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Die
Erfindung betrifft ein Bewehrungselement, eine Vorrichtung zur Herstellung
eines Bewehrungselements und ein Verfahren zur Herstellung eines
Bewehrungselements.
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Bewehrungselemente
der in Rede stehenden Art sind Bestandteile von Stahlbetonkonstruktionen.
Sie werden insbesondere bei der Fertigung von Betonfertigteilelementen,
bei Doppelwänden und Elementdecken verwendet.
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Hierzu
finden flächenmäßige Bewehrungen und
räumliche Bewehrungskomponenten Verwendung. Ein räumliches
Bewehrungselement ist beispielsweise aus der
DE 39 42 753 A1 bekannt.
Ein flächiges Bewehrungselement, das heißt eine
Bewehrungsmatte, ist aus der
DE 100 48 104 A1 bekannt.
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Elementdecken
und Doppelwände können in der Weise hergestellt
werden, dass Elemente mit unterschiedlichen Bauteilgeometrien auf
einer Schalfläche mit Stahl-, Holz- oder anderen Schalungen
individuell erzeugt und durch diverse Einbauteile, je nach Anforderung,
ergänzt werden. Als Schalfläche dienen dazu beispielsweise
sogenannte Paletten in Umlaufanlagen, Kipptische, Bahnen oder ähnliche
Produktionsflächen.
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Die
erforderlichen einzelnen Bewehrungskomponenten für das
Fertigteilelement, üblicherweise bestehend aus einer Matte
oder Einzelstäben, welche eine flächenmäßige
Bewehrung darstellen, sowie sogenannte Gitterträger unterschiedlicher Bauhöhe,
die für die räumliche Bewehrungskomponente sorgen,
müssen vor dem Betoniervorgang auf der Schalfläche
eingelegt werden. Die Bewehrung wird mit sogenannten Abstandhaltern,
welche die notwendige Betonüberdeckung der Bewehrung im Beton-Bauteil
sicherstellen und vor Einbringung der Bewehrung auf die Schalfläche
gelegt oder an der Bewehrung befestigt wurden, in einem Abstand
von der Schalfläche gehalten. Die Bewehrungskomponenten
können grundsätzlich lose in der Schalung liegen
oder bei Bedarf miteinander verbunden werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bewehrungselement bereitzustellen,
das eine flexibele, kostengünstige und einfache Herstellung
ermöglicht, sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung
eines Bewehrungselements und ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung
eines Bewehrungselements.
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Die
Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen
1, 12 und 27 angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 11 und
13 bis 26 definiert.
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Das
erfindungsgemäße Bewehrungselement weist ein zweidimensionales
Basiselement auf sowie Zwischenelemente zur Bereitstellung einer
dreidimensionalen Struktur. Das zweidimensionale Basiselement kann
eine Bewehrungsmatte sein oder aus Einzelstäben bestehen
und entspricht einer Flächenbewehrung. Die Zwischenelemente
sind Bestandteil einer räumlichen Bewehrungskomponente
und entsprechen sogenannten Gitterträgern.
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Erfindungsgemäß weisen
die Zwischenelemente Zusatzstabelemente auf, die mit dem zweidimensionalen
Basiselement verbunden sind. Ein oder mehrere Stabelemente sind
mit von dem zweidimensionalen Basiselement abgewandten Bereichen
der Zwischenelemente verbunden.
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Ein
Kernaspekt der Erfindung besteht darin, dass ein Bewehrungselement
geschaffen wurde, welches zugleich Matte und Gitterträger
ist, wobei es aus einzelnen Stäben gefertigt und in nur
einer Maschine produziert werden kann.
