DE102009010764A1

DE102009010764A1 - Beton-Bauteil mit duktilem Verhalten

Info

Publication number: DE102009010764A1
Application number: DE200910010764
Authority: DE
Inventors: Kruno Stephan Thaleck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2010-09-09

Abstract

Die Erfindung gibt ein Beton-Bauteil mit duktilem Verhalten an, das ein für definierte Lasteinleitung gemäß vorgegebener Statik gewobenes Faserverbundgelege (2) und eine Betonmatrix (1) aus hochfester, insbesondere ultrahochfester, Betonmasse aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Beton-Bauteil mit duktilem Verhalten sowie die Anwendung bei dünnen Platten.
Bauteile aus bewehrtem Beton sind typisch hochsteife Bauelemente. Die Bewehrung und die Zuschlagstoffe sowie Zusatzstoffe der Betonmatrix werden unter Zugrundelegung statischer Erfordernisse bestimmt. Solche Beton-Bauteile sind typisch nicht-duktil, das heißt in keiner Weise verformbar. Duktilität ist jedoch erwünscht, da solche Bauteile ohne Zerstörung höhere Belastungen aufnehmen könnten. S. L. Burtscher hat einen duktilen Faserbeton vorgeschlagen (http:/www.betonbau.tuwien.ac.at/index.php?id=4931&type=98), bei dem in die Betonmatrix sogenannte Fasern mit Rissinitiatoren eingemischt werden, wobei es sich um gebogene Stahlfasern handelt, die etwa mittig Kunststoffplättchen tragen. Diese speziell ausgerüsteten Fasern sind zusätzlich zu den für Faserbeton an sich bekannten Fasern hinzugefügt. Die Herstellung der besonderen Fasern ist außerordentlich kompliziert und aufwändig. Ferner ist es unmöglich, dünne Bauteile herzustellen, also plattenförmige Bauteile mit einer Dicke, die jedenfalls wenige Zentimeter unterschreitet.
Es wurde auch bereits versucht, Stahlmatten zusätzlich zu Fasern in eine Hochleistungsbetonmatrix einzubetten. Sehr dünne plattenförmige Bauteile sind hierdurch nicht erreichbar, da die Stahlbewehrung eine Mindestüberdeckung benötigt.
Andererseits ist bereits versucht worden, Fasermatten aus insbesondere Kunststoffmaterial anstelle solcher Stahlmatten als Bewehrung zu verwenden. Derartige Faserbetonplatten können zwar dünner gestaltet werden, sind jedoch nicht duktil und daher hochempfindlich. Sie sind beispielsweise nur vertikal stehend transportierbar, da sie bei horizontalem Transport bereits durch das Eigengewicht brechen können.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beton-Bauteil mit duktilem Verhalten anzugeben, das insbesondere für dünne plattenförmige Bauteile, vor allem doppelt gekrümmte plattenförmige Bauteile, verwendbar ist.
Die Erfindung wird durch ein Beton-Bauteil mit duktilem Verhalten gelöst, das ein für definierte Lasteinleitung gemäß vorgegebener Statik gewobenes Faserverbundgelege und eine Betonmatrix aus hochfester, insbesondere ultrahochfester Betonmasse aufweist.
Die Erfindung wird durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche weitergebildet.
Ein solche Beton-Bauteil ist insbesondere für dünne, plattenförmige Bauelemente mit einer Dicke unter 1 cm verwendbar, ohne dass besondere Vorschriften hinsichtlich Transport und Verbauung erforderlich sind.
Insbesondere ist ein solches Beton-Bauteil auch bei Freiform-Betonplatten, d. h. doppelt gekrümmten plattenförmigen Betonteilen verwendbar.
Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein dünnes, plattenförmiges Betonbauteil gemäß der Erfindung.
Die Figur zeigt zum Einen eine Betonmatrix 1 aus hochfester Betonmasse, insbesondere ultrahochfestem Beton. Hierbei haben sich Festigkeitswerte vom Typ B85 und mehr bewährt.
Ferner ist in die Betonmatrix 1 ein Faserverbundgelege 2 eingebettet. Dieses Faserverbundgelege 2 ist hinsichtlich definierter Lasteinleitung gemäß vorgegebener Statik gewoben. Das Weben erfolgt dabei hinsichtlich der Kräfteanordnungen wie sie von der Statik vorgegeben sind, wobei die Kräfteanordnung gemäß einer finiten Elemente Berechnung bestimmt ist.
Wie dargestellt, besteht das Faserverbundgelege 2 aus in unterschiedliche Richtungen verlaufenden Fasern, beim Ausführungsbeispiel Fasern 3, 4, 5 und 6, die in unterschiedlichen Richtungen verlaufen. Beim Ausführungsbeispiel sind die Fasern paarweise senkrecht zueinander, wobei die Paare gegeneinander einen Winkel 7 einnehmen. Aber auch bei den einzelnen Paaren (Fasern 3 und 4 bzw. Fasern 5 und 6) können vom rechten Winkel abweichende Winkel vorgesehen sein, je nach der Berechnung.
Bei für Freiformarchitektur geeigneten dreidimensional geformten Beton-Bauteilen ist es ferner nicht erforderlich, dass die jeweiligen Fasern über das ganze Bauteil parallel verlaufen. Vielmehr können die jeweiligen Abstände durchaus örtlich variieren.
Wie das bei der Faser 5a angedeutet ist, kann es zweckmäßig sein, wenn einzelne der Fasern andere Stärken (Dicken oder Breiten) besitzen als andere. Wie bei der Faser 3a angedeutet, können solche Fasern über den Verlauf gesehen, auch variable Stärken besitzen. Dies gilt für alle Fasern 3, 4, 5 und 6.
Hinsichtlich der Betonmatrix 1 ist zu bemerken, dass mit höherfester Betonmasse der Betonmatrix 1 dünnere Platten erreichbar sind bei gleicher Festigkeit bzw. höherer Festigkeit bei gleicher Dicke, als bisher.
Zweckmäßig ist es sowohl bei der Betonmatrix 1 als auch bei dem Faserverbundgelege 2 darauf zu achten, dass nichtbrennbares Material verwendet ist.
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise können hochfeste, dünne Beton-Bauteile hergestellt werden, die duktiles Verhalten zeigen, also in für dickere Platten üblicher Weise transportiert und verbaut werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- http:/www.betonbau.tuwien.ac.at/index.php?id=4931&type=98 [0002]

Claims

Beton-Bauteil mit duktilem Verhalten, aufweisend ein für definierte Lasteinleitung gemäß vorgegebener Statik gewobenes Faserverbundgelege (2) und eine Betonmatrix (1) aus hochfester, insbesondere ultrahochfester Betonmasse.
Beton-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserverbundgelege (2) hinsichtlich der Kräfteanordnung gewebt ist.
Beton-Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kräfteanordnung gemäß einer finiten Elemente Berechnung bestimmt ist.
Beton-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserverbundgelege (2) in unterschiedliche Richtung verlaufende Fasern (3, 4, 5, 6) aufweist, wobei die Faserrichtung bzw. der Winkel (7) zwischen den einzelnen Fasern, und die Stärke der Fasern (5a, 3a) entsprechend der Statik bestimmt sind.
Beton-Bauteil nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Verlauf der Fasern (3, 4, 5, 6) in vier unterschiedlichen Richtungen.
Anwendung des Beton-Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für dünne, plattenförmige Beton-Bauteile, insbesondere doppelt gekrümmte Beton-Bauteile.