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Die
Erfindung betrifft ein Bauelement und ein Bauelement mit zwei Stahlbetonbauteilen.
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Im
konstruktiven Ingenieurwesen stellt sich regelmäßig die Aufgabe, hohe Lasten
von einem ersten Stahlbetonbauteil zu einem zweiten Stahlbetonbauteil
abzutragen, zum Beispiel von einer Decke zu einer Stütze. In
vielen Anwendungsfällen
werden hohe Anforderungen an den Wärmeschutz gestellt, beispielsweise
durch die Energieeinsparverordnung. Hier werden die Stahlbetonbauteile
thermisch durch eine Wärmedämmung voneinander
getrennt, sodass sich die genaue Aufgabe stellt, kalte mit warmen Bauteilen
kraftschlüssig
ohne Wärmebrücke miteinander
zu verbinden. Dies erfordert in der Regel eine Wärmedämmschicht zwischen den Bauteilen
mit einer Breite von 5 bis 15 cm.
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Als
konstruktive Lösung
ist ein tragendes Wärmedämmelement
mit integrierter Aufhänge-
und Randzugbewehrung unter dem Markennamen Schöck Iso-Korb (eingetragene Marke)
bekannt. Als weitere Lösung
wurden Dornverbindungen vorgeschlagen, beispielsweise Verbindungsdorne
Treppax (eingetragene Marke) der Stauffer Produktions AG, Bad Säckingen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Bauelement
zur Verfügung
zu stellen, welches sich insbesondere auch dazu eignet, zwei Stahlbetonbauteile
im Wesentlichen punktförmig
zu verbinden.
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Diese
Aufgabe löst
ein Bauelement mit zwei Anschlusseinrichtungen zur Querkraftübertragung zwischen
einem ersten Stahlbetonbauteil und einem zweiten Stahlbetonbauteil,
welches vom ersten Stahlbetonbauteil durch eine Wärmedämmung getrennt
ist, wobei zumindest eine Anschlusseinrichtung flächig ausgebildet
ist.
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Nach
einem Aspekt der Erfindung betrifft diese also den Anschluss des
Verbindungsbauelements an zumindest eines der beiden Stahlbetonbauteile. Wenn
hier die Querkraft flächig
zwischen der Anschlusseinrichtung des Bauelements, und dem Stahlbetonbauteil übertragen
wird, steigt die mögliche
zu übertragende
Querkraft nach aufwendigen Versuchen der Erfinder sprunghaft an.
Insbesondere wird es auf diese Weise möglich, Querkräfte von
mehr als 100 kN, sogar von weit über
150 kN bis hin zu über 500
kN oder über
1 MN, in dem für
ein Verbindungsbauelement der betrachteten Gattung zur Verfügung stehenden
Raum zu übertragen.
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Gegenüber den
liniengelagerten Isokörben, welche
in der Regel zur thermischen Abtrennung von Balkonen zu Decken eingesetzt
werden, können
die Lasten mit der vorliegenden Erfindung punktförmig abgetragen werden. Damit
wird die Anzahl der einzubauenden Verbindungsbauelemente deutlich
reduziert. Hierdurch steigt die jeweils zu übertragende Last schnell auf
Querkräfte
von über
100 kN an. Durch die flächige,
handteller artige Lasteinleitung in das vorgeschlagene Bauelement
wird dies jedoch ermöglicht.
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Gegenüber den
bekannten Dornkonstruktionen können
bei der für
den Wärmeschutz
erforderlichen Fugenbreite mit der vorgeschlagenen Erfindung sehr
viel größere Lasten
abgetragen werden. Außerdem
lässt sich
die Wärmedämmung direkt
in das Bauelement integrieren.
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Somit
löst die
Erfindung eine Problemstellung, für welche es im Stand der Technik
bislang weder eine Lösung
noch einen Hinweis hierauf gab.
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Es
sei erläutert,
dass eine Anschlusseinrichtung im Rahmen dieser Anmeldung insbesondere dann
als flächig
verstanden werden soll, wenn sie die Lasteintragung über eine
Platte vornimmt. Aber auch ein Gelege oder ein Geflecht von Bewehrungsstahlstäben sowie
ein mehrfach zu einer Fläche
umgebogener Bewehrungsstahlstab fällt unter die Lehre der vorliegenden
Erfindung, wenn sich eine Flächenkonstruktion
ergibt. Lediglich parallel verlaufende Bewehrungsstäbe oder
ein einfach umgebogener Bewehrungsstab bilden nach diesem Verständnis keine flächig ausgebildete
Anschlusseinrichtung.
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Außerdem sei
darauf hingewiesen, dass die Front des Wärmedämmkörpers der von Schöck vorgeschlagenen
Lösung
nicht als flächige
Anschlusseinrichtung verstanden werden kann, weil der Wärmedämmkörper nicht
einen Anschluss zum Stahlbetonbauteil bildet, sondern lediglich
die aus ihm hervorstehenden Bewehrungsstahlstäbe.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
erstreckt sich die flächige
Anschlusseinrichtung zumindest im Wesentlichen normal zu einer Querkraftrichtung.
Zum Ermitteln der Querkraftrichtung ist ein bestimmungsgemäßer Einbau
des Bauelements heranzuziehen. Wenn sich die flächige Anschlusseinrichtung
normal zur Querkraftrichtung erstreckt, werden im Einbauzustand
des Bauelements keine Biegemomente in das Bauelement induziert.
Insbesondere kann die Anschlusseinrichtung eben sein.
