DE102012108593A1

DE102012108593A1 - Verbindungssystem zur Verbindung von Bauteilen aus Stahl und/oder Stahlbeton oder Spannbeton

Info

Publication number: DE102012108593A1
Application number: DE102012108593A
Authority: DE
Inventors: Ekkehart Mitschke; Axel Peine
Original assignee: Ingbuero Mitschke & Peine GbR Verkehrsbauplanung Vertretungsberechtigter Gesellschafter Ekkehart Mit; Ingenieurbuero Mitschke & Peine GbR Verkehrsbauplanung (vertretungsberechtigter Gesellschafter Ekkehart Mitschke 06846 Dessau and Axel Peine 06842 Dessau)
Current assignee: Ingbuero Mitschke & Peine GbR Verkehrsbauplanung Vertretungsberechtigter Gesellschafter Ekkehart Mit; Ingenieurbuero Mitschke & Peine GbR Verkehrsbauplanung (vertretungsberechtigter Gesellschafter Ekkehart Mitschke 06846 Dessau and Axel Peine 06842 Dessau)
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2013-03-21
Also published as: DE202011105714U1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungssystem zum Verbinden von Bauteilen aus Stahl und/oder Stahlbeton oder Spannbeton zur Herstellung von Bauwerken auf dem Gebiet des Hoch-, Tief- und Wasserbaus sowie des Brückenbaus. Ausgehend von den Nachteilen bekannter Lösungen soll ein Verbindungssystem geschaffen werden, das sich durch einen geringeren Materialeinsatz und Montageaufwand auszeichnet und für höhere mechanische Beanspruchungen geeignet ist. Als Lösung wird ein Linienverbinder, der sich über die gesamte Verbindungslänge der zu verbindenden Bauteile erstreckt, vorgeschlagen, der aus einem inneren Teil 3, 8 mit einem ersten Verbindungselement 5 und einem hohlprofilartigen äußeren Teil 4 mit einem zweiten Verbindungselement 6 besteht. Das innere Teil 3, 8 ist in das äußere Teil 4 einschiebbar. Das eine Teil 3, 8 ist mit einem ersten Bauteil 1 und das andere Teil 4 mit einem zweiten Bauteil 2 über zugehörige Verbindungselemente 5, 6 fest verbunden. Nach erfolgter Montage werden inneres Teil 3, 8 und äußeres Teil 4 stoffschlüssig mittels eingebrachter Vergussmasse 7 miteinander verbunden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungssystem zum Verbinden von Bauteilen aus Stahl und/oder Stahlbeton oder Spannbeton zur Herstellung von Bauwerken auf dem Gebiet des Hoch-, Tief- und Wasserbaus sowie des Brückenbaus.
Bekannt sind Verbindungssysteme, die aus einem inneren Ankerteil mit einem ersten Verbindungselement und einem hohlprofilartigen äußeren Ankerteil mit einem zweiten Verbindungselement bestehen. Die Verbindungselemente bzw. Ankerstäbe sind in das jeweilige Bauteil eingebettet. Die getrennt voneinander gefertigten Bauteile werden durch Verschieben in ihre endgültige Lage gebracht, wobei das innere Ankerteil im äußeren Ankerteil gehalten wird. Die Fugen zwischen den verbundenen Bauteilen werden mit einer Vergussmasse ausgefüllt.
Die Verbindungssysteme können horizontal oder vertikal im Bauwerk angeordnet werden. Aus der DE 2 551 827 A1 ist ein Linienanker bekannt, der aus einer im Querschnitt C-förmigen Profilschiene mit offenem Schlitz besteht, die in einem Betonteil befestigt ist. Das andere anzuschließende Bauteil ist mit einer Hammerkopfschraube ausgerüstet, deren Kopf in der Führung der Schiene form- und kraftschlüssig gehalten wird.
In der DE 10 2008 022 180 B3 ist eine Anordnung zur Ausbildung einer Rahmenecke einer WIB-Brücke beschrieben. Nachteilig ist die Fertigstellung der Rahmenecke mittels Ortbeton nach dem Querverschub in der Einbaulage. Dies erfordert viel Zeit und bedingt viel Einschränkung des Fahrbetriebes und hat somit hohe Aufwendungen für Behelfsbrücken zur Folge.