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Grundsätzlich
erfolgt das Einlegen der Bewehrung in mehreren Arbeitsschritten,
beispielsweise durch Einlegen der Abstandhalter auf der Schalfläche,
anschließendes Einlegen der Matte und daraufhin erfolgendes
Einlegen der Gitterträger und eventuellem Verbinden von
Matte und Gitterträgern. Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, Matte und Gitterträger vorzufertigen und
miteinander zu verbinden, die Abstandhalter auf der Schalfläche
einzulegen und anschließend den Verbund aus Matte und Gitterträgern
einzulegen. Es besteht zudem die Möglichkeit, Einzelstäbe
mit Abstandhaltern zu bestücken, die Einzelstäbe
mit den Abstandhaltern als Längs- und/oder Querbewehrung
einzulegen, beispielsweise in rechtem Winkel zueinander, daraufhin
die Gitterträger einzubringen und die Einzelstäbe
mit den Gitterträgern gegebenenfalls zu verbinden.
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Die
Flächenbewehrung besteht in der Regel aus Stabstahl, welcher
in losen Stäben verwendet oder als Bewehrungsmatte in einer
Mattenschweißanlage individuell gefertigt wird. Die Flächenbewehrung
kann alternativ hierzu auch aus Standardmatten konfektioniert werden.
Gitterträger werden in der Regel aus zugekaufter, vierzehn
Meter langer Standardware auf die notwendige Länge zugeschnitten.
Die verbleibenden Endstücke werden zur Reduktion des Verschnittes
zueinander stumpf verschweißt, um gemäß Vorgabe
aus der jeweiligen Bauteilgeometrie eine erforderliche Länge
zu erhalten. Selbst mit Gitterträgermaschinen, die in der
Lage sind, Gitterträger „just-in-time” herzustellen,
wodurch das Ablängen von zugekauften Gitterträgern überflüssig
wäre, bleibt grundsätzlich das getrennte Erzeugen
von Stäben beziehungsweise Bewehrungsmatten einerseits und
Gitterträgern andererseits unvermeidbar.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird dem gegenüber die Anzahl der
Arbeitsschritte reduziert. Das separate Einlegen und anschließende
Verbinden der zwei Bewehrungskomponenten, das heißt der
Flächenbewehrung und der räumlichen Bewehrungskomponente
kann durch lediglich eine Maschine erfolgen, da das erfindungsgemäße
Bewehrungselement zugleich Matte und Gitterträger ist,
das aus einzelnen Stäben mittels lediglich einer einzigen
Maschine gefertigt werden kann.
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Das
erfindungsgemäße Bewehrungselement ist daher ein
solches, das Flächenbewehrung („Matte”)
und räumliche Bewehrungskomponente („Gitterträger”)
in einem Stück ist. Es übernimmt sowohl die Aufgaben
von Flächenbewehrung und räumlicher Bewehrungskomponente
und kann in nur einem Arbeitsschritt auf die Schalfläche
eingelegt werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform sind die Zusatzstabelemente
Stäbe, die zunächst als gerade Langstäbe
an dem zweidimensionalen Basiselement in dessen Erstreckungsrichtung
befestigt wurden, nach dem Befestigen durchtrennt wurden, so dass
sich einzelne, an dem zweidimensionalen Basiselement befestigte
Stäbe ergaben, und die einzelnen Stäbe oder Stabenden
anschließend aus der Ebene des zweidimensionalen Basiselements
aufgebogen wurden.
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Alternativ
können die Zusatzstabelemente Stäbe sein, die
zunächst als gerade Stäbe an dem zweidimensionalen
Basiselement in dessen Erstreckungsrichtung befestigt wurden, und
die einzelnen Stäbe oder Stabenden werden anschließend
auf der Ebene des zweidimensionalen Basiselements aufgebogen. Mit
den Endpunkten der Stäbe sind die Stabelemente verbunden.
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In
einer anderen Ausführungsform sind die Zusatzstabelemente
Stäbe, welche in bereits gebogener Form an dem zweidimensionalen
Basiselement befestigt wurden. In diesem Fall sind die Stabelemente
mit gebogenen Abschnitten oder Eckpunkten der Stäbe verbunden.
Die Stäbe können hierbei beispielsweise in S-Form
gebogen sein.