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In
einer sehr stabilen Ausführungsform
weist die flächige
Anschlusseinrichtung eine Metallplatte auf. Für die Werkstoffwahl wird insbesondere
Edelstahl vorgeschlagen. Alternativ können unter anderem auch Schwarzstahl
oder galvanisierter Stahl gut verwendet werden. In diesem Fall wird
vorgeschlagen, dass im Einbauzustand eine Revisionsklappe vorgesehen
wird, welche den Fugenraum zwischen den beiden Stahlbetonbauteilen
an einer Seite öffenbar
schließt.
Dies kann insbesondere die Unterseite im Einbauzustand sein, sodass
der mit der Wärmedämmung gefüllte Fugenraum
von unten zugänglich ist
und diejenigen Teile des Bauelements, welche den Fugenraum überspannen,
auf ihren Korrosionszustand überprüft werden
beziehungsweise Rostschutzanstriche vorgenommen werden können. Alternativ
und kumulativ hierzu können
Brandschutzplatten vorgesehen sein, welche den Fugenraum im Einbauzustand
verschließen,
sodass im Falle eines Feuers das Bauelement bestmöglich vor Überhitzung geschützt wird,
wodurch anderenfalls der Stahl schnell versagen könnte.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass ein gattungsgemäßes Bauelement mit einer Revisionsklappe, über welche
der vom Bauelement überspannte Fugenraum
im Einbauzustand öffenbar
verschlossen wird, auch für
sich genommen und unabhängig
von sämtlichen
anderen Merkmalen der vorliegenden Erfindung vorteilhaft und erfinderisch
ist.
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Zur
Verbindung der zwei Anschlusseinrichtungen, im Einbauzustand also
den Fugenraum überspannend,
wird ein Fachwerk vorgeschlagen. Bei einem Fachwerk besteht die
Verbindung zwischen dem äußeren, kalten
Stahlbetonbauteil und dem inneren, warmen Stahlbetonbauteil nur über relativ schmale
runde oder gegebenenfalls leicht profilierte Stäbe. Insofern wird nur in geringem
Maße Wärme geleitet.
Gleichzeitig verbleibt ein großer
Freiraum für Wärmedämmmaterial.
Eine Wärmedämmmatte
kann beispielsweise beim Einbauen des Bauelements auch leicht zwischen
die Fachwerkstäbe
des Bauelements gedrückt
werden.
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Ein
Bauelement zur Querkraftübertragung zwischen
zwei Stahlbetonbauteilen, zwischen welchen eine Wärmedämmung vorgesehen
ist, mit einem Fachwerk zwischen den Anschlusseinrichtungen des
Bauelements ist auch unabhängig
von sämtlichen übrigen Merkmalen
der vorliegenden Erfindung vorteilhaft und erfinderisch.
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Kumulativ,
insbesondere aber alternativ zu einem Fachwerk können die Anschlusseinrichtungen über parallele
Stahlbleche – bevorzugt
lösbar – miteinander
verbunden sein, wobei zwischen den Stahlblechen bevorzugt eine Isolationslage
vorgesehen sein kann. Um in die Stahlbleche keine Biegemomente zu
induzieren, können
die Stahlbleche parallel zur Querkraftrichtung und der Verbindung
zwischen den beiden Stahlbetonbauteilen vorgesehen sein und insbesondere
ineinander verzahnt liegen. Die Wangen der Stahlbleche können mit
einer Thermoschicht, beispielsweise aus Kunststoff, gegeneinander
isoliert werden. Die Querkraftübertragung
kann über
einen quer durch die Bleche gesteckten Bolzen erfolgen, welcher
bevorzugt über
einen Splint gesichert ist.
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Als
Alternative wird vorgeschlagen, dass die Anschlusseinrichtungen über einen
vertikalen Flansch, insbesondere ein I-Profil oder ein T-Profil, und über eine
Aufhängung,
insbesondere ein vertikal nach unten geöffnetes U-Profil, miteinander verbunden sind.
In diesem Fall kann die deckenseitige Anschlusseinrichtung das U-Profil
aufweisen und auf das I-Profil mit einem abgeschnittenen oder nur
sehr schmalem oberen Flansch aufgestülpt werden. Die Wangen können auch
hier gegeneinander thermisch getrennt werden, beispielsweise über eine
Kunststofflage. Die Querkraftübertragung
erfolgt über
Leibungsdruck.
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Die
Anschlusseinrichtungen können
auch über
eine Hülse
und einen Dorn verbunden sein, wobei dieses Detail nach dem Stand
der Technik gefertigt sein kann, in Verbindung mit einer flächigen Ausbildung
an zumindest einer der beiden Anschlusseinrichtungen aber auch demgegenüber neu
und erfinderisch ist. Die Hülse
kann vorteilhaft über
einen Spezialkunststoff mit hoher Festigkeit und geringer Wärmeleitung
auf den Dorn aufgelagert sein.
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Eine
Alternative für
eine Verbindung zwischen den Anschlusseinrichtungen besteht darin, dass
einseitig eine Knagge und anderseitig eine Stahlkonsole vorgesehen
ist, wobei die Knagge beim Einbau auf die Stahlkonsole aufgelagert
wird. Die Kraftübertragung
erfolgt vorteilhaft über
einen Spezialkunststoff mit hoher Festigkeit und geringer Wärmeleitung.
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Weiterhin
können
die Anschlusseinrichtungen über
ein auskragendes Stahlprofil und ein Rollenlager verbunden sein.
