DE102009057074A1

DE102009057074A1 - Vorgefertigtes Deckenbauelement

Info

Publication number: DE102009057074A1
Application number: DE200910057074
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl.-Ing. Habighorst
Original assignee: HOERSTER BETONWERK GmbH; Horster Betonwerk GmbH
Current assignee: HOERSTER BETONWERK GmbH; Horster Betonwerk GmbH
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2011-06-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein vorgefertigtes Bauelement für die Errichtung von Decken, mit einer Betonschale (1). Das erfindungsgemäße Deckenbauelement ist gekennzeichnet durch in die Betonschale (1) eingebettete, zueinander im Abstand angeordnete Spannbetonelemente (2). Vorzugsweise sind die Spannbetonelemente als Spannbetonstäbe (2) ausgebildet, wobei die Spannbetonstäbe (2) parallel im Abstand zu einander verlaufen, vorzugsweise parallel zueinander gegenüberliegenden Plattenrändern des Deckenbauelements.

Description

Die Erfindung betrifft ein vorgefertigtes, eine Betonschale aufweisendes Deckenbauelement.
Bekanntermaßen haben sich vorgefertigte Betondeckenbauelemente z. B. im Wohnungsbau bewährt. Mit ihrer Hilfe lassen sich Raumdecken schnell und kostengünstig errichten. Bekannte Deckenbauelemente bestehen aus einer Betonschale, von der nach oben Teile in die Betonschale eingebetteter Gitterträger vorstehen. Die Gitterträger dienen einerseits zur festen Anbindung einer ergänzend auf das Bauelement aufzutragenden Ortbetonschicht. Zum anderen bilden sie eine Bewehrung für die gesamte, aus der Betonschale und der Ortbetonschicht errichteten Decke.
Die Bewehrung durch die Gitterträger erfordert einen verhältnismäßig hohen Einsatz an Baustahl.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues vorgefertigtes Deckenbauelement zu schaffen, durch das sich Decken mit erhöhter Tragfähigkeit oder/und Spannweite bei verringertem Baustahleinsatz herstellen lassen.
Das diese Aufgabe lösende Deckenbauelement nach der Erfindung ist durch in die Betonschale eingebettete, zueinander im Abstand angeordnete Spannbetonelemente gekennzeichnet.
Gemäß der Erfindung werden beim Ausgießen der Betonschale des Deckenbauelements vorab hergestellte Spannbetonelemente in den Schalenbeton eingebettet. Durch die Vorspannung dieser eine Bewehrung bildenden Elemente lässt sich eine höhere Deckenbelastbarkeit mit weniger Aufwand an Stahlbewehrungsmaterial als bei Bewehrung durch Gitterträger erreichen. Der Aufwand für die separate Herstellung einzelner Spannbetonelemente ist gering im Vergleich zu dem Aufwand, der zur Herstellung der gesamten Betonschale als Spannbetonschale in einer Spannschalung erforderlich wäre.
Bei den Spannbetonelementen handelt es sich vorzugsweise um Spannbetonstäbe, die insbesondere parallel im Abstand zueinander verlaufen. Zweckmäßig erstrecken sich diese Spannbetonstäbe parallel zu einander gegenüberliegenden Platten rändern des Deckenbauelements, vorzugsweise über zwei Drittel bis zur gesamten Plattenlänge.
Die Spannbetonelemente sind zweckmäßig in einem Rasterabstand, d. h. konstantem Abstand zueinander angeordnet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ragen die Spannbetonelemente auf einer Seite der Betonschale mit einem Teil ihres Querschnitts aus der Betonschale heraus. Durch die von der Betonschale vorstehenden Spannbetonelemente kommt es vorteilhaft zur festen Anbindung einer auf die Betonschale aufgetragenen Ortbetonschicht.
Die bei Spannbetonbauelementen auftretenden Kriech- und Schwindverformungen lassen sich in einer bevorzugten Ausführungsform vorteilhaft derart nutzen, dass automatisch eine Selbstvorspannung entsprechend dem Eigengewicht der Betonschale entstehen.