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In
einer anderen Ausführungsform sind die Stäbe in
V-Form gebogen und so über das Stabelement gelegt, dass
das Stabelement von innen in der Spitze des V mit den Stäben
verbunden ist.
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Vorzugsweise
sind das zweidimensionale Zwischenelement, die Zusatzstabelemente
und die Stabelemente aus dem gleichen Material, insbesondere aus
hierfür geeignetem Stahl. Sie können durch Schweißen
miteinander verbunden sein, beispielsweise durch Widerstandsschweißen.
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Die
notwendigen Daten für die Produktion des Bewehrungselements,
beispielsweise Geometriedaten, Bewehrungsdurchmesser, Stahlart und
dergleichen werden der Vorrichtung zur Herstellung des Bewehrungselements über
eine Netzwerkverbindung, über Datenträger oder
anderweitige Schnittstellen zur Verfügung gestellt. Diese
Daten können aus einem CAD-System kommen. Alternativ können die
Daten in Form von einzelnen Flächenbewehrungen und räumlichen
Bewehrungen übergeben werden. In diesem Fall muss die Anlagensoftware
der Vorrichtung zur Herstellung des Bewehrungselements aus den einzelnen
Komponenten die Daten für das räumliche Bewehrungselement
generieren.
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In
einer oder mehreren Richt- und Schneidanlagen werden zunächst
die Drähte, welche von einer Drahtspule abgespult werden,
gerade gerichtet und auf die gewünschte Länge
abgeschnitten. Die gerichteten und geschnittenen Drähte
können dann, abhängig davon, ob es Längs-
oder Querstäbe sind, in unterschiedlichen Magazinen zwischengepuffert und
bei Bedarf der Schweißanlage zugeführt werden. Diejenigen
zusätzlichen Stäbe, welche später ein
gitterträgerähnliches Element bilden, werden genauso erzeugt
und behandelt. Wenn die Schweißanlage bereit ist, ein neues
Bewehrungselement zu schweißen, werden die Stäbe
der Schweißanlage zugeführt. Die Richt- und Schneidanlage
kann mehrere Drähte parallel aufnehmen. Die Abspuleinrichtungen
können mit unterschiedlichen Durchmessern bestückt
sein. So können Stäbe unterschiedlicher Durchmesser
je nach Anforderung hergestellt werden, ohne dass die Anlage umgerüstet
werden muss.
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Zur
Herstellung der zweidimensionalen Bewehrungsmatte aus den wie zuvor
erläutert hergestellten Bewehrungsstäben werden
die Längs- und Querstäbe in der Schweißanlage,
beispielsweise durch Widerstandsschweißung, verschweißt
oder anderweitig verbunden. Bei diesem Vorgang werden nur solche
Kreuzpunkte miteinander verbunden, die für die Stabilität
und Transportierbarkeit der Matte notwendig sind. Hierdurch werden
bei der Herstellung Zeit und Energiekosten gespart.
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Gemeinsam
mit den Bewehrungsstäben, welche die Flächenbewehrung
bilden, das heißt das zweidimensionale Basiselement, werden
zusätzliche Stäbe, Zusatzstabelemente genannt,
an der Matte in geeigneter Weise befestigt, welche als Zwischenelemente
zur Bereitstellung einer dreidimensionalen Struktur dienen, das
heißt beispielsweise als Diagonalen einer gitterähnlichen
räumlichen Bewehrung. Die Stäbe sind somit eine
spezielle Ausführungsform von Zusatzstabelementen, die
eine spezielle Ausführungsform von Zwischenelementen sind.
Derartige Stäbe können zudem als Untergurte verwendet
werden. Diese Zwischenelemente weisen Zusatzstabelemente auf, die
durch Schweißen oder eine andere geeignete Verbindungsart
mit der im Herstellungsprozess entstehenden oder bereits teilweise
gefertigten oder bereits fertig gestellten Bewehrungsmatte verbunden
werden. Auch bei diesen Zusatzstabelementen werden nur solche Kreuzungspunkte
mit der Bewehrungsmatte verbunden, welche für die Fixierung,
Stabilität und Geometrie der gitterträgerähnlichen
Elemente auf der Matte notwendig sind.