Beispielsweise kann ein aus der Decke auskragendes Stahlprofil bis
zur Stütze
geführt
werden und dort über
ein Rollenlager auf ein als zweite Anschlusseinrichtung dienendes
Einbauteil in der Stütze
gelagert werden.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass ein Bauelement mit zwei Anschlusseinrichtungen
zur Querkraftübertragung
zwischen zwei Stahlbetonbauteilen, wobei die Anschlusseinrichtungen über parallele
Stahlbleche verbunden sind, auch für sich genommen vorteilhaft
und erfinderisch ist. Gleiches gilt für ein gattungsgemäßes Bauelement,
bei welchem die Anschlusseinrichtungen über eine Kombination aus I-Profil
oder T-Profil und U-Profil verbunden sind; für ein Bauelement, bei welchem
die Anschlusseinrichtungen über
eine Knagge und eine Konsole verbunden sind, und für ein Bauelement,
bei welchem die Anschlusseinrichtungen über ein auskragendes Stahlprofil
und ein Rollenlager verbunden sind.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das vorgeschlagene
Bauelement ein L-Profil auf. Dieses kann vorzugsweise eine Aussteifung
zwischen den Schenkeln haben. Ein L-Profil weist unmittelbar eine Metallplatte
auf, welche zum Auflagern eines Stahlbetonbauteils beziehungsweise zum
Auflagern auf ein Stahlbetonbauteil dienen kann. Es versteht sich,
dass ein Schenkel des L-Profils vorzugsweise normal zur Querkraftrichtung
im Einbauzustand vorgesehen werden kann, der andere Schenkel hingegen
parallel zur Querkraftrichtung. Wenn der parallel zur Querkraftrichtung
verlaufende Schenkel an der Frontfläche des Stahlbetonbauteils anliegt,
beispielsweise an der Seite der Deckenplatte, wird ein etwa in das
Bauelement induziertes Biegemoment weitestgehend verhindert, weil
das L-Profil mit beiden Schenkeln am Stahlbetonbauteil anliegt und
deshalb nur geringfügig
verformt und verdreht werden kann.
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Insbesondere
kann das L-Profil mit einem Auflageschenkel an der Unterseite vorgesehen
sein, sodass beispielsweise eine Deckenplatte auf diesen Schenkel
aufgelagert werden kann. Ein horizontaler Schenkel kann auch an
der Oberseite vorliegen, sodass dieser auf das Stahlbetonteil aufgelagert
werden kann.
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In
Abhängigkeit
von der Ausrichtung des L-Profils wechselt auch ein bei gegebener
Belastung durch das erste Stahlbetonteil induziertes Biegemoment
sein Vorzeichen. Dies kann sich insbesondere bei einem Bauelement
auswirken, bei welchem zum Verbinden der beiden Anschlusseinrichtungen
ein Fachwerk vorgesehen ist, insbesondere wenn dieses nur einen
Gurt aufweist. In einem Falle ist der Gurt druckbelastet, während die
Diagonalstäbe
auf Zug belastet werden. Dies hat den Vorteil, dass der – gegenüber der
Diagonale – kürzere Stab
im Gurt später ausknickt
und sich somit eher für
Druckbelastung anbietet. Im anderen Falle wäre der Gurt auf Zug belastet,
während
in den Diagonalen Druckstäbe
vorlägen. Die
Diagonale ist länger
als der gerade Gurt, was die Diagonalen eher den Gefahren eines
Knickstabs aussetzt. Aufgrund der größeren Länge können die Diagonalen aber auch
dicker ausgeführt
werden, ohne übermäßig mehr
Wärme zu
leiten.
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Es
sei betont, dass ein Bauelement zur Querkraftübertragung zwischen zwei Stahlbetonbauteilen
mit einem Fachwerk zum Verbinden der beiden Anschlusseinrichtungen
für die
Stahlbetonbauteile, bei welchem das Fachwerk nur einen Gurt aufweist, auch
für sich
genommen vorteilhaft und erfinderisch ist. Gleiches gilt für ein Bauelement
zur Querkraftübertragung
zwischen zwei Stahlbetonbauteilen, welches zwei L-Profile an den
Anschlusseinrichtungen für
die Stahlbetonbauteile aufweist.
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Die
Anschlusseinrichtungen des vorgeschlagenen Bauelements können vorteilhaft
um einen Fugenraum mit einer Breite von etwa 5 bis 15 cm beabstandet
sein, da dies den üblichen
Dicken von Wärmedämmmatten
für den
betrachteten Anwendungsbereich entspricht. Eine Wärmedämmung aus
einem Kunststoff kann bereits vor dem Einbauzustand an dem Bauelement
vorgesehen sein, womit nur ein Bauteil zu händeln wäre.
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Es
wird vorgeschlagen, dass das Bauelement eine Aufnahme für eine Anschlussbewehrung aufweist.
Beispielsweise kann das Bauelement angeschweißte Schraubmuffen aufweisen,
an welche eine Anschlussbewehrung kraftschlüssig angeschlossen werden kann.
Die Anschlussbewehrung kann auch ohne spezielle Vorrichtungen einfach
an das Bauelement angeschweißt
werden.
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Das
Bauelement kann alternativ und kumulativ angeschweißte Haken
oder Ankerstäbe
aufweisen, über
die Lasten in ein Stahlbetonbauteil abtragen werden, insbesondere
in eine Stütze.
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Um
auch ein Biegemoment durch die Dämmfuge übertragen
zu können,
wird vorgeschlagen, dass zusätzlich
zum Bauelement, insbesondere in etwa parallel zu diesem, ein Durchsteckstab
zwischen den beiden Stahlbetonbauteilen vorgesehen ist.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf die Zeichnung weiter erläutert.
Identische Bauteile in verschiedenen Figuren können gleiche Bezugsziffern tragen.
