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Die
Erfindung betrifft ein Bauelement zur Schub- und/oder Durchstanzbewehrung,
insbesondere zur Kraftübertragung
im Anschlussbereich von Stützen
an bewehrte Bauteile wie Flachdecken und Bodenplatten, bestehend
aus einer Mehrzahl von im Wesentlichen stabförmigen Bewehrungselementen, die
sich in vertikaler Ebene erstrecken und voneinander beabstandet
angeordnet sind.
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Im
Stand der Technik sind verschiedene Ausführungsformen solcher Schubbewehrungsbauelemente
bekannt: So beschreibt beispielsweise die EP-A-1 033 454 ein Schubbewehrungselement,
das aus mehreren parallel zueinander angeordneten Bewehrungselementen
in Form von Doppelkopfbolzen sowie einem die Bewehrungselemente
miteinander verbindenden Verbindungselement besteht, welches zwischen
der oberen und der unteren Biegebewehrung des zugehörigen Bauteils
an den Bewehrungselementen festgelegt ist. Hierbei dient nicht etwa
das Verbindungselement zur erforderlichen Kraftübertragung zwischen den Bewehrungselementen,
sondern statt dessen sorgt die obere und die untere Biegebewehrung
mit den dazwischen angeordneten vertikalen Bewehrungselementen für die gewünschte Schubkraftübertragung,
die in bekannter Weise nach dem Fachwerkmodell erfolgt, indem die
Schubkraft aufgeteilt ist in aneinander anschließende vertikale und diagonale
Kraftkomponenten (die vertikalen Kraftkomponenten verlaufen durch
die Bewehrungselemente und die diagonalen Kraftkomponenten vom oberen
Bolzenkopf eines Bewehrungselements zum unteren Bolzenkopf des benachbarten
Bewehrungselementes).
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Entsprechendes
gilt dann, wenn das Verbindungselement in einer anderen Ausführungsform
die einzelnen Bewehrungselemente nicht zwischen oberer und unterer
Biegebewehrung aneinander festlegt, sondern wenn dieses die oberen
endständigen
Bolzenköpfe
der Bewehrungselemente umgreift und somit in bzw. auf der oberen
Biegebewehrung angeordnet wird. Auch dann erfolgt die wesentliche
Kraftübertragung
nicht über
das in der Regel aus einem C-förmig
gebogenen Blechmaterial bestehenden Verbindungselement, sondern
allenfalls über
die benachbarte obere Biegebewehrung.
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Derartige
Schubbewehrungselemente sind bei normaler Dimensionierung jedoch
nur für „normale" Deckenstärken geeignet;
allerdings geht das Bestreben in jüngerer Zeit immer mehr dahin,
die mit den Schubbewehrungselementen zu bestückenden Bauteile, also insbesondere
die auf Stützen
aufgelagerten Flachdecken hinsichtlich ihrer Höhe zu reduzieren, um damit
einerseits Material einzusparen und andererseits Raumhöhe zu gewinnen.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Bauelement zur Schub- und/oder Durchstanzbewehrung
der eingangs genannten Art zur Verfügung zustellen, das entweder – bei gleichbleibender
Höhe – eine vergrößerte Tragfähigkeit oder – bei gleichbleibender
Tragfähigkeit – eine reduzierte
erforderliche Bauhöhe
aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Bauelement ein zusätzliches Kraftverteilerelement
aufweist und dass das Kraftverteilerelement aus hochfestem Beton
besteht. Mit Hilfe dieses Beton-Kraftverteilerelementes ist es möglich, dass
ein Teil der Schubkraft, die von der Stütze abgeleitet werden muss
und ansonsten zum sogenannten Durchstanzen der Stütze durch
die Flachdecke führen
würde,
durch das Kraftverteilerlement abgefangen und in unkritischere Bereiche
weitergeleitet wird, um so auf der anderen Seite die in der Regel aus
Metall bestehenden Bewehrungselemente, also insbesondere die Doppelkopfbolzen,
hinsichtlich der aufzunehmenden Schubkraft zu entlasten.
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Als
Material für
das Kraftverteilerelement kommt ein Beton in Frage, der höherfest
als der üblicherweise
verwendete Ortbeton ist, also zumindest der Festigkeitsklasse C60
oder C65 angehört.
Dadurch unterbricht ein solches Kraftver teilerlement den Schubkraftverlauf
durch den Ortbeton ähnlich wie
ein Stahlbewehrungselement; aufgrund des Betonmaterials ist es jedoch
einerseits deutlich günstiger
als die Stahlbewehrungselemente herzustellen und auf der anderen
Seite kann das Betonkraftverteilerelement sogar in dem korrosionsanfälligen Randbereich
der zu bewehrenden Bauteile angeordnet werden, in die sich Metallbewehrungselemente
nicht erstrecken dürfen.
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Für den Einsatz
der Betonkraftverteilerelemente ist es natürlich besonders von Vorteil,
wenn diese in demjenigen Bereich der zu bewehrenden Bauteile positioniert
werden, der den höchsten
Belastungen ausgesetzt ist, nämlich
im stützennahen Bereich
der Bauteile.
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Für die Ausgestaltung
des Kraftverteilerlementes gibt es verschiedene Varianten mit unterschiedlichen
Vorteilen: Einerseits kann das Kraftverteilerelement aus einem die
Bewehrungselemente gegenseitig festlegenden Verbindungselement bestehen,
so dass die Bewehrungselemente beispielsweise in das Beton-Kraftverteilerelement
eingegossen und zusammen mit diesem auf der Baustelle eingebaut
werden. In diesem Fall ist natürlich
zwangsläufig
sichergestellt, dass das Kraftverteilerelement alle Bewehrungselemente
des gleichen Bauelementes zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung hinsichtlich
ihrer Schubkraftübertragung
unterstützt.
Da das Kraftverteilerelement aufgrund der beliebigen Gestaltbarkeit
des Betons auch beispielsweise mit einer recht breiten Unterseite
versehen sein kann, kann diese Unterseite gleichzeitig zum Positionieren
und großflächigen Auflegen
des gesamten Bauelements zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung auf der unteren
Biegebewehrung dienen.
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Andererseits
kann das Kraftverteilerelement aber auch zumindest mittelbar an
einem die Bewehrungselemente gegenseitig festlegenden – beispielsweise
aus Stahl bestehenden – Verbindungselement und/oder
an den Bewehrungselementen festgelegt sein, um so als Zusatzbauteil
aufgrund der Verbindung mit dem Verbindungselement oder den Bewehrungselementen
beim Positionieren des Bauelements zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung
automatisch in die richtige Einbaulage zu gelangen. Auch in diesem
Fall kann es das Bauelement zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung
dadurch unterstützen (bzw.
sonstige übliche
Teile des Bauelements zur Schubbewehrung ersetzen), dass das Kraft verteilerelement
als Abstandhalter zur Auflagerung des Bauelements zur Schubbewehrung
auf einer unteren Betonschalung für das bewehrte Bauteil fungiert.
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Was
die Orientierung der vorzugsweise aus mit endständigen Bolzenköpfen versehenen
Doppelkopfbolzen bestehenden Bewehrungselemente betrifft, die aus
Stahl (oder aber einem ähnlich
zugfesten Material) bestehen, so sind diese zweckmäßigerweise
in einer vertikalen Ebene angeordnet, wobei sie entweder genau vertikal
orientiert sind oder aber auch in einer zur Vertikalen abweichenden
Richtung verlaufen können;
hierdurch ist es möglich,
diese geneigten Bewehrungselemente in der vertikalen Ebene etwa
senkrecht zu dem theoretischen Schubrissverlauf anzuordnen, der
sich ohne derartige Bewehrungselemente einstellen würde, so
dass sich eine Aktivierung dieser Bewehrungselemente ergibt, die mit
weniger Schlupf oder Verformung verbunden ist, als bei genau vertikaler
Anordnung. Dies bedeutet gleichzeitig eine entsprechende Vergrößerung der Tragfähigkeit.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass die schräggestellten
Bewehrungselemente – zumindest
mit ihren oberen Elementabschnitten – in Horizontalrichtung näher an der
Stütze
angeordnet werden können,
was den Anschluss des Schub- und/oder Durchstanzbewehrungselementes
und damit auch dessen Funktion noch einmal verbessert.