Bekannt ist eine Rahmeneckverbindung ( DE 196 29 029 A1 ) zwischen Fertigteil- und örtlich hergestellten Elementen. Die vorbereiteten Rahmenstile und der Rahmenriegel werden durch Querverschub in die Position gebracht und durch Anker miteinander verbunden. Die Fuge zwischen den Bauteilen sowie die Umhüllung der Anker werden mittels einer Schnellvergussmasse gefüllt. Die Anker sind in einer eigens dafür hergestellten Konstruktion integriert und werden nach dem Erhärten der Schnellvergussmasse verspannt. Die übertragbaren Beanspruchungen sind durch die Anker aufgenommen, die an eigens dafür eingebaute Verankerungsplatten befestigt sind. Diese Verankerungsplatten wiederum sind kraft- und formschlüssig mit dem Riegel und dem Rahmenstil zu verbinden. Zur Herstellung solcher Verbindungen sind hohe Aufwendungen notwendig. Aus diesem Grund wurde auf die Anordnung einer zweiten Ankerreihe an der Vorderseite der Rahmenstile verzichtet. Hier gibt es keine durchgehende Bewehrung. Kritisch ist die Verfüllung der durch die Konstruktion bedingten Hohlräume mit Schnellvergussmasse, da Vergussmassen im Regelfall nur bis zu einer Dicke von 3 cm zugelassen sind. Das Verfüllen der Hohlräume mit üblichen Betonen hätte die gleichen Verzögerungen im Bauablauf zur Folge, wie dies bei anderen Herstellungsvarianten der Fall ist.
Bekannt sind auch ankerartige Montageverbindungen welche durch Bolzen, Stäbe, Spannglieder oder auch Bewehrung hergestellt werden. Ihnen ist überwiegend gemein, dass die Lage der Verbindungselemente der Richtung der Hauptspannung folgt. Ausnahme bilden Bolzen, die auf Lochleibung und Abscheren folglich orthogonal zur Bolzenachse beansprucht werden. Diese Verbindungen sind sehr aufwendig herzustellen und benötigen eine unbedingte Passgenauigkeit. Insbesondere bei der Verbindung langer Bauteile erweist sich die temperaturabhängige Länge der zu verbindenden Bauteile gegenüber z.B. den feststehenden Gründungskörpern als äußerst nachteilig. Verbindungen, die orthogonal zu ihrer Längsrichtung beansprucht werden, werden vorzugsweise durch Schweißverbindungen hergestellt. Neben der dafür erforderlichen Zeit und des damit verbundenen notwendigen Aufwandes an Technik und Personal stellen die Fragen der Zugänglichkeit der Verbindungsstelle zu dessen Herstellung und die Prüfbarkeit der Schweißnahtverbindung weitere Anforderungen, welche die Herstellung beeinflussen. Mit den bekannten Montageverbindungen können Bauteile wie Riegel, Stützen, Platten, Scheiben, Wände, Gewölbe und/oder Gründungen zu kraft- und formschlüssigen Bauwerken zusammengefügt werden, wobei die Höhe der Beanspruchung der Verbindung ganz wesentlich von der Anzahl und der Güte der Verbindungselemente abhängt. Die zur Verfügung stehenden Montageverbindungen erfordern meist eine nachfolgende Umhüllung bzw. Beschichtung der Verbindungsstelle, um eine dauerhafte konstruktive Lösung herzustellen.
Bei der Herstellung von Bauwerken, insbesondere beim Ersatz von Bauwerken in vorhandenen Beständen, sind aus Gründen laufender Produktion oder verkehrlicher Relevanz oftmals Verbindungen erforderlich, die eine möglichst geringe Beeinträchtigung der Funktion zulassen und die zeitlichen Beeinflussungen minimieren. Naturgemäß finden die meisten solcher Verbindungen im Verkehrswegebau Anwendung. Neben Funktion und Zeit kommt hier der Belastbarkeit und der Geometrie besondere Bedeutung zu. Insbesondere die Forderung nach der Beschränkung der Tragwerksverformung unter Verkehrslasten führt zunehmend zur Herstellung von semiintegralen und integralen Bauwerken, wie z.B. Rahmentragwerken. Neben diesen neuen Anforderungen werden solche Bauwerke mit möglichst wenigen bzw. ohne Fugen, Lagern und Fahrbahnübergängen ausgebildet und zeichnen sich daher als besonders robuste Tragwerke aus.