Es zeigen
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1 schematisch
ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bauelement
in einer Seitenansicht,
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2 das
Bauelement aus 1 in einer Draufsicht gemäß Kennzeichnung
II-II in 1,
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3 das
Bauelement aus den 1 und 2 in einer
Ansicht gemäß Kennzeichnung
III-III in 1,
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4 schematisch
einen Einsatzfall für
fünf Bauelemente
gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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5 das
Bauelement aus den 1, 2 und 3 in
einem Einbauzustand mit einer Deckenplatte und einer Stütze,
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6 eine
alternative Ausführungsform
zum Bauelement aus den 1, 2, 3 und 5, wobei
ein Durchsteckstab für
eine biegesteife Lagerung vorgesehen ist,
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7 eine
Ausführungsalternative
zur Querkraftverbindung einer Deckenplatte an eine Stütze,
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8 die
Ausführungsvariante
aus 7 in einer Draufsicht gemäß Kennzeichnung in 7,
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9 eine
weitere Ausführungsvariante
eines Bauelements zur Querkraftverbindung zwischen einer Deckenplatte
und einer Stütze,
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10 die
weitere Ausführungsvariante
aus 9 in einer Ansicht gemäß Kennzeichnung in 9,
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11 die
weitere Ausführungsvariante
aus den 9 und 10 in
einer Draufsicht gemäß Kennzeichnung
in 9,
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12 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
zur Querkraftverbindung einer Deckenplatte mit einer Stütze,
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13 in
einem Detail das Ausführungsbeispiel
aus 12 in einer schematischen Ansicht gemäß Kennzeichnung
in 12,
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14 eine
zusätzliche
Ausführungsvariante
zur Querkraftverbindung einer Deckenplatte an eine Stütze,
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15 die
zusätzliche
Ausführungsvariante aus 14 schematisch
in einem Schnitt gemäß Kennzeichnung
in 14,
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16 eine
zusätzliche
Ausführungsform
für die
Querkraftverbindung einer Deckenplatte an einer Stütze,
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17 eine
schematische Seitenansicht eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels zur
vorliegenden Erfindung in einem Einbauzustand zwischen einer Deckenplatte
und einer Betonstütze,
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18 das
Bauelement und die Einbausituation aus 17 in
einer schematischen Draufsicht gemäß Kennzeichnung XVIII-XVIII in 17,
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19 das
Bauelement und die Deckenplatte aus den 17 und 18 in
einem schematischen Aufriss gemäß Kennzeichnung
XIX-XIX in den 17 und 18,
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20 das
Bauelement und die Deckenplatte aus den 17, 18 und 19 in
einem schematischen Schnitt gemäß Kennzeichnung XX-XX
in den 17 und 18 sowie
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21 das
Bauelement und die Betonstütze aus
den 17 und 18 in
einem schematischen Aufriss gemäß Kennzeichnung
XXI-XXI in den 17 und 18.
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Das
Bauelement 1 in den 1, 2 und 3 besteht
im Wesentlichen aus einem ersten L-Profil 2, einem zweiten
L-Profil 3 und einem Fachwerk 4, welches die beiden
L-Profile 2, 3 verbindet. Zwischen einem unteren
Schenkel 5 des L-Profils 2 und einem oberen Schenkel 6 des
L-Profils 2 sind zwei Steifen 7 angeschweißt.
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An
einem oberen Ende 8 des oberen Schenkels 6 des
L-Profils 2 sind drei Einschraubmuffen 9 vorgesehen,
welche einen Schraubanschluss zum Inneren des L-Profils 2 haben.
Hierzu ist eine Hülse mit
Schraubgewinde am L-Profil 2 angeschweißt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel 1 liegen
im Inneren des L-Profils 2 die Einschraubmuffen 9 abwechselnd
zu den Steifen 7.
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Das
zweite L-Profil 3 ist kleiner als das erste L-Profil 2.
Es hat mit zwei Steifen 20 die gleiche Anzahl Steifen 7 wie
das erste L-Profil 2.
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Die
beiden L-Profile 2, 3 sind über das Fachwerk 4 miteinander
so verbunden, dass Translationen des einen L-Profils unmittelbar
auf das andere L-Profil übertragen
werden. Das Fachwerk hat nur einen Gurt; dieser wird gebildet durch
zwei gerade Stäbe 21.
Je nach Anforderung an die Dauerhaftigkeit können diese insbesondere aus
Edelstahl oder galvanisiert sein. Zusätzlich sind drei Diagonalstäbe 22 vorgesehen.
Diese überbrücken wie die
Gurtstäbe 21 einen
Zwischenraum 23 zwischen den beiden L-Profilen 2, 3.
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Die
Gurtstäbe 21 sind
an den L-Profilen 2, 3 so angeschlossen, dass
sie mit dem Steifen 7, 20 in etwa in einer Flucht
angeordnet sind. Die Diagonalstäbe 22 enden
nicht an den aufrechten Schenkeln 6 beziehungsweise 24,
sondern laufen fort innerhalb der beiden L-Profile 2, 3.
Seitens des ersten L-Profils 2 sind die Diagonalstäbe 21 auf
einer Höhe
mit den Gurtstäben 21 angeschlossen,
sie durchlaufen aber den aufrechten Schenkel 6. An der
Stelle, an welcher sie den aufrechten Schenkel 6 durchstoßen, sind
sie mit einer Durchschweißnaht 30 fixiert.
Gleichzeitig wird diese Stelle abgedichtet. Die Diagonalstäbe 22 verlaufen
von dort aus weiter über
den Bodenschenkel 5 und sind zur besseren und sichereren
Befestigung an diesem über
eine Längsschweißnaht 31 (nur exemplarisch
gekennzeichnet) mit diesem verbunden.