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Je
nach Ausführungsform können die räumlichen
Bewehrungskomponenten beziehungsweise Gitterträger auf
unterschiedliche Weise hergestellt werden. Die zusätzlich
in die Bewehrungsmatte eingebrachten Zusatzstabelemente werden in
weiteren Schritten in Einzelstücke unterteilt, um entsprechendvereinzelte
Zusatzstabelemente in Form von Stäben (Gitterträgern)
zu erhalten. Die Schnitte erfolgen in individueller Länge,
je nach Höhe des zu erzeugenden gitterträgerähnlichen
Elements, jedoch immer in beidseitig gleichem Abstand zu dem angrenzenden
Verbindungspunkt des Stabelements. Die jeweiligen Stäbe
oder Stabenden werden aus der Matte heraus nach oben in die vertikale
oder in eine schräge Stellung zu dem zweidimensionalen
Basiselement gebogen und damit zu den Diagonalen beziehungsweise
Stäben, das heißt zu Gitterträgern.
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Alternativ
können die Zusatzstabelemente auch vor dem Einbringen in
die Matte, das heißt vor der Anbringung an das zweidimensionale
Basiselement auf ihre jeweiligen Längen zugeschnitten werden.
Nach der jeweiligen Platzierung auf der Bewehrungsmatte werden sie
alsdann aufgebogen.
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Es
besteht als weitere Alternative die Möglichkeit, dass in
der erfindungsgemäßen Vorrichtung sogleich nach
dem Richten der Drähte die Zusatzstabelemente für
die Zwischenelemente, das heißt die Diagonalen beziehungsweise
Gitterträger als Ganzes, das heißt als ein durchlaufendes
Element gebogen werden. Bei einer möglichen derartigen
Ausführungsform werden keine Teilstücke erzeugt.
Vielmehr wird das Zwischenelement als durchgehendes Stück gerichtet,
gebogen und erst dann mit dem zweidimensionalen Basiselement verbunden
und hieran fixiert. Dies kann gleichzeitig mit der Fixierung am Obergurt,
das heißt mit der Befestigung des Stabelements beziehungsweise
der Stabelemente erfolgen.
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Die
nach oben auskragenden aufgebogenen Enden der Zusatzstabelemente
beziehungsweise obere Bereiche der Zusatzstabelemente sind mit dem
Stabelement beziehungsweise den Stabelementen verbunden. Diese Stabelemente
kommen ebenfalls aus der zur erfindungsgemäßen
Vorrichtung gehörenden Richtanlage und dienen als Obergurt
für die gitterträgerähnlichen Elemente.
Sie werden mit diesen verschweißt oder durch ein anderes geeignetes
Verfahren verbunden.
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Es
besteht zudem die Möglichkeit, die Geometrie des erfindungsgemäßen
Bewehrungselements durch weitere Bearbeitungsschritte wie Schneiden,
Schleifen oder andere geeignete Verfahren den jeweiligen Gegebenheiten
anzupassen.
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Das
erfindungsgemäße Bewehrungselement hat den Vorteil,
dass die Gitterträger bereits mit der Bewehrungsmatte verbunden
sind. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass alle nachfolgenden
automatischen Prozesse extrem vereinfacht sind und entsprechende
Kosten für Personal und Maschinentechnik eingespart werden
können.
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Für
Doppelwände genügt es, wenn die besagten gitterträgerähnlichen
Elemente nur einachsig ausgeführt werden, da die Beanspruchung
auf dem Träger nur beim Transport und als Zugbelastung beim
Ausbetonieren auftritt.