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Bevorzugterweise
erstrecken sich die geneigten Bewehrungselemente in dem in Anschlussbereich
von Stützen
eingebauten Zustand in einem Winkel von zwischen 30° und 60° gegenüber der
Vertikalen und insbesondere in einem Winkel von 45°, wobei benachbarte
Bewehrungselemente einerseits parallel zueinander angeordnet sein
können,
andererseits aber auch unterschiedliche Neigungen aufweisen können.
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Wenn
das Kraftverteilerelement zumindest auf der der Stütze zugewandten
Seite des Bauelements zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung angeordnet
ist, dann befindet es sich nicht nur in dem höher belasteten Bereich, sondern
es kann gleichzeitig auch zur Kennzeichnung der Einbauorientierung
dienen oder selbst eine Kennzeichnung in Form einer Markierung aufweisen.
Dadurch kann beispielsweise bei geneigten Bewehrungselementen sichergestellt werden,
dass die Bewehrungselemente in der richtigen Neigung eingebaut und
nicht etwa durch ein Vertauschen der Orientierung des Bauelements
zur Schub- bzw.
Durchstanzbewehrung mit entgegengesetzter Neigung eingebaut werden.
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Um
den Verbund des Kraftverteilerelements mit seiner Umgebung und insbesondere
mit dem umgebenden Ortbeton des zu bewehrenden Bauteils zu verbessern,
empfiehlt es sich, wenn das Kraftverteilerelement an seinen Außenflächen profiliert
ist. Dadurch wird sichergestellt, dass der Kraftfluss nicht einfach
um das Kraftverteilerelement umgeleitet wird, sondern dass er auch
tatsächlich
durch den Verbund zwischen Kraftverteilerelement und Ortbeton in
dieses eingeleitet und von diesem entsprechend abgefangen und weiterverteilt
wird.
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Was
die Dimensionierung des Kraftverteilerelementes betrifft, so empfiehlt
es sich, dass es bezogen auf einen Horizontalquerschnitt eine Breite
und eine Länge
zumindest in der Größenordnung
einiger Zentimeter aufweisen sollte, um entsprechend Kräfte aufnehmen
zu können.
Hinsichtlich der Form sind verschiedenste Varianten denkbar; so
kommen aber am einfachsten Quader, Zylinder etc. in Frage, die vor
allem eine verglichen mit ihrer sonstigen Erstreckung relativ große horizontale
Grundfläche
aufweisen sollten.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnung; hierbei zeigen
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1 ein
erfindungsgemäßes Bauelement zur
Schub- bzw. Durchstanzbewehrung in Seitenansicht;
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1a ein
Detail aus 1;
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2 ein
weiteres erfindungsgemäßes Bauelement
zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung in Seitenansicht;
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3 eine
alternative Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Bauelements
zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung in Seitenansicht; und
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4 das
Bauelement zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung aus 3 im
zu 3 senkrechten Vertikalschnitt.
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßes Bauelement
zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung 1 dargestellt, das
in einem damit bewehrten Bauteil 2 in Form einer Flachdecke 2 angeordnet
ist, welche wiederum auf einer Stütze 3 aufgelagert
ist. Die Stütze 3 weist
im Vertikalschnitt aus 1 exemplarisch dargestellte
vertikale Stützenbewehrungselemente 4 auf,
die sich bis in den Bereich der Flachdecke 2 nach oben
erstrecken. Dort überlappen
sie eine obere Biegebewehrung 5 der Flachdecke 2 sowie
eine untere Biegebewehrung 6, die aus sich kreuzenden Bewehrungsstäben bzw.
gitterförmigen
Bewehrungsmatten bestehen. Das Bauelement zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung 1 ist
so angeordnet, dass es sich in der Höhe genau auf den Bereich zwischen oberer
Biegebewehrung 5 und unterer Biegebewehrung 6 der
Flachdecke 2 beschränkt.
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Das
Bauelement zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung 1 besteht
aus mehreren parallel zueinander angeordneten und sich in einer
Vertikalebene erstreckenden Doppelkopfbolzen 7, 8 mit
endständigen
Bolzenköpfen 7a, 7b, 8a, 8b,
die fluchtend zur oberen bzw. unteren Biegebewehrung positioniert
sind.
