DD238084A1 - Verbindungselement fuer baukonstruktionen aus stahl- oder spannbeton - Google Patents

Abstract

Das Verbindungselement ist fuer Baukonstruktionen aus Stahl- oder Spannbeton zur Uebertragung von Schubkraeften bei Verbundkonstruktionen aus Fertigteilen im Hoch- und Brueckenbau geeignet. Es besteht aus einem Rohrstutzen, der im unteren Fertigteil senkrecht zur Verbundfuge angeordnet, oberflaechenbuendig einbetoniert, mit Beton gefuellt ist und einem eingetriebenem Stahlstab, der materialsparend ausgebildet und unterschiedlichen Belastungen angepasst werden kann.

Description

Anwendungsgebiet

Das Verbindungselement für Baukonstruktionen aus Stahl-oder Spannbetonfertigteilen findet im Brücken-und Hochbau bei der Verbundbauweise Anwendung. Es überträgt die auftretenden Schubkräfte.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der Verbundbauweise ist zur schubfesten Verbindung von Fertigteilen aus Stahl- oder Stahlbeton bekannt, in ein mit Beton gefülltes perforiertes Blechrohr, das sich innerhalb einer über beide zu verbindenden Fertigteile durchgehenden Aussparung befindet, einen Rundstahlbolzen einzutreiben (DE-OS 1658839).

Durch die Perforation erfolgt eine Verpressung des Betons zwischen Blechrohr und Aussparung. Als nachteilig erweisen sich bei dieser Verbindung die hohen örtlichen Betonpressungen am Rundstahlbolzen. Sein Verformungsbild entspricht dem eines zweiseitig elastisch eingespannten biegeweichen Trägers mit der Spannweite L = 0 bei Stützenverschiebung.

Die innerhalb der Einspannung im Grenzbereich der Berührungsflächen beider zu verbindenden Fertigteile eintretenden Bolzenverformungen führen zu den genannten hohen Betonpressungen. Sie reduzieren die Belastbarkeit des Rundstahlbolzens auf die Größe der zulässigen Betonpressung. Ein größer gewählter Bolzendurchmesser führt zur Verringerung der Betonspannungen, verstärkt jedoch die Diskrepanz zwischen Tragfähigkeit und tatsächlicher Beanspruchung des Rundstahlbolzens weiter, d.h., es wird mehr Material eingesetzt, ohne daß es zur Erhöhung der Tragfähigkeit des Rundstahlbolzens genutzt wird.

Weitere Nachteile sind die Schwächung der Betondruckzone des unteren Fertigteiles—wenn dieses ein Biegeträger ist—bis zur Einbringung des Rundstahlbolzens und daß deshalb im gleichen Querschnitt bei schlanken Stegen jeweils nur eine Aussparung eingebracht werden kann.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Angleichung der Tragfähigkeitsverhältnisse von Rundstahlbolzen und dem von ihm belasteten umgebenden Beton zu erreichen und dabei nur die statisch notwendige Stahlmenge einzusetzen. Ein weiteres Ziel besteht darin, die Schwächung der Druckzone im unteren Fertigteil im Bauzustand zu vermeiden.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausbildung des Verbindungselementes für Baukonstruktionen aus Stahl- oder Spannbetonfertigteilen so vorzunehmen, daß durch Herbeiführung eines triaxialen Spannungszustandes im Beton den auftretenden Verformungskräften begegnet wird, die Steifigkeit der verwendeten Teilelemente der Verbindung erhöht und eine differenzierte Angleichung zwischen zulässiger Stahl- und Betontragfähigkeit ermöglicht wird.

Das erfindungsgemäße Verbindungselement besteht aus dem im unteren Fertigteil senkrecht zur Verbundfuge angeordneten, mit aushärtendem Beton gefüllten Rohrstutzen und dem eingetriebenen Stahlstab. Es zeichnet sich dadurch aus, daß in den oberflächenbündig mit dem unteren Fertigteil abschließenden, einen Boden aufweisenden Rohrstutzen, ein Stahlstab mit kreisring-, T- oder I-förmigem Querschnitt eingetrieben ist.

Der Stahlstab weist Schneiden mit nach außen zeigenden Schrägflächen an seinem eingetriebenen Ende auf. Der kreisringförmige Stahlstab wird vollständig mit Beton gefüllt. Ein in diesen Stahlstab eingetriebener Flachstahl erhöht die Steifigkeit und damit die Tragfähigkeit.

Zur Aufnahme von abhebend wirkenden Zugkräften werden Stahlbügel an die Stahlstäbe geschweißt oder in den Beton des Rohrstutzens bzw. in den des kreisförmigen Stahlstabes eingetrieben. Die Einleitung dieser Zugkräfte in das Fertigteil erfolgt über die Mantelfläche des Rohrstutzens und den überstehenden Teil der Bodenfläche.