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Seitens
des zweiten L-Profils 3 laufen die Diagonalstäbe 22 ebenfalls über den
aufrechten Schenkel 24 hinaus fort und sind dort – ebenso
wie seitens des ersten L-Profils 2 – umgebogen, sodass die Diagonalstäbe 22 innerhalb
der L-Profile 2, 3 in etwa parallel verlaufen,
zugleich parallel zu den unteren Schenkeln 5, 32 der
L-Profile 2, 3. Im Gegensatz zu dem Verlauf der
Diagonalstäbe 22 entlang
des unteren Schenkels 5 des ersten L-Profils 2 verlaufen
die Diagonalstäbe 22 jedoch
im Inneren des zweiten L-Profils 3 nicht entlang des Schenkels,
sondern in einen Freiraum 33 hinein, wo sie abschließend an Ankerplatten 34 (exemplarisch
gekennzeichnet) angeschlossen sind.
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Als
eine Alternative zur Ankerplatte bietet es sich an, die Diagonalstäbe 22 umzubiegen,
sodass sich ein Haken ergibt.
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Bei
einer Belastung des Bauelements 1 mit einer angreifenden
Querkraft 40 wird diese über das Fachwerk 4 zum
zweiten L-Profil 3 auf eine Lagerquerkraft 41 übertragen.
Da die Fachwerkstäbe 21, 22 am
unteren Ende des ersten L-Profils 2 angeschlossen sind,
und die Diagonalstäbe 22 von
dort aus nach oben verlaufen, werden die Gurtstäbe 21 des Fachwerks 4 auf
Druck belastet, während
die Diagonalstäbe 22 im
Freiraum 23 auf Zug beansprucht werden. Die Gurtstäbe 21 sind
demzufolge als Knickstäbe
auszulegen, was im Wesentlichen unproblematischer ist, als die Diagonalstäbe 22 als
Knickstäbe
auslegen zu müssen,
weil die Gurtstäbe 21 kürzer sind
als die Diagonalstäbe 22 im
Freiraum 23. Ein Durchstanzen der Gurtstäbe 21 unter
Druck durch die aufrechten Schenkel 6, 24 der
L-Profile 2, 3 wird bereits dadurch schwierig,
dass die Druckstäbe
nahe der unteren Schenkel 5, 32 der L-Profile 2, 3 angeschlossen
sind. Durch die Ausrichtung in einer Flucht mit den Steifen 7, 20,
welche entlang ihrer gesamten Kanten an die Schenkel der L-Profile 2, 3 angeschweißt sind,
wird ein Durchstanzen praktisch ausgeschlossen.
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Die
Diagonalstäbe 22 sind
ebenfalls bestmöglich
für eine
Belastung als Zugstab ausgelegt, da sie entlang der gesamten Schweißnaht 31 ihre
Zugkraft auf den unteren Schenkel 5 des L-Profils 2 übertragen
können.
Sei tens des zweiten L-Profils 3 haben die Diagonalstäbe 22 eine
Ankerausbildung 34, mit welcher sie im Einbauzustand die
Zugbelastung ebenfalls abtragen können und sich insbesondere über einen
Druckzustand im Lagermaterial zwischen der Druckplatte 34 und
dem aufrechten Schenkel 24 des zweiten L-Profils 3 sicher
verankern.
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Die
fünf Bauelemente 50 in 4 tragen
die Lasten einer dicken Platte 51 aus einem warmen Innenbereich 52 eines
Gebäudes
zu Stützen 53 ab.
Die Stützen 53 sind
einem kalten Außenbereich 54 des Gebäudes zugeordnet.
Die Bauelemente 50 sind gemäß den Stützen 53 mit etwa 4
m beabstandet, während
ein Lastabtrag 55 aus der Decke 51 etwa über eine
Länge 56
von 6 m der Decke 51 erfolgt. Die Decke hat eine Dicke
von etwa 26 cm und ein Flächengewicht aus Eigengewicht,
Ausbaulast und Verkehr von etwa 13 kN/m2,
sodass sich pro Bauelement 50 in etwa eine Punktlast von
125 kN ergibt.
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Im
Einbauzustand gemäß 5 trägt das größere erste
L-Profil 2 die Deckenplatte 51, während das
kleine L-Profil 3 an der Stütze 53 angeschlossen
ist. Das Fachwerk 4 überbrückt den
Freiraum 23 zwischen der Deckenplatte 51 und der
Stütze 53.
Der Freiraum 23 zwischen der Deckenplatte 51 und
der Stütze 53 beziehungsweise
zwischen dem ersten L-Profil 2 und dem zweiten L-Profil 3 ist mit
einer Wärmedämmung 60 ausgefüllt, soweit
sich die Deckenplatte 51 in ihrer Dicke 61 erstreckt.
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Zu
einer Oberseite 62 hin ist die Wärmedämmung 60 von einem
Blech 63 bedeckt, welches den Freiraum 23 zwischen
einem Rahmen 64 für
ein Fen- Fenster 65 auf
der Innenseite bzw. der Stütze 53 auf
der Außenseite 54 des
Gebäudes
verschließend angeschlossen
ist. Beim Anschluss an die Stütze 53 ist
zusätzlich
eine Dichtung 65 vorgesehen.
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Zu
einer Unterseite 66 hin ist unterhalb des Bauelements 1 eine
Revisionsklappe 67 vorgesehen, um auch im Einbauzustand
das Fachwerk 4 auf Beschädigungen, insbesondere durch
Rost, inspizieren zu können.
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Die
Schraubmuffen 9 des ersten L-Profils 2 sind an
einer Anschlussbewehrung 68 in der Deckenplatte 51 eingeschraubt.
Die beiden Schenkel 5, 6 des L-Profils 2 sind
entlang der Außengrenzen
der Deckenplatte 51 angeordnet, sodass der untere Schenkel 5 des
L-Profils 2 keine Betonüberdeckung hat.
Durch die Führung
der Stäbe 22, 21 des
Fachwerks 4 dergestalt, dass beide Stäbe 21, 22 auf
gleicher Höhe
an das L-Profil 2 angeschlossen sind, entsteht eine gelenkige
Lagerung zwischen der Deckenplatte 51 und der Stütze 53 im
Sinne des konstruktiven Ingenieurbaus. Auftretende Querkräfte durch
Eigengewicht und Verkehrslasten der Deckenplatte 51 werden über die
Druckstäbe 21 und
die Zugdiagonalen 22 zur Stütze 53 übertragen.
Der Beton der Deckenplatte 51 umgreift seitens des ersten
L-Profils 2 die
Steifen 7, die Anschlussbewehrung 68 und zumindest
dreiseitig die Zugstäbe 22 im
Verlauf derer entlang des unteren Schenkels 5 des L-Profils 2.
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Im
Sinne der Wortwahl der Patentanmeldung dienen die beiden L-Profile 2, 3 des
gezeigten Ausführungsbeispiels,
insbesondere deren untere Schenkel 5, 32 als Anschlusseinrichtungen,
während die
beiden Stahlbe tonbauteile die Deckenplatte 51 beziehungsweise
die Stütze 53 sind.
Diese beiden Stahlbetonbauteile sind durch die Wärmedämmung 60 voneinander
getrennt.
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Beide
Anschlusseinrichtungen (L-Profil 2, 3) sind flächig ausgebildet,
nämlich über die
unteren Schenkel 5, 32 der L-Profile 2, 3.
Diese Schenkel 5, 32 liegen jeweils normal zur
Querkraftrichtung 40 und sind weitestgehend eben, seitens
des ersten L-Profils 2 am Schenkel 5 mit Ausnahme
der durchgeführten
Diagonalstäbe 22.
Beide Schenkel 5, 32 weisen eine Metallplatte
auf. Diese ist jeweils ein Teil eines L-Profils.
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Während die
Schenkel 5, 32 der beiden L-Profile 2, 3 normal
zur Querkraft 40 liegen, sind die jeweils aufrechten Schenkel 6, 24 parallel
zur Querkraftrichtung 40 angeordnet. Zwischen den beiden Anschlusseinrichtungen 2, 3 befindet
sich ein Fugenraum 23 mit einer Breite von 5 bis 15 cm.
Im Einbauzustand ist üblicherweise
eine Wärmedämmung zwischen
den L-Profilen vorgesehen,
wobei ein Wärmedämmelement
auch integrales Bestandteil des Bauteils 1 sein kann. Für die Wärmedämmung können bevorzugt
Glaswolle, Sisal, Styropor, Wolle oder andere Materialien mit geringem
Wärmedurchgang
verwendet werden.
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Die
Anschraubmuffen 9 dienen als Aufnahme für die Anschlussbewehrung 68.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Anschlussbewehrung auch angeschweißt oder
anderweitig am L-Profil angebracht werden kann.
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Zwischen
den Anschlusseinrichtungen befindet sich das Fachwerk 4.
Im Einbauzustand ist der Fugenraum an einer Oberseite 62 durch
eine Brandschutzplatte 61 geschlossen.
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Die
Deckenplatte 51 ist im Einbauzustand auf der Anschlusseinrichtung
aufgelagert, da sie auf der flächigen
Metallplatte, also dem funktional eigentlichen Bestandteil der Anschlusseinrichtung,
aufliegt. Der untere Schenkel 5 des L-Profils 2 untergreift
den Stahlbeton der Deckenplatte 51.
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Bei
der alternativ ausgeführten
Lagerung 80 in 6 sind Durchsteckstäbe 81 zwischen
einer Deckenplatte 51 und einer Stütze 53 vorgesehen.
Die Durchsteckstäbe 81 verfügen an einem
Ende 82 in der Stütze 53 über einen
Ankerkopf 83, während
sie innerhalb der Deckenplatte 51 als lange Bewehrungsstäbe auch
ohne Ankerabschluss ausgeführt sein
können.
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Die
Durchsteckstäbe 81 sind
in etwa parallel zum Bauelement 84 mit zwei L-Profilen
als Anschlusseinrichtungen ausgeführt, insbesondere aber separat,
sodass im Einbauzustand zusätzliche
Zugstäbe 85 in
Folge der Querkraft 40 auftreten. Hierdurch ergibt sich
eine momentenfeste, also biegesteife Lagerung zwischen der Deckenplatte 51 und
der Stütze 53.
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Die
weitere Ausführungsvariante 100 in
den 7 und 8 verbindet die Deckenplatte 51 mit der
Stütze 53 im
Wesentlichen über
die Verbindung parallel zueinander angeordneter und einander umgreifender
Stahlbleche (exemplarisch gekennzeichnet mit 101, 102),
wobei diese mit Bohrungen 103 zueinander gefluchtet sind
und durch die Bohrungen 103 ein Bolzen 104 zur
eigentlichen Querkraftübertragung
positioniert ist. Der Bolzen 104 ist über einen Splint 105 gegen
Herausrutschen aus den Bohrungen 103 gesichert.
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Zwischen
den Stahlblechen bzw. den Stahlscheiben 101, 102 ist
eine Isolierlage aus Kunststoff 106 (exemplarisch gekennzeichnet)
vorgesehen, um den Wärmefluss
zwischen dem deckenseitigen L-Profil 2 und dem stützenseitigen
L-Profil 3 zu minimieren.
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In
der weiteren Ausführungsvariante 120 in den 9, 10 und 11 wird
die Querkraft 40 der Deckenplatte 51 zur Stütze 53 stützenseitig über ein
T-Profil 121 übertragen,
bei welchem ein T-Flansch 122 unten angeordnet ist, sodass
ein Steg 123 des T-Profils 121 nach oben gerichtet
ist. Auf den Steg 123 ist seitens der Anschlusseinrichtung 2 an der
Deckenplatte 51 ein mit diesem verschweißtes U-Profil 124 aufgestülpt, sodass über einen
Stirnschenkel 125 des U-Profils 124 die Querkräfte übertragen
werden können.
Zur Fixierung der Profile ist ein Stift 126 durch eine
gemeinsame Bohrung 127 gesteckt.
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Das
alternative Ausführungsbeispiel 140 in den 12 und 13 hat
seitens der Stütze 53 einen
Dorn 141 aus Stahl. Seitens des L-Profils 2 an der
Deckenplatte 51 ist eine Stahlhülse 142 vorgesehen.
Zwischen dem Dorn 141 und der Stahlhülse 142 ist zylindermantelförmig ein
Spezialkunststoff 143 mit hoher Festigkeit bei geringer
Wärmeleitung
zur Lagerung des Dorns 141 vorgesehen. Um den Dorn 141 in
der Hülse 142 zu
fixieren, ist ein Splint 144 durch eine gemeinsame Bohrung
geführt.
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Die
zusätzliche
Ausführungsvariante 160 in 14 überträgt die Querkraft 40 der
Deckenplatte 51 über
eine Knagge 161, welche an das L-Profil 2 seitens
der Deckenplatte angeschweißt
ist, und eine Konsole 162, welche an das L-Profil 3 seitens
der Stütze 53 angeschlossen
ist.
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Entlang
einer Kontaktfuge 163 ist ein Spezialkunststoff 164 mit
einer hohen Druckfestigkeit bei geringer Wärmeleitung vorgesehen. Die
Zentrierung der Knagge 161 auf der Konsole 162 erfolgt über eine Dolle 165.
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Die
zusätzliche
Ausführungsform 180 in 16 überträgt die Querkraft 40 von
der Deckenplatte 51 auf die Stütze 53 abermals über eine
lösbare
Verbindung. Seitens des L-Profils 2 ist zur Querkraftübertragung
ein Stahlprofil 181 angeschweißt, welches den Freiraum 23 zwischen
den beiden Stahlbetonbauteilen nicht nur überspannt, sondern sogar bis
in den Bereich der Stütze 53 hinein
verläuft.
Dort ist das Stahlprofil 181 über einen Bolzen 182 an
ein Rollenlager 183 eines Einbauteils 184 in der
Stütze 53 angeschlossen.
Um ein seitliches Abgleiten des auskragenden Stahlprofils 181 vom
Bolzen 182 oder ein Herausrutschen des Bolzens 182 aus
dem Rollenlager 183 zu verhindern, ist ein Splint 185 vorgesehen.
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Das
besonders bevorzugte Ausführungsbeispiel 200 eines
Bauelements in den 17, 18, 19, 20 und 21 weist
seitens der Stahlbetondecke 201 ein L-Profil 202 als
Anschlusseinrichtung auf.
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Im
Folgenden wird für
eine ausgewählte Laststufe
das Konstruktionsprinzip mit detaillierten Maßangaben erläutert. Für andere
Laststufen ergeben sich selbstverständlich andere Abmessungen als hier
angegeben. Ein horizontaler Schenkel 203 des L-Profils 202 hat
eine Länge
von 200 mm, ein vertikaler Schenkel 204 hat eine Länge von
150 mm. Die Dicke beider Stege 203, 204 beträgt 16 mm.
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Seitens
der Stahlbetonstütze 205 weist
das Bauelement 200 sechs Stäbe auf, nämlich zwei Druckgurte 206,
zwei Zuggurte 207 und zwei-Diagonalstäbe 208. Die sechs
Stäbe 206, 207, 208 bilden ein
Fachwerk und verbinden die beiden Stahlbetonbauteile 201, 205.
Es sei darauf hingewiesen, dass insbesondere bei anderen Laststufen
auch mehr als zwei Druckgurte, mehr als zwei Zuggurte und/oder ein
oder mehr Diagonalstäbe
vorgesehen sein können.
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Die
Deckenstärke
der Stahlbetondecke 201 beträgt im gezeigten Beispiel 260
mm. Die Druckgurte 206 haben einen kreisrunden Querschnitt
mit einem Durchmesser von 25 mm. Die Diagonalstäbe 208 haben ebenfalls
einen kreisrunden Querschnitt mit einem Durchmesser von 25 mm. Die
Zuggurte 207 haben einen kreisrunden Querschnitt mit einem Durchmesser
von 16 mm. Ankerplatten 209, 210 an den stützenseitigen
Enden der Druckgurte 206 bzw. der Zuggurte 207 haben
jeweils den dreifachen Durchmesser der jeweiligen Gurte, somit haben
die Ankerplatte 209 einen Durchmesser von 75 mm, während die
Ankerplatten 210 einen Durchmesser von 48 mm aufweisen.
Alternativ kann die Verankerung des Zugstabes 207 mit einem
abgebogenen Haken erfolgen.
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Die
Diagonalstäbe 208 sind
zur Verankerung innerhalb der Stütze 205 nach
oben umgebogen. Die Biegestelle der Diagonalstäbe 208 innerhalb der Stütze 205 weist
etwa einen Krümmungsdurchmesser 211 im
Maße des
15-fachen Durchmessers der Diagonalstäbe 208 auf. Vor der
Biegung 212, also in der räumlichen Orientierung unterhalb
der Biegung 212, verlaufen die Diagonalstäbe 208 über eine
Stützenhöhe von etwa
150 mm oberhalb der Zuggurte 207 gerade fortgesetzt in
derselben räumlichen
Richtung wie innerhalb des Zwischenraums 23 zwischen den
Stahlbetonbauteilen 201, 205. Diese Richtung liegt
in einem vertikalen Winkel 213 von etwa 45° zur Horizontalen.
