbereiche der Umhüllung eine Riffelung (13) aufweisen.

6. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens von der Umhüllung abgedeckte Oberflächenbereiche des Verbindungselementes (3, 4, 6) verzinkt sind.

7.

Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Umhüllung und Verbindungselement mit einem Haftvermittler miteinander verbunden sind.

8. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung auf das Verbindungselement (3, 4, 6) aufvulkanisiert ist.

9. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Umhüllung im wesentlichen zwischen 1 und 3 mm beträgt.

10. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Umhüllung ins Verhältnis gesetzt ist zu ihrer Länge und zum Lastaufnahmevermögen des Verbindungselements, derart, dass letzteres unter bestimmungsgemässer Last im Bereich der Umhüllung frei auslenkbar ist.