Zweckmäßig weisen die Spannbetonelemente eine raue oder sogar strukturierte Oberfläche auf, welche eine feste Einbindung in den Schalen- oder/und Ortbeton fördert. Alternativ oder zusätzlich weiten sich die Spannbetonelemente im Querschnitt in den Beton der Schale hinein auf, so dass sie formschlüssig z. B. mit einem trapezförmigen Querschnitt darin verankert sind. Im letzteren Fall kommt es zu der genannten formschlüssigen Verankerung in der Betonschale.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Betonschale eine weitere Bewehrung mit sich quer zu den Spannbetonelementen erstreckenden Bewehrungsstäben. Die aus Stahl bestehenden Bewehrungsstäbe können mit den diese kreuzenden Spannbetonelementen verbunden sein, insbesondere mit in den Spannbetonelementen verlaufenden Stahlspannsträngen.
Bei der Herstellung der Spannbetonelemente können diese Bewehrungsstäbe unter Bildung eines mottenartigen Netzes bereits mit den in Beton einzubettenden Spannsträngen der Spannbetonelemente verbunden sein. Bei der Herstellung des Deckenbauelements wird dann die gesamte, aus miteinander verbundenen Spannbetonelementen und Bewehrungsstäben bestehende Matte komplett in den Beton der Betonschale eingebettet.
Vorzugsweise weisen die Spannbetonelemente jeweils nur einen einzigen Spannstrang auf.
Vorteilhaft kann bei einer weniger hohen Betonfestigkeit des Spannbetonelements zur Einleitung der Vorspannkraft an den beiden Enden je eine lokale Verstärkung, beispielsweise in Form einer Stahlhaube oder Glocke, angebracht sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Deckenbauelement zwei im Abstand zueinander angeordnete Schalen, die über Spannbetonelemente miteinander verbunden sind, wobei die Spannbetonelemente in beide Betonschalen hineinragen und darin eingebettet sind.
In das Deckenbauelement kann, beispielsweise am Rand, zusätzlich ein parallel zu den Spannelementen verlaufender Gitterträger eingebettet sein, der bei der Montage des Deckenbauelements als Halterung dient oder zusätzlich für eine lokale Steifigkeit sorgt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 bis 4 verschiedene Ausführungsbeispiele für Deckenbauelemente nach der Erfindung,
5 eine Detailansicht eines Deckenbauelements nach der Erfindung, und
6 bis 8 drei weitere Ausführungsbeispiele für Deckenbauelemente nach der Erfindung.
Ein in 1 im Querschnitt gezeigtes Deckenbauelement umfasst eine plattenförmige, rechteckige Betonschale 1, deren Breite in dem betreffenden Ausführungsbeispiel 2,50 m und deren Länge 8 m deren Dicke 16 cm beträgt.
In die auf einem Schalungsboden ausgegossene Betonschale 1 sind an ihrer Oberseite in 1 im Querschnitt sichtbare Spannbetonstäbe 2 mit einem zentralen Spannstrang 3 eingebettet. Der die Spannbetonstäbe 2 bildende Beton weist eine Druckfestigkeit von 60 Mpa auf, die Druckfestigkeit des Schalenbetons beträgt nur 20 Mpa. Der Spannstrang 3 besitzt einen Durchmesser von 12 mm und besteht aus normal festem Stahl mit einer Streckgrenze von 500 MPa. Die Quadratseitenlänge der im Querschnitt quadratischen Spannbetonstäbe 2 beträgt in dem betreffenden Ausführungsbeispiel 6 cm, der Abstand zwischen den zueinander parallelen Spannbetonstäben liegt bei 20 cm, wobei zwölf Stäbe nebeneinander liegen. Die Spannbetonstäbe erstrecken sich über die gesamte Länge der Betonschale 1.
An einander gegenüberliegenden Rändern der Betonschale 1 sind in die Betonschale 1 zu den Spannstäben 2 parallele Gitterträger 4 eingebettet, die über einen Teil ihrer Breite von der Betonschale 1 nach oben vorstehen. Die Gitterträger sind jeweils an den Enden angeordnet und 1,50 m lang. Senkrecht zu den Spannbetonstäben 2 erstrecken sich eine Querbewehrung bildende Bewehrungsstäbe 5, die in Plattenlängsrichtung im Abstand zueinander angeordnet sind.
Zur Herstellung des in 1 gezeigten Deckenbauelements wird die Betonschale 1 auf einem Schalungsboden gegossen, wobei eine Einbettung der vorab hergestellten, unter Zugspannung stehenden Spannbetonstäbe 2 in den Beton der Schale 1 erfolgt. Die Spannbetonstäbe 2 weisen eine raue Oberfläche auf, die mit dem abbindenden Schalenbeton eine feste Verbindung eingeht.