Ausführungsbeispiel

Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Dabei zeigt

Fig. 1: einen Vertikal- und Horizontalschnitt durch das Verbindungselement mit kreisringförmigem Stahlstab und Zugbügel, Fig. 2: einen Vertikal- und Horizontalschnitt durch das Verbindungselement mit Flachstahl und Zugbügel, Fig. 3: das Verbindungselement, mit I-Stahlstab und Zugbügel ausgebildet, und Fig.4: das Verbindungselement mit eine T-Stahlstab.

Das Verbindungselement besteht aus mindestens vier Teilen, dem Rohrstutzen 2, der Bodenfläche 4, darin eingefülltem Beton 1 und einem Stahlstab 3 (Fig. 1). Der Rohrstutzen 2 ist im unteren Fertigteil 5 senkrecht zur Verbundfuge und mit diesem oberflächenbündig angeordnet. Noch vor der Montage wird der mit Schneide 7 ausgebildete Stahlstab 3 in die im Rohrstutzen 2 eingebrachte Betonmasse 1 bis zur Berührung der Bodenfläche 4 eingetrieben.

Der Stahlstab 3 ist insgesamt langer ausgebildet als der Rohrstutzen 2. Als Stahlstab 3 ist in Fig. 1 und Fig. 2 ein kreisringförmiger Querschnitt gewählt, der durch einen Flachstahl 9 (Fig. 2) erhöhte Steifigkeit und Tragfähigkeit besitzt. In den Fig.3und4wirdder Stahlstab 3 von einen I- bzw. T-Querschnitt gebildet. Zugbügel 6 (Fig. 3) nehmen abhebend wirkende Zugkräfte zwischen den zu verbindenden Fertigteilen 5 auf.

Der Kreisringquerschnitt des Stahlstabes 3 hat den Vorteil, gegenüber dem Vollquerschnitt mit gleichem Materialeinsatz eine höhere Steifigkeit zu besitzen. Er gilt deshalb als starrer Stab.ßurch den in ihm befindlichen Beton 1 wird die Formtreue zusätzlich garantiert.

Die Anpassung der Stahl- an die Betontragfähigkeit ist durch Wahl entsprechender Profildicken gegeben, wodurch das Verhältnis zwischen Stahleinsatz und Tragfähigkeit optimiert werden kann. Die Steifigkeitverhältnisse des Verbindungselementes ermöglichen es, die Krafteinleitung vom oberen ins untere Fertigteil 5 nach der Methode der Tragkrafttheorie zu bestimmen und dadurch die Einbaulänge des Stahlstabes 3 zu verringern.

Wegen der Einleitung von Schubkraft und Moment mittels des Verbindungselementes in das untere Fertigteil 5 treten dort größere Betondruckspannungen auf als im Bereich des oberen Fertigteils 5. Durch Nutzung des mit dem Rohrstutzen 2 gegebenen Umschnürungseffektes ist eine entsprechende Erhöhung der zulässigen Spannungen zwischen Rohrstutzen 2 und Stahlstab 3 erlaubt.

Dieser Effekt beruht auf der Ausbildung eines triaxialen Spannungszustandes infolge Verformungsbehinderung. Die für die Bemessung des Verbindungselementes maßgebende Betonspannung im unteren Fertigteil 5 wird damit durch die Größe des Rohrstutzens 2 bestimmt.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Verbindungselement für Baukonstruktionen zur Übertragung von Schubkräften in Verbundquerschnitten aus Stahlbeton/ Spannbeton in Form eines senkrecht zur Verbundfolge angeordneten, mit Beton gefüllten Rohrstutzensund eines darin eingetriebenen Stahlstabes, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrstutzen (2) mit seinem offenen Ende oberflächenbündig mit dem unteren Fertigteil (5) abschließt und daß der Stahlstab (3) einen aufgelösten und mittels zusätzlichem Flachstahl (9) bzw. entsprechender Profilauswahl differenziert anpassungsfähigen Querschnitt aufweist, neben bzw. an dem Zugbündel (6) angeordnet sein können, und der an seinem bis zur Bodenfläche (4) eingetriebenen Ende eine Schneide (7) mit nach außen weisender Schrägfläche (8) aufweist und über den Rohrstutzen (2) herausragt.
2. 2. Verbindungselement nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlstab (3) einen kreisring-, T- oder I-förmigen Querschnitt aufweist.
3. 3. Verbindungselement nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flachstahl (9) in den kreisringförmigen Stahlstab (3) eingetrieben ist.

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