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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stützen und lastkonstanten Halten von Gebäudeteilen, insbesondere von Bauwerken im Bestand aber auch neuzeitlichen Bauwerken.
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Viele Gebäude müssen im Zuge von Erhaltungs- und Umnutzungsmaßnahmen konstruktiv gesichert und verstärkt werden. Dabei spielt oft die Verspannung und Abstützung, z. B. von Mauerwerk, Stahlbeton und Holzkonstruktionen mit Stahlbauelementen und anderen Konstruktionsformen, eine große Rolle.
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Im Rahmen von verschiedenen Untersuchungen wurde deutlich festgestellt, dass solche Bauteile, z. B. infolge von Formänderungen, wie z. B. Feuchte- und Temperaturdehnungen, Kriech- und Relaxationsvorgängen, sowie dynamischen Beanspruchungen, den vom Tragwerkplaner vorgegebenen Spannungszustand nicht aufrechterhalten können. Darüber hinaus kann es u. a. aus den zuvor beschriebenen Prozessen zu extremen Spannungsschwankungen im lasteinleitenden Bereich kommen. Um beispielsweise Gewölbe zu sichern, werden derzeit Zugstangen bzw. Zug- und Druckstützen verwendet. Die Lastwechsel, die in diesen Sicherungselementen auftreten, können bis zum vollkommenen Spannungsabbau und damit bis zur Funktionslosigkeit dieser Bauteile und in der Regel zu einer deutlichen Veränderung des statischen Systems führen. Zudem können diese Lastwechsel bzw. Spannungsänderungen derzeit nur mit großem Aufwand gemessen werden. Üblich sind daher nur starre Stützverbindungen, die den heutigen Anforderungen in der Regel nicht mehr genügen.
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Aus der
US 2007/0094949 A1 ist eine Sicherungsvorrichtung zur Sicherung einer Abdeckung in einer Fensteröffnung bekannt, wobei die Sicherungsvorrichtung in Befestigungsstellen an gegenüberliegenden Seiten der Fensteröffnung eingreift. Die Sicherungsvorrichtung weist ein Rohr mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende auf, wobei ein Verbindungselement an dem ersten Ende des Rohres angeordnet ist. An dem Verbindungselement ist ein vorgeschnittenes Rohr befestigt, um in eine der Befestigungsstellen einzugreifen. An dem verbleibenden zweiten Ende des Rohres ist eine Endkappe starr mit dem Rohr verbunden. Innerhalb des Rohres ist eine Gewindewelle angeordnet und erstreckt sich von dem zweiten Ende durch die Endkappe hindurch. An der Gewindewelle ist ein Befestigungsrohr starr angeordnet und greift in die andere Befestigungsstelle. Auf der Gewindewelle ist zwischen der Endkappe und dem Trägerrohr eine Einstellmutter angeordnet, welche eine Position des Befestigungsrohres in Bezug auf das Rohr einstellt. Die Gewindewelle umfasst einen Schaft, welcher innerhalb des Rohres beidseitig in Längsrichtung der Gewindewelle von jeweils einer Schraubenfeder abgestützt ist.