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Im
Ausführungsbeispiel
aus 1 sind die Bewehrungselemente 7, 8 in
der Vertikalebene geneigt zur Vertikalen angeordnet, wobei natürlich auch eine
Orientierung möglich
ist, bei der sich die Bewehrungselemente genau in Vertikalrichtung
erstrecken. Die Bewehrungselemente 7, 8 sind über ein
Verbindungselement 9 aneinander festgelegt, welches sich in
horizontaler Ebene parallel zur oberen und unteren Biegebewehrung
erstreckt. Dieses Verbindungselement 9 sorgt aber nicht
nur für
die Festlegung der einzelnen Bewehrungselemente, sondern dient auch über Abstandshalter 10, 11 zur
Lagefixierung, indem das Verbindungselement über die Abstandshalter 10, 11 auf
die untere Betonschalung vor dem Betonieren der Flachdecke 2 aufgelegt
werden. Die Abstandshalter bestehen aus Beton-Sockelplatten 10a und metallenen
U-förmigen Bügeln 10b,
auf die das Verbindungselement 9 aufgelegt ist, wie es
aus dem Detail 1a ersichtlich ist.
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Die
Beton-Sockelplatte 10a stellt das erfindungsgemäße Kraftverteilerelement
dar und ist nicht nur im unteren korrosionsanfälligen Randbereich unterhalb
der unteren Biegebewehrung 6 angeordnet, sondern auch in
dem kritischen stützennahen
Bereich der Flachdecke, in welchem Schubrisse auftreten würden, falls
die Flachdecke 2 kein Schubbewehrungselement hätte. Ein
solcher Schubrissverlauf ist zur Veranschaulichung auf der linken
Seite der Stütze
an gedeutet und mit dem Bezugszeichen 15 versehen. Entlang
dieses Schubrisses würde
die Flachdecke ohne Schub- bzw. Durchstanzbewehrung reißen und
die Stütze
durch die Flachdecke entsprechend durchstanzen.
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Zur
Verhinderung eines solchen Schubrisses sind nicht nur die Bewehrungselemente 7, 8 vorgesehen,
sondern nun in erfindungsgemäßer Art
und Weise auch das Kraftverteilerelement 10a, das aus höherfestem
bzw. Hochleistungsbeton besteht. Vergleicht man die rechte Seite
der Stütze 3 und
die Platzierung des Kraftverteilerelements 10a im Übergangsbereich
von Stütze
zu Flachdecke und stellt diese Position dem Schubrissverlauf 15 auf
der linken Seite der Stütze
gegenüber,
so sieht man unschwer, dass das Kraftverteilerelement 10a genau dort
angeordnet ist, wo der Schubriss sonst auftreten würde. Allerdings
muss man hier anmerken, dass der Schubrissverlauf insbesondere in
Abhängigkeit
der Tragfähigkeit
der Flachdecke natürlich
auch anders ausfallen kann. Auf jeden Fall ist es aber empfehlenswert,
das Kraftverteilerelement 10a im Bereich der Flachdecke
möglichst
nahe an der Stütze
anzuordnen.
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Der
Abstandshalter 11 kann natürlich in ähnlicher Weise wie der Abstandshalter 10 aufgebaut sein,
wobei aber die untere Sockelplatte 11a des Abstandshalters 11 aufgrund
der von der Stütze
entfernten Position kaum bzw. gar nicht als Kraftverteilerelement
fungieren wird.
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2 zeigt
eine ähnliche
Bauform eines Bauelements zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung 21,
bei dem gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Das Bauelement zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung 21 unterscheidet
sich vom Bauelement zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung 1 aus 1 eigentlich
nur dadurch, dass das Verbindungselement 9 über Abstandshalter 11, 12, 13 auf
der unteren Betonschalung aufgelagert ist (bzw. während des
Betonierens war), wobei der Abstandshalter 12 ebenfalls
noch distanziert von der Stütze
angeordnet ist und somit kaum Kraftverteilerfunktion aufweisen dürfte, wohingegen
der Abstandshalter 13 an der gleichen Position wie der
als Kraftverteilerelement 10a fungierende Abstandshalter 10 aus 1 angeordnet
ist. Allerdings ist die untere Sockelplatte 13a des Abstandshalters 13 sehr
viel kleiner ausgeführt
als das Kraftverteilerelement 10a aus 1,
da das Verbindungselement 9 ein weiteres Kraftverteilerelement 14 aufweist, das
oberhalb der unteren Biegebewehrung benachbart zur Stützenbewehrung 4 angeordnet
ist. Dieses Kraftverteilerelement 14 besteht aus einem
quaderförmigen
Betonblock, der jedoch auf seiner den Bewehrungselementen 7, 8 zugewandten
Seitenfläche
geneigt ausgeführt
ist in Anpassung an die Neigung der Bewehrungselemente 7, 8.