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Alternativ
können zur Erzeugung der räumlichen Bewehrungskomponente
die Diagonalen als Ganzes und der Obergurt gleichzeitig mit der
Bewehrungsmatte in der Anlage gefertigt, miteinander verbunden und
erst dann auf dem zweidimensionalen Basiselement, das heißt
der Bewehrungsmatte platziert und fixiert werden. Zudem können
die Bewehrungsmatte und der Obergurt gleichzeitig gefertigt und
zugeführt werden und die Zwischenelemente beziehungsweise
Zusatzstabelemente in Form von Bügeln erzeugt werden, die
von oben auf die bereitgestellten Obergurte gestülpt werden
und auf der Ebene der Bewehrungsmatte mit ihren Enden an den Elementen
der Bewehrungsmatte fixiert werden. Zudem können auch am
Obergurt Fixierungen vorgenommen werden. Bei diesen, im Wesentlichen
V-förmig ausgeführten Zusatzstabelementen liegen
diese nicht mehr als Flanken am Ober- und Untergurt an, sondern
werden von oben auf den Obergurt aufgestülpt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Die Darstellung in
den Figuren ist zum Zwecke der besseren Übersicht sowie
zur Darstellung von entsprechenden Einzelheiten jeweils vergrößert
oder verkleinert sowie schematisch ausgeführt, so dass
insgesamt kein einheitlicher Maßstab eingehalten ist.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Bewehrungselements,
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2 eine
Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß 1,
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3 eine
Seitenansicht der Ausführungsform gemäß 1 in
Richtung des Pfeils A in 1,
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4 eine
Seitenansicht der Ausführungsform gemäß 1 in
Richtung des Pfeils B in 1,
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die 5A bis 9 Stadien
der Herstellung eines Teils einer ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bewehrungselements in unterschiedlichen
Ansichten,
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die 10A bis 14 Stadien
der Herstellung eines Teils einer zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bewehrungselements in unterschiedlichen
Ansichten,
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15A eine perspektivische Ansicht eines Teils einer
dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Bewehrungselements,
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15B eine Draufsicht der Darstellung gemäß 15A,
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15C eine Seitenansicht der Darstellung gemäß 15A,
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15D eine vergrößerte Schnittansicht
der Ausführungsform gemäß 15A,
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16A eine perspektivische Ansicht eines Teils einer
vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Bewehrungselements,
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16B eine Draufsicht der Darstellung gemäß 16A,
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16C eine Seitenansicht der Darstellung gemäß 16A,
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16D eine vergrößerte Schnittansicht
der Ausführungsform gemäß 16A.
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Die 1 bis 4 zeigen
eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Bewehrungselements. Dieses weist Längsstäbe 101 und
Querstäbe 102 auf, die zu einem zweidimensionalen
Basiselement eines Bewehrungselements in Form einer Bewehrungsmatte
zusammengefügt sind. Hierzu sind jeweils vier Längsstäbe 101 nebeneinander
gruppiert. An den mittleren Längsstäben 101 sind
als Zusatzelemente Stäbe 21 angebracht, die als
Zwischenelemente eine dreidimensionale Struktur bereitstellen. An
den von den Längsstäben 101 abgewandten
Enden der Stäbe 21 sind Stabelemente 40 angebracht.
Die Stabelemente 40 bilden einen sogenannten Obergurt des
Bewehrungselements und die Längsstäbe 101 und
Querstäbe 102 sind Bestandteil eines sogenannten
Untergurts des Bewehrungselements.
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Eine
erste Ausführungsform von Stäben 21 und
deren Ausbildung im Zuge eines Verfahrens zur Herstellung eines
Bewehrungselements wird anhand der 5 bis 9 verdeutlicht.
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5A zeigt
in einer Draufsicht zwei Längsstäbe 101,
die durch Querstäbe 102 verbunden sind. Auf den
Längsstäben 101 sind zwei durchgehende Stäbe 21 angebracht. 5B zeigt eine
entsprechende Schnittdarstellung und 5C eine
Vergrößerung der Schnittdarstellung gemäß 5B.
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Die
durchgehenden Stäbe 21 sind beziehungsweise werden
mittig zwischen zwei Querstäben 102 getrennt,
so dass sich eine Vielzahl von vereinzelten Stäben 21 ergibt,
die jeweils im Bereich eines Querstabs 102 mit dem entsprechenden
Längsstab 101 verbunden sind. Es versteht sich,
dass auch andere Schnittstellen möglich sind. Insbesondere kann
beispielsweise in der Mitte zwischen zwei Querstäben ein
Stück herausgetrennt werden, so dass die vereinzelten Stäbe 21 verkürzte
Längen haben. Die Enden der Stäbe 21 werden
aus der Ebene des zweidimensionalen Basiselements herausgebogen,
wie in den 6A und 6B dargestellt.
Eine entsprechende Draufsicht dieses Zustands ist in 7 dargestellt.
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8A zeigt,
wie ein Stabelement 40 mit den von dem zweidimensionalen
Basiselement abgewandten Enden der Stäbe 21 verbunden
ist. Eine entsprechende Schnittdarstellung ist in 8B dargestellt. 9 zeigt
eine entsprechende Draufsicht der Anordnung gemäß 8A und 8B,
das heißt des dreidimensionalen Bewehrungselements.
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Die 10A bis 14 zeigen
eine weitere Ausführungsform der Stäbe 21.
Bei dieser Ausführungsform sind auf jedem der beiden Längsstäbe 101 zwei
durchgehende Stäbe 21 angebracht. Eine Trennung
der Stäbe 21 erfolgt nicht mittig zwischen zwei Querstäben 102,
sondern in der Höhe jedes zweiten Querstabs 102,
wobei die Trennstellen des auf der Innenseite des Längsstabs 101 angeordneten
Stabs 21 gegenüber den Trennstellen des auf der
Außenseite des Längsstabs 101 angeordneten
Stabs 21 jeweils um einen Querstab 102 versetzt
sind. Beim Aufbiegen der Stabenden ergibt sich somit abwechselnd ein
innen liegender Bogen 21a und ein außen liegender
Bogen 21b. Die Enden der Bögen 21a und 21b werden
ebenfalls mit einem Stabelement 40 verbunden.
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Es
versteht sich, dass auch bei dieser Ausführungsform andere
Schnittstellen möglich sind. Insbesondere kann auch bei
dieser Ausführungsform ein Stück herausgetrennt
werden, so dass die vereinzelten Stäbe 21 verkürzte
Längen haben
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15A zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine
weitere Ausführungsform eines Stabes 21. Dieser
Stab 21 ist in aufeinander folgenden Bögen S-förmig
gebogen und an Längsstäben 101 sowie
einem Stabelement 40 befestigt. 15B zeigt
eine entsprechende Draufsicht und 15C eine
Seitenansicht dieser Ausführungsform. Eine Schnittansicht ist
vergrößert in 15D dargestellt.
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16A zeigt eine weitere Ausführungsform,
bei der, wie vergrößert in 16D dargestellt, ein
V-förmig gebogener Stab 21 über ein Stabelement 40 gestülpt
und an diesem befestigt ist, wobei die Enden des Stabes 21 mit
entsprechenden Längsstäben 101 verbunden
sind. Eine Draufsicht dieser Ausführungsform ist in 16B dargestellt und eine Seitenansicht in 16C.
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Zusammenfassung
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Ein
Bewehrungselement für eine Stahlbetonkonstruktion weist
ein zweidimensionales Basiselement und Zwischenelemente zur Bereitstellung
einer dreidimensionalen Struktur auf, wobei die Zwischenelemente
Zusatzstabelemente aufweisen, die mit dem zweidimensionalen Basiselement
verbunden sind, und wobei mehrere Stabelemente mit von dem zweidimensionalen
Basiselement abgewandten Bereichen der Zwischenelemente verbunden
sind. Die Zusatzelemente können als aufgebogene einzelne Stabelemente
oder in Form eines durchgehenden Stabelements ausgeführt
sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3942753
A1 [0003]
- - DE 10048104 A1 [0003]