Die Druckgurte 206 und Zuggurte 207 liegen jeweils
horizontal.
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Die
Umbiegung 212 führt
die Diagonalstäbe 208 innerhalb
der Stütze 205 vertikal über eine
Länge von
etwa 125 mm weiter. Während
der Krümmung selbst überbrücken die
Diagonalstäbe 208 etwa
130 mm Stützenhöhe, so dass
die Diagonalstäbe 208 innerhalb
der Stütze 205 um
etwa 400 mm Stützenhöhe oberhalb
der Zuggurte 207 verlaufen. Im gewählten Ausführungsbeispiel beträgt die Stützendicke 300
mm. Der vertikale Bereich 214 der Diagonalstäbe 208 hat
eine Betonüberdeckung
von etwa 50 mm. Der vertikale Bereich 214 liegt somit etwa
250 mm von einer Innenseite 215 der Betonstütze 205 entfernt.
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Infolge
dessen, dass die Diagonalstäbe 208 recht
weit durch die Stütze 205 hindurchgeführt sind, verankert
sich der vertikale Teil 214 hinter der Umbiegung 212 in
einer starken Betonüberdeckung.
Zugleich liegen die verti kalen Teile 214 der Diagonalstäbe 208 etwa
in einer Flucht mit außenseitigem
vertikalen Bewehrungsstahl 216 innerhalb der Stütze 205.
Zwischen dem vertikalen Bewehrungsstahl 216 führen die
Verlängerungen
der Zuggurte 207 hindurch, so dass die Ankerplatten 210 an
der Außenseite
der Bewehrungsstähle 216 anliegen.
Dies stärkt die
Zugverankerung der Zuggurte 207.
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Die
Ankerplatten 209 der Druckgurte 206 sind hingegen
recht nah an der Innenseite 215 der Betonstütze 205 angeordnet,
so dass ihnen eine rückwärtige Betonüberdeckung
von etwa 250 mm innerhalb der Betonstütze 205 zur Verfügung steht,
um eingebrachten Druck abzutragen.
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Zwischen
den Diagonalstäben 208 liegt
ein horizontaler Abstand von etwa 30 mm. Die Druckgurte 206 liegen
bezüglich
ihrer seitlichen Anordnung zwischen den Diagonalstäben 208 und
den Zuggurten 207. Am horizontalen Schenkel 203 des
L-Profils an der Deckenplatte 201 liegen im Beispiel somit sämtliche
Stäbe 206, 207, 208 nebeneinander
an. Dabei sind die Diagonalstäbe 208 durch
ausgeschweißte
Bohrungen 220 geführt
und verlaufen oberhalb des horizontalen Schenkels 203 neben zwei
Steifen 221 fort. Die Steifen 221 erstrecken sich horizontal
wie vertikal jeweils 150 mm und haben eine Wandstärke von
20 mm.
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Um
nach dem Überbrücken des
150 mm langen Zwischenraums 23 von der diagonalen Lage
mit 45° Neigung
zur Horizontalen in die Horizontale am Schenkel 203 überführt zu werden,
sind die Diagonalstäbe 208 um
ihren Durchtritt durch den vertikalen Schenkel 204 des
L-Profils 202 herum a bermals gekrümmt. Der Krümmungsdurchmesser 222 dieser Krümmung beträgt etwa
den siebenfachen Durchmesser der Diagonalstäbe 208.
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Seitlich
der Steifen 221 verbleiben jeweils etwa 40 mm Freiraum
auf dem horizontalen Schenkel 203 des L-Profils 202.
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Sowohl
außerhalb
des L-Profils 202 als auch innerhalb des L-Profils 202,
also oberhalb des unteren Schenkels 203, sind Anschweißnähte 224 (nur exemplarisch
gekennzeichnet) mit einem Kantenmaß von etwa 10 mm vorgesehen.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass im besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel 200 in
den 17, 18, 19, 20 und 21 zahlreiche
weitere erfinderische Aspekte verwirklicht sind: So ist bereits
die stützenseitige
Verankerung mit einem Druckgurt 206 mit Ankerplatte 209,
einem Zuggurt 207 mit Ankerplatte 210 sowie einem
umgebogenen Diagonalstab 208 für ein Bauelement zum Querkraftübertragen
zwischen zwei Stahlbetonbauteilen für sich genommen erfinderisch.
Gleiches gilt für
ein Bauelement zur Querkraftübertragung
zwischen zwei Stahlbetonbauteilen, bei welchem seitens einer Deckenplatte 201 eine
flächig
(203) ausgebildete Anschlusseinrichtung 202 vorhanden
ist, insbesondere ein L-Profil, und welches von dort zum Überbrücken eines
Zwischenraums 23 bis in eine Stütze 205 hinein ein
Fachwerk 206, 207, 208 führt. Auch
ein Bauelement zur Querkraftübertragung
zwischen zwei Stahlbetonbauteilen, bei welchem seitens einer Deckenplatte 201 eine
flächige
(203) Anschlusseinrichtung 202 vorgesehen ist,
bevorzugt ein L-Profil, und bei welchem ein Zugstab 207 eines Fachwerks 206, 207, 208 durch
einen Freiraum 23 in eine Stütze 205 so geführt ist,
dass sich eine Ankerplatte 210 am Ende des Zugstabs 207 hinter
einem Bewehrungsstahlstab 216 der Stütze 205 lagert, ist
für sich
genommen erfinderisch.