An dem Kraftverteilerelement 14 sind die Abstandshalter 12, 13 angeschlossen,
um nicht nur das Kraftverteilerelement 14, sondern das gesamte
Bauelement zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung 21 höhengenau
zu positionieren.
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3 zeigt
schließlich
ein Bauelement zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung 31,
das ganz ohne Abstandshalter auskommt, indem das Verbindungselement 19 aus
höherfestem
Beton besteht und selbst das Kraftverteilerelement bildet, wobei das
Verbindungs- bzw. Kraftverteilerelement 19 mit einer ebenen
großflächigen Unterseite 19a versehen ist,
so dass es eine ebene und stabile Auflagefläche des Bauelements zur Schub-
bzw. Durchstanzbewehrung 31 auf die untere Biegebewehrung 6 bildet. Hierdurch
kann das Bauelement zur Schubbewehrung 31 ohne Abstandshalter
auskommen und dennoch höhengenau
in der Flachdecke 2 angeordnet sein. Dies ist auch aus
dem Vertikalschnitt aus 4 erkennbar.
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Da
auch im Ausführungsbeispiel
aus 3 bzw. 4 die Bewehrungselemente 7, 8 geneigt
zur Vertikalen in der Vertikalebene verlaufen, ist es für eine stabile
Lagefixierung wichtig, dass das Kraftverteilerelement 19 bzw.
das Verbindungselement 19 entsprechend über einen großen Teil
der Gesamtlänge
des Bauelements zur Schub- bzw. Durchstanzbewehrung 31 verläuft.
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Darüber hinaus
ist es von Vorteil, wenn – wie es
beispielsweise bei der Ausführungsform
aus 1 der Fall ist – das erfindungsgemäße Kraftverteilerelement
eindeutig die nötige
Einbaulage kennzeichnet, indem an ihm entweder eine Markierung vorgesehen
ist oder es selbst als Markierung fungiert, um beim Einbau sicherzustellen,
dass die Bewehrungselemente so geneigt zur Flachdecke 2 bzw. Stütze 3 angeordnet
sind, dass die oberen Enden der Bewehrungselemente 7, 8,
also die oberen Bolzenköpfe 7a, 8a näher an der
Stütze
positioniert sind als die unteren Bolzenköpfe 7b, 8b.
Erst dadurch erstrecken sich die Bewehrungselemente 7, 8 ungefähr senkrecht
zum theoretischen Schubrissverlauf 12 und können dadurch
weitaus besser die Schubkräfte aufnehmen,
als wenn sie fast parallel zu dem theoretischen Schubrissverlauf
angeordnet wären
(in diesem Fall des parallelen Verlaufs wäre es sogar möglich, dass
die Bewehrungselemente 7, 8 gar nicht aktiviert
würden,
sondern dass sich der Schubriss einfach entlang der Bewehrungselemente
durch den Ortbeton erstrecken würde).
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Zusammenfassend
bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, mit Hilfe des Kraftverteilerelements
ein sehr kostengünstiges,
nahezu beliebig formbares und sogar im korrosionsanfälligen Randbereich
positionierbares Bauteil zur Verfügung zu stellen, das die Tragfähigkeit
der herkömmlichen Schub-
bzw. Durchstanzbewehrungselemente erhöht und es so ermöglicht,
dass die Flachdecken entsprechend dünner ausgeführt werden können, in
einem Beispielsfall etwa statt 35 cm stark nur noch 30 cm stark
sein müssen.
Dadurch spart man über
die gesamte Fläche
der Flachdecke nicht nur 5 cm Betonhöhe ein, sondern gewinnt auf
der anderen Seite auch noch 5 cm nutzbare Raumhöhe.