In der DE 27 00 089 A1 ist eine klauenförmige Hohlprofilumschließungskonstruktion beschrieben, welche mit endverstärkten Verbindungselementen versehen ist. Diese endverstärkten Verbindungselemente werden als Einzelstäbe oder Stabgruppen ausgeführt und vorzugsweise vertikal im Bauwerk eingebaut. Nachteilig ist die gesonderte Herstellung eines Klauenprofiles für diese Verbindungsform sowie die Ausbildung der Verbindungsstellen mit Einzelstäben oder Stabgruppen, da die übertragbaren Kräfte begrenzt bleiben und die Hohlräume zwischen den Verbindungselementen durch die Kopfverstärkung dieser Elemente zwangsweise entsprechend groß werden, womit die Dicke des Vergussmörtels größer als zugelassen ausgeführt werden müsste.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungssystem zum Verbinden von Bauteilen aus Stahl und/oder Stahlbeton oder Spannbeton zu schaffen, das sich durch einen geringeren Materialeinsatz und Montageaufwand auszeichnet und für höhere mechanische Beanspruchungen geeignet ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 16.
Das Verbindungssystem zur Verbindung von Bauteilen aus Stahl und/oder Stahlbeton oder Spannbeton mittels mindestens einem Linienverbinder ist zur Montage von Wandelementen oder Rahmenecken zu kompletten Bauwerken auf dem Gebiet des Tief- und Wasserbaus sowie des Brückenbaus zur Übertragung orthogonal zur Achse des Linienverbinders wirkender vertikaler und horizontaler Kräfte in ihrer Gesamtheit von einem Bauteil in das andere Bauteil kontinuierlich über die gesamte Länge des Linienverbinders bestimmt.
Gemäß einer ersten Ausführung besteht der Linienverbinder mindestens aus einem inneren Teil mit einem ersten Verbindungselement und einem hohlprofilartigen äußeren Teil mit einem zweiten Verbindungselement. Das innere Teil ist in das äußere Teil einschiebbar, wobei das eine Teil mit einem ersten Bauteil und das andere Teil mit einem zweiten Bauteil fest verbunden ist. Das äußere Teil besitzt einen sich über die gesamte Länge erstreckenden Schlitz, um das Einschieben zu ermöglichen.
Das innere Teil ist über ein zugehöriges Verbindungselement mit dem entsprechenden Bauteil fest verbunden bzw. in diesem eingebettet. Das äußeres Teil kann entweder ebenfalls mit anderen, zweiten Bauteil verbunden sein oder bei einer Ausführung der Bauteile aus Stahl kann dieses hohlprofilartige äußere Teil direkt am Bauteil aus Stahl, z.B. einem Stahlträger oder Doppel-T-Träger, über eine Schweißverbindung befestigt sein. Bei dieser zweiten Ausführung kann das Bauteil auch aus mehreren vertikal nebeneinander angeordneten Stahlprofilen bestehen, die z.B. als Tragkonstruktion in das Erdreich eingerammt sind. Das hohlprofilartige äußere Teil ist in diesem Fall seitlich an einer oder beiden nach oben zeigenden Stirnseiten der Stahlprofile angeschweißt. Vorzugsweise können mehrere hohlprofilartige äußere Teile parallel zueinander beabstandet angeordnet sein. Das innere Teil, das in das äußere Teil einschiebbar ist, besitzt auf jeden Fall ein Verbindungselement, das mit dem zugehörigen Bauteil verbunden ist. Das zugehörige Bauteil kann aus Stahl oder Stahlbeton oder Spannbeton bestehen. Bei einer Ausführung aus Stahl ist das innere Teil vorzugsweise durch Schweißen mit diesem verbunden.
Das jeweilige Verbindungselement ist als plattenförmiger Abschnitt, mit oder ohne Unterbrechungen, ausgeführt oder besteht aus mehreren beabstandet zueinander linienförmig angeordneten Befestigungselementen.
Über das oder die zugehörigen Verbindungselement(e) sind, nach erfolgter Montage inneres Teil und äußeres Teil stoffschlüssig mittels eingebrachter Vergussmasse miteinander verbunden. Der Linienverbinder erstreckt sich über die gesamte Verbindungslänge der zu verbindenden Bauteile, die eine Länge von mehreren Metern aufweisen. Der im äußeren Teil angeordnete, durchgehende Schlitz ist so angeordnet, dass nach dem Einschieben des Bauteils mit dem inneren Teil zwischen beiden Bauteilen möglichst nur ein geringer Abstand verbleibt. Hierzu ist das hohlprofilartige äußere Teil im oder am zugehörigen Bauteil so angeordnet, dass nach der Montage der beiden Bauteile zwischen den benachbarten Flächen ein Freiraum oder eine Fuge von bis zu 15 cm verbleibt, die im Endzustand der Montage mit einer Vergussmasse ausgefüllt wird.