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Die
US 2003/0089050 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Messen einer Anfangskrümmung eines Balkens mit einem Stützelement, welches an einem Balken einer Struktur positionierbar ist. Das Stützelement umfasst einen Laser-Empfänger zum Empfangen einer Laserreferenzebene an einer ersten Position, wenn das Stützelement an einem Ende des Trägers, und an einer zweiten Stelle positioniert ist, wenn das Stützteil an einem zentralen Bereich des Trägers positioniert ist. Die Anfangskrümmung des Balkens wird durch Bestimmen einer Differenz zwischen der ersten und zweiten Position auf dem Laserempfänger ermittelt. Ein freies Traggerüst weist einen in seiner Länge einstellbaren Stützabschnitt und einen positiven Anschlag zur Begrenzung der Ablenkung des Balkens in einer vorgegebenen Höhe auf, wobei die Ablenkung gleich der gemessenen Anfangskrümmung des Balkens ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Stützen und lastkonstanten Halten von Gebäudeteilen zu schaffen, die ständig die benötigte Kraft regelt, um die Spannungszustände, auch bei Schwankungen durch dynamische Beanspruchungen (z. B. kleine Erdbeben, Glockengeläut, Temperatur- und Feuchtewechsel, Windlasten), konstant zu halten und eine ständige und definierte Lastsituation garantiert.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, Baukonstruktionen (z. B. Gewölbe, Stützwände, Decken, Dachkonstruktionen) dauerhaft, auch bei Schwankungen durch kleine Erdbeben, Temperaturschwankungen und anderen Einflüssen, dauerhaft, in einem fest definierten Spannungszustand zu halten.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt
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1a und 1b: den Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit und ohne Schraffur,
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2: die Isometrie der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3a und 3b: ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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4: ein anderes Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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5: ein weiteres Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1a und 1b zeigen eine Vorrichtung zum Stützen und lastkonstanten Halten von Gebäudeteilen mit und ohne Schraffur. Sie zeigen ein Gehäuserohr 1, mit zwei innenliegenden Stangen 3 und 8, vorzugsweise Kolbenstangen. Das Gehäuserohr 1 ist auf der einen Seite verschlossen, beispielsweise durch einen angeschweißten Deckel. Dieser Deckel könnte auch in das Gehäuserohr 1 geschraubt werden. An der Seite des Deckels befindet sich eine erste Stange 3, die mit einer Zylinderschraube 10 im Gehäuserohr 1 befestigt ist. Auf der anderen Seite ragt die Stange 3 in eine Führungsscheibe 4 und wird in dieser durch ein Führungsband 12 gelagert. Auf der anderen Seite der Führungsscheibe 4 schließt sich die zweite Stange 8 an, sie ragt aus dem Gehäuserohr 1 raus. Die zweite Stange 8 wird durch eine Buchse 2 mit einem Flansch geführt. Im Ausführungsbeispiel ist die Buchse 2 eine Gewindebuchse. Die Gewindebuchse wird soweit in das Gehäuserohr 1 geschraubt, bis die Federn 6 auf die entsprechende Kraft eingestellt sind. Die erste Stange 3 wird von der Seite des Gehäuserohres 1 durch einen O-Ring 13 zum Deckel des Gehäuserohres 1 abgedichtet. Zwischen den beiden Stangen 3 und 8 ist die beispielsweise zylinderförmige Führungsscheibe 4 angeordnet, in die auf einer Seite die Stangen 8 verschraubt und mit einem Gewindestift 14 gesichert ist. Auf der anderen Seite ragt die Stange 3 in diese. Zwischen der Führungsscheibe 4 und dem Gehäuserohr 1, sowie der Stange 8 und der Buchse 2 sind zur Lagerung Führungsbänder 12 angeordnet. Eine Dichtung 11 verhindert das Austreten des Korrosionsschutz- und Schmiermittels aus dem Gehäuserohr 1. Der Abstreifer 9 schützt das Eindringen von Staub und Schmutz von der Stange 8 in die Buchse 2.
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Zwischen dem Gehäuserohr 1 und den Stangen 3 und 8 sind Federn 6 angeordnet, im Ausführungsfall sind dies Schraubentellerfedern, es können auch Druckfedern o. ä. sein. Zwischen der Buchse 2 und der einen Feder 6 liegen Scheiben 5, die im Ausführungsfall gehärtet sind, um beim Spannen der Federn 6 über die Buchse 2 ein Festfressen der Feder 6 an der Planseite der Buchse 2 zu verhindern. Das aus dem Gehäuserohr 1 herausragende Ende der zweiten Stange 8 wird in einem Anschluss, beispielsweise einer Ankerplatte 7 mit zylinderförmiger oder eckiger Aufnahme, für die zweite Stange 8 gehalten und mittels eines Gewindestiftes 14 fixiert.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der Isometrie. Das Gehäuserohr 1 mit angeschweißtem Deckel ist durch die Buchse 2, aus der die zweite Stange 8 herausragt, verschlossen, wobei das freie Ende der zweiten Stange 8 in der Ankerplatte 7 mit zylinderförmiger Aufnahme gehalten ist.
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Diese erfindungsgemäße Vorrichtung zum Stützen und lastkonstanten Halten von Gebäudeteilen wird kurz Spannkraftregler genannt. Ein Spannkraftregler regelt ständig die benötigte Kraft, um beispielsweise abgestützte Gewölbebögen dauerhaft, auch bei Schwankungen durch kleine Erdbeben, Temperaturschwankungen und anderen Einflüssen vorzuspannen. Anwendungsbeispiele für den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung, kurz eines Spannkraftreglers 15, ist in den 3 und 4 dargestellt. Der Spannkraftregler zeichnet sich durch zwei gekapselte Federn aus, die über Kopfplatten auf beiden Seiten direkt mit dem Gebäudeteil oder über die Verlängerungen verbunden sind. Es können somit sowohl Zug- als auch Drucklasten definiert auf einem Lastniveau gehalten bzw. nachgeregelt werden.
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Der Spannkraftregler kann in konstruktiv tragende Zug- und Druckelemente (z. B. Zuganker, Zugstützen und Druckstützen) eingebaut werden, um einen gleichmäßigen Spannungszustand in diesen Elementen bei statischen (z. B. Relaxation und Kriechen) und dynamischen Beanspruchungen (z. B. Schwingungen aus Erdbeben, Glockengeläut sowie Feuchte- und Temperaturdehnungen, Windlasten) über einen langen Zeitraum zu halten. In Abhängigkeit vom Anwendungsfall kann der Spannkraftregler sichtbar ins Tragsystem oder nicht sichtbar in einem Bauteil (z. B. Wandaussparung) eingebaut werden. Der Spannkraftregler ist in vorgegebenen Lastgrenzen regulierbar und kann, in Abhängigkeit von den objektspezifischen Verhältnissen, direkt oder nachträglich in das bestehende Tragsystem eingebaut werden. Die Lasteintragung aus diesem Tragsystem ins Umgebungsmaterial kann über eine Verbundwirkung mittels spezieller Verbundmörtel in das tragende Bauteil (z. B. Mauerwerkwand, Betonkonstruktion) oder über Kontaktanbindung (z. B bei Zug- und Druckelementen über Kopfplatten) erfolgen. Die Auswahl, die Dimensionierung und die äußere Gestaltung des Spannkraftreglers muss auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Wenn der Spannkraftregler 15 ins Mauerwerk mittels Verbundmörtel eingebaut werden soll, ist es vorteilhaft, die Oberfläche des Gehäuserohres 1 lamellenförmig auszudrehen.
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3a und 3b zeigen ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bzw. des Spannkraftreglers. Der Spannkraftregler 15 ist zum Stützen einer Wand zwischen einer ersten Verlängerung 16 und einer zweiten Verlängerung 17 angeordnet. Im Ausführungsfall sind beide Verlängerungen 16 und 17 aus einem Breitflanschträger mit beidseitig angeschweißten Platten hergestellt, sie können aber auch aus einem Rohr, einem Vollmaterial o. ä. sein.
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4 zeigt ein anderes Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bzw. des Spannkraftreglers. Hier wird der Spannkraftregler 15 zur Fixierung eines Gebäudeteiles eingesetzt.
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5 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel. Der Spannkraftregler kann mit einer Messeinrichtung, beispielsweise einer elektronischen Messeinrichtung 18, ausgestattet werden, die es erlaubt, den Spannungszustand in einem System langandauernd zu erfassen. Eine vereinfachte Messkontrolle ist aber auch über anbaubare mechanische Messeinrichtungen möglich. Zur Fixierung eines Gebäudeteiles an einer Stahlstütze ist ein beispielsweise u-förmiger Anschluss 19 mit einer Aufnahme für die zweite Stange 8 vorgesehen, zur Abstützung auf der anderen Seite ist eine Ankopplung 20 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuserohr
- 2
- Buchse
- 3
- erste Stange
- 4
- Führungsscheibe
- 5
- Scheibe
- 6
- Feder
- 7
- Ankerplatte
- 8
- zweite Stange
- 9
- Abstreifer
- 10
- Zylinderschraube
- 11
- Dichtung
- 12
- Führungsband
- 13
- O-Ring
- 14
- Gewindestift
- 15
- Spannkraftregler
- 16
- erste Verlängerung
- 17
- zweite Verlängerung
- 18
- elektronische Messeinrichtung
- 19
- Anschluss
- 20
- Ankopplung