Neben den Spannbetonstäben 2 werden beim Gießen der Betonschale 1 auch die Bewehrungsstäbe 5 eingebettet, die vor dem Ausgießen des Betons im Abstand über dem Schalungsboden angeordnet werden. Die Gitterträger 4 lassen sich, wie auch die Spannbetonstäbe 2 in den noch flüssigen Schalenbeton eindrücken oder wie die Bewehrungsstäbe 5 vorab durch geeignete Halterungen an Ort und Stelle in der Einbettungsposition anordnen.
Bei der Verarbeitung der Deckenbauelemente unter Errichtung einer Decke wird auf die Oberseite ergänzend bis zu einer Höhe gemäß Linie 6 Ortbeton 7 (20 MPa) aufge tragen. Durch die in den Ortbeton hinein vorstehenden Spannbetonstäbe 2 wie auch die randseitig vorstehenden Gitterträger 4 wird eine feste Anbindung der Ortbetonschicht 7 an die Betonschale 1 erreicht. Die Spannbetonstäbe 2 sorgen für eine Bewehrung der gesamten durch die Deckenbauelemente und die Ortbetonschicht gebildete Decke.
Das Ausführungsbeispiel von 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel von 1 dadurch, dass in einem oder mehreren Bereichen der Betonschale 1 ein Paar 8 von zwei miteinander verbundenen Spannbetonstäben 2 angeordnet und der untere der Spannbetonstäbe 2 in den Beton der Betonschale 1 eingebettet ist. Die beiden miteinander verbundenen Spannbetonstäbe erhöhen die Belastbarkeit beim Transport, insbesondere bei Abladen von einem LKW, wobei sich eine andere Momentenbeanspruchung als im späteren Einbauzustand ergibt.
Zum anderen verbessert sich die Anbindung der Ortbetonschicht 7 an die Betonschale 1. Die randseitig angeordneten Gitterträger 4 können bei dem Ausführungsbeispiel von 2 entfallen.
Das Ausführungsbeispiel von 3 unterscheidet sich von den vorangehenden Ausführungsbeispielen dadurch, dass die die Spannbetonelemente kreuzenden Bewehrungsstäbe 4 nicht im Abstand zu den Spannbetonstäben 2 angeordnet, sondern mit diesen unter Bildung einer komplett in den Beton der Betonschale 1 eingebetteten Matte verbunden bzw. auf diese aufgesetzt sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel von 4 besteht eine solche Verbindung zwischen den die Querbewehrung bildenden Bewehrungsstäben 5 und den Spannbetonstäben 2 nicht nur an deren Außenseite sondern sogar unmittelbar mit dem zentralen Spannstrang 3 auf dessen Unterseite.
Schon bei der Herstellung der Spannbetonstäbe 2 können die diese kreuzenden Bewehrungsstäbe 5 mit den Spannsträngen 3 unter Bildung einer netzartigen Matte verbunden sein. Die dann daraus gebildete Matte aus den Spannbetonstäben 2 und Bewehrungsstäben 5 wird komplett in einem Arbeitsgang in die Betonschale 1 eingebettet bzw. auf die Schalung gelegt.
5 zeigt beispielhaft einen Spannbetonstab 2, dessen Oberflächenrauhigkeit bei 9 zur besseren Einbindung in die Betonschale 1 erhöht ist.
Aus 6 geht ein Deckenbauelement mit im Querschnitt trapezförmigen Spannbetonstäben 2a hervor, die aufgrund ihrer Aufweitung, d. h. der größeren Breite des Trapezes an der Unterseite, formschlüssig in der Betonschale 1 verankert sind. Die Spannkraft im Betonstab wirkt exzentrisch und führt zu einem Gewölbeeffekt, was die Tragkraft weiter erhöht.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das auf dem Ausführungsbeispiel von 2 aufbaut, aber abweichend von dem Ausführungsbeispiel von 2 eine zweite Betonschale 10 umfasst und eine sogenannte Hohldecke darstellt. Die Betonschalen 1 und 10 sind über das Paar 8 aus Spannbetonelementen 2 miteinander verbunden, indem jeweils eines der Spannbetonelemente des Paares in die Betonschale 1 bzw. Betonschale 10 eingebettet ist.
Das Ausführungsbeispiel von 7 weist ferner am Rand einen nicht korrosionsgeschützten Gitterträger 11 auf, der bei der Montage des Deckenbauelements als Halterung dienen kann.
8 zeigt Querbewehrungsstäbe 5, die in Spannbetonstäbe 2 vorab, d. h. beim Spannvorgang, integriert sind und bündig mit der Unterseite der Spannbetonstäbe abschließen.
Eine Fuge liegt über den Stäben bzw. ist nicht vorhanden.

Claims

Vorgefertigtes Bauelement für die Errichtung von Decken, mit einer Betonschale (1), gekennzeichnet durch in die Betonschale (1) eingebettete, zueinander im Abstand angeordnete Spannbetonelemente (2).
Deckenbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbetonelemente als Spannbetonstäbe (2) ausgebildet sind.
Deckenbauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbetonstäbe (2) im Abstand parallel zueinander und vorzugsweise parallel zu einander gegenüberliegenden Plattenrändern des Deckenbauelements verlaufen.
Deckenbauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spannbetonstäbe (2) über zwei Drittel bis zur gesamten Plattenlänge des Deckenbauelements erstrecken.
Deckenbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbetonelemente (2) in einem Rasterabstand zueinander angeordnet sind.
Deckenbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbetonelemente (2) auf einer Seite der Betonschale (1) auf der Oberseite der Betonschale (1) mit einem Teil ihres Querschnitts aus der Betonschale (1) herausragen.
Deckenbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbetonelemente (2) eine strukturierte Oberfläche aufweisen oder/und sich in den Beton der Betonschale (1) hinein unter formschlüssiger Verankerung in der Betonschale (1) aufweisen.
Deckenbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbetonelemente (2, 2a) einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
Deckenbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbetonelemente (2) jeweils nur einen einzigen Spannstrang (3) aufweisen.
Deckenbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonschale (1) eine Bewehrung mit sich quer zu den Spannbetonelementen (2) erstreckenden Bewehrungsstäben (5) aufweist.
Deckenbauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungsstäbe (5) mit den Spannbetonelementen (2) verbunden sind.
Deckenbauelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungsstäbe (5) mit Spannsträngen (3) der Spannbetonelemente (2) verbunden sind.
Deckenbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei im Abstand zueinander angeordnete Betonschalen (1, 10) vorgesehen sind, die über Spannbetonelemente (2) miteinander verbunden sind.
Deckenbauelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Betonschalen (1, 10) über wenigstens ein Paar (8) von Spannbetonstäben (2) miteinander verbunden sind.
Deckenbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbetonelemente 82) zur Einbindung in eine auf die Betonschale (1) aufgebrachte Ortbetonschicht (7) tiefer als in die Betonschale (1) vorgesehen sind.
Deckenbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in die Betonschale (1) an wenigstens einem Schalenrand ein zu den Spannbetonelementen (2) paralleler, aus der Betonschale (1) vorstehender Gitterträger (4, 11) eingebettet ist.
Deckenbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei Spannstahl der Spannbetonelemente (2) eine normalfeste Streckgrenze von 40 bis 55 MPa und/oder der Beton des Spannbetonelements (2) eine Druckfestigkeit von 25 bis 35 MPa aufweist.
Deckenbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Vorspannung berührenden Kriech- und Schwindverluste der Spannbetonelemente (2) zu einer Abtragung des Eigengewichts der (dann selbsttragenden) Betonschale (1) führen.
Deckenbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbetonelemente (2) jeweils an ihren Enden zur Einleitung von Druckkräften verstärkt sind.
Deckenbauelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung in Form einer Stahlhaube ausgebildet ist.
Verwendung eines vorgefertigten Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis (20) zur Errichtung von Betondecken.
Verfahren zur Herstellung eines vorgefertigten Deckenbauelements, bei dem eine Betonschale (1) gegossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Gießen der Betonschale (1) vorab hergestellte Spannbetonelemente (2) in die Betonschale (1) eingebettet werden.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbetonelemente (2) mit diese kreuzenden Bewehrungsstäben (5) verbunden werden und eine aus den Spannbetonelementen (2) und den Bewehrungsstäben (5) gebildete Matte komplett in den Beton der Betonschale (1) eingegossen wird.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die kreuzenden Bewehrungsstäbe (5) etwa bündig mit der Unterseite der Spannbetonelemente (2) abschließen.