Der Freiraum ist u.a. abhängig von der Größe und Ausführung des zu errichtenden Bauwerkes.
Das Hohlprofil kann als zwei-, drei-, oder vierseitiges Profil ausgebildet sein. Die Verbindungselemente für die zu verbindenden Bauteile erstrecken sich über die gesamte Länge von innerem bzw. äußerem Teil. Sie können auch Unterbrechungen aufweisen, um eine bessere Befestigung im Beton zu ermöglichen.
Die Dimensionierung des Linienverbinders wird der Größe der zu übertragenden Beanspruchungen angepasst. Herstellungsungenauigkeiten der zu verbindenden Bauteile können über die eingebrachte Vergussmasse ausgeglichen werden. Die Vergussmasse ist metallurgischer, hydraulisch gebundener oder chemisch verfestigender Art und wird durch Vergießen oder Verpressen eingebracht.
Bei Ausführung des inneren Teils als Hohlprofil wird der Innenraum des Profils durchgehend mit Vergussmasse verfüllt, über die nach dem Aushärten die Kraftübertragung erfolgt. Mit dem Einbringen und Erhärten ist eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt. Durch Einbau von mindestens zwei nebeneinander angeordneten Linienverbindern an einer Verbindungsstelle im Bauwerk lassen sich neben vertikalen und horizontalen Kräften auch Momente übertragen. Die Kraftübertragung erfolgt ausschließlich über eine stoffschlüssige Verbindung.
Durch die Anordnung mehrerer Linienverbinder an einer Verbindungsstelle können biegesteife Verbindungen hergestellt werden. Die Größe der übertragbaren Kräfte eines Linienverbinders ergibt sich aus der zur Lastabtragung heranzuziehenden Breite des Vergussmörtels über die gesamte Länge des Linienverbinders. Diese heranziehbare Breite des Vergussmörtels ergibt sich aus der Größe der eingesetzten inneren und äußeren Teile. Die Belastbarkeit der Verbindung kann durch entsprechende Profilauswahl an die Bauaufgabe angepasst werden. Problemlos kann aufgrund der Vielzahl an einsetzbaren Querschnittsformen für die Hohlprofile auf die jeweils auftretenden Belastungen des Bauwerks reagiert werden. Die Fuge zwischen innerem und äußerem Teil bleibt immer im Toleranzbereich der vom Verguss- oder Verpressmörtel abhängigen Dicken. Der Verguss- oder Verpressmörtel wird linienförmig über die gesamte Länge des Linienverbinders beansprucht.
Insbesondere bei der Herstellung von Rahmentragwerken ist die horizontale Verwendung von Linienverbindern vorteilhaft. Die Anordnung der Verbindungsstelle kann im Rahmenstil erfolgen, so dass die Rahmenecken in üblicher Weise hergestellt werden können, wobei die Schutz- und Deckschichten der Oberseite fertiggestellt sind, um eine schnelle Nutzung zu ermöglichen und dass die Verbindung selbst durch Vergießen oder Verpressen auch bei geringer Fugengröße unkompliziert, schnell und sicher erfolgt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass der Rahmenstil zum Zeitpunkt des Querverschubes als Querverschubbahn genutzt werden kann, wodurch sich die Montagekosten erheblich reduzieren lassen.
Die Verankerung der Verbindungselemente in den zu verbindenden Bauteilen kann durch auf das jeweilige Verbindungselement aufgeschweißte Dübel, Bolzen, Profilstäbe, Bleche oder Bewehrungseisen erfolgen. Möglich ist auch ein direktes Anschweißen an Konstruktionsteile des herzustellenden Bauwerkes, wie dies beispielsweise bei einer Walzträgerin-Betonbauweise der Fall ist, wo das Verbindungsteil am Walzträger angeschweißt wird. Eine weitere Möglichkeit zur Verankerung der Verbindungselemente in den zu verbindenden Bauteilen besteht darin, dass die Verbindungselemente Öffnungen zur Aufnahme von Bewehrungsteilen besitzen.
Die Außenseite des inneren Teils und die Innenseite des äußeren Teils können profiliert sein, wodurch eine bessere Kraftübertragung ermöglicht wird.
Zwischen den Berührungsflächen von Außenseite des inneren Teils und Innenseite des äußeren Teils kann auch eine Gleitschicht vorgesehen sein.
Im unteren Bereich des als Hohlprofil ausgebildeten inneren Teils sind vorzugsweise Öffnungen zum Durchströmen von Vergussmasse angeordnet.
Außerdem kann das erste Verbindungselement des inneren Teils Entlüftungsschlitze aufweisen, die so angeordnet sind, dass sich diese im Bereich der Trennfuge zwischen den zu verbindenden Bauteilen befinden.
Nach erfolgter Montage der zu verbindenden Bauteile ist sowohl der Freiraum zwischen innerem und äußerem Teil als auch der Innenraum des Hohlprofiles mit Vergussmasse ausgefüllt. Es ist eine stoffschlüssige Verbindung erreicht.
Es können auch mehrere identische Teile in parallelen Abständen zueinander in den zu verbindenden Bauteilen eingebettet sein, derart, dass diese während der Montage der Bauteile als Verschubbahn nutzbar sind.
Eine weitere Ausführungsvariante besteht darin, mehrere innere und äußere Teile in parallelen Abständen in dem einen der zu verbindenden Bauteile einzubetten. In dem anderen, benachbarten Bauteil werden identische innere und äußere Teile spiegelbildlich angeordnet. Die Teile sind so im Beton eingebettet, dass jeweils zwei benachbarte Bauteile miteinander verbindbar sind. Diese Ausführung ermöglicht auch eine Verbindung von Bauteilen in vertikaler Richtung.
Die Verbindungselemente für die Teile können so im jeweiligen Bauteil angeordnet sein, dass die inneren und äußeren Teile jeweils die Verbindungsfläche des Bauteils überragen.
In den Fällen, wo nur eine kleine Fuge zwischen den zu verbindenden Bauteilen gewünscht wird, ist das äußere Teil vollständig im zugehörigen Bauteil eingebettet, derart, dass nur der Schlitz frei zugänglich ist.
Bei einer Ausführung des ersten Bauteils als Walzträger-im-Beton-Konstruktion, wie dies z.B. im Brückenbau der Fall ist, wird das Verbindungselement des inneren Teils mit dem Walzträger durch Schweißen verbunden.
Die vorgeschlagene Erfindung ermöglicht eine optimale Ausnutzung der Materialeigenschaften der eingesetzten Baustoffe, wodurch sich Materialeinsparungen von bis zu 20% erzielen lassen. Die Montagezeit und -aufwand können im Vergleich zur bisherigen Bauweise um bis zu 40 % reduziert werden.
Wesentlicher Vorteil sind jedoch die extrem hohe Belastbarkeit und längere Lebensdauer des Verbindungssystems innerhalb von Bauwerken.
Die Erfindung soll nachstehend näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen
1 das Verbindungssystem in vereinfachter isometrischer Querschnittsdarstellung,
2 eine erste Ausführungsvariante eines Linienverbinders in vereinfachter Querschnittsdarstellung,
3 eine zweite Ausführungsvariante eines Linienverbinders in vereinfachter Querschnittsdarstellung,
4 eine dritte Ausführungsvariante eines Linienverbinders in vereinfachter Querschnittsdarstellung,
5 eine vierte Ausführungsvariante eines Linienverbinders in vereinfachter Querschnittsdarstellung,
6 eine fünfte Ausführungsvariante eines Linienverbinders in vereinfachter Querschnittsdarstellung,
7 eine sechste Ausführungsvariante eines Linienverbinders in vereinfachter Querschnittsdarstellung,
8 die Montageschritte für ein Verbindungssystem mit innerem Teil als Vollprofil,
9 die Montageschritte für ein Verbindungssystem mit innerem Teil als Hohlprofil,
10 ein Rahmentragwerk mit dem erfindungsgemäßen Verbindungssystem,
11 einen Schnitt gemäß der Linie F-F in 10 und
12 den Ausschnitt G in 10 in vergrößerter Darstellung.
13 eine weitere Ausführung für Stahlprofile als Explosionsdarstellung,
14 ein aus Stahlprofilen gemäß 13 errichtetes Tragwerk in perspektivischer Darstellung und
15 eine Rahmenecke mit Stahlprofilen gemäß 13 und 14, als vereinfachte Schnittdarstellung.
Das in der 1 gezeigte Verbindungssystem besteht aus einem inneren Teil 3 und einem äußeren Teil 4, die jeweils mit einem Verbindungselement 5, 6 verbunden sind. Das erste Verbindungselement 5 ist mit dem inneren Teil 3 und das zweite Verbindungselement 6 mit dem äußeren Teil 4 verbunden. Inneres Teil 3 und äußeres Teil 4 mit ihrem zugehörigen Verbindungselement 5 bzw. 6 bilden einen sogenannten Linienverbinder. Die beiden Teile 4, 3 erstrecken sich über die gesamte Länge oder Breite des jeweiligen Bauteils 1 oder 2, wie in 1 gezeigt. Der äußere Teil 4 besitzt einen sich über die gesamte Länge erstreckenden Schlitz 4a (2 bis 7), der gegenüberliegend zum zweiten Verbindungselement 6 angeordnet ist. Schlitz 4a und Verbindungselement 6 liegen auf einer gemeinsamen vertikalen Linie.
Der äußere Teil 4 ist rohrförmig, mit kreisrundem Querschnitt ausgeführt und zusammen mit dem zugehörigen Verbindungselement 6 im Bauteil 2 eingebettet, derart, dass der Schlitz 4a bündig mit der Oberseite des Bauteils 2 abschließt und frei zugänglich ist. Der innere Teil 3 ist als Hohlprofil mit kreisrundem Querschnitt ausgeführt, wobei dessen Verbindungselement 5 im anderen Bauteil 1 eingebettet ist, derart, dass der innere Teil 3 um einen definierten Abstand die Verbindungsfläche des Bauteils 1 überragt. Dieser Abstand ist so bemessen, dass der innere Teil 3 problemlos in den äußeren Teil 4 eingeschoben werden kann und der Spalt zwischen den benachbarten Flächen der zu verbindenden Bauteile 1, 2 möglichst gering ist.
Nach dem Einschieben des in 1 gezeigten oberen Bauteils 1 in das untere Bauteil 2 und Erreichen der gewünschten Endposition werden die Fugen zwischen den beiden Teilen 4 und 3 sowie zwischen den beiden Verbindungsflächen der Bauteile 1 und 2 sowie der zentrale Hohlraum des inneren Teils 3 durch Vergießen oder Verpressen mittels einer Vergussmasse 7 ausgefüllt und dicht verschlossen, wie in 9 (Abb. e) zu sehen.
Nach dem Aushärten der Vergussmasse sind die beiden Bauteile 1 und 2 stoffschlüssig miteinander verbunden. Das fertige Verbindungssystem kann nunmehr hohen mechanischen und auch dynamischen Belastungen ausgesetzt werden. Die Pfeile 20 geben die Hauptbelastungsrichtung an. Die Übertragung der Beanspruchungen erfolgt über die gesamte Länge bzw. Breite des Linienverbinders.
In den 2 bis 6 sind verschiedene Ausführungsvarianten von Linienverbindern als vereinfachte Querschnittsdarstellung gezeigt. Dabei sind in Abbildung a der innere Teil 3 bzw. 8 und in Abbildung b der äußere Teil 4 jeweils mit den zugehörigen Verbindungselementen 5 und 6 dargestellt. Die dritte Abbildung c zeigt die beiden Teile 3 bzw. 8 und 4 im ineinander eingeschobenen Zustand.
Gemäß der in 2 gezeigten Ausführung haben die beiden Teile 6, 8 einen kreisförmigen Querschnitt. Der Teil 8 ist als Vollprofil ausgeführt.
In den 3 bis 6 ist der innere Teil 3 als Hohlprofil mit unterschiedlichen Querschnittsformen gezeigt. Der korrespondierende äußere Teil 4 besitzt die gleiche Querschnittsform. In 3 sind diese als zweiseitiges, in 4 als dreiseitiges, in 5 als vierseitiges (orthogonal) und in 6 als vierseitiges (diagonal) Hohlprofil dargestellt.
Die sich in Längsrichtung erstreckenden Verbindungselemente 5, 6 der Teile 3, 4 können je nach Anwendungsfall unterschiedlich ausgebildet sein.
In 7 ist eine bevorzugte Ausführung mit einem hohlprofilartigen inneren Teil 3 gezeigt. Die Abbildung a zeigt das innere Teil 3 und die Abbildung b einen Schnitt gemäß der Linie A-A in a. In der Abbildung c ist das äußere Teil dargestellt und in Abbildung d ein Schnitt gemäß der Linie B-B in Abbildung c.
Besonderes Merkmal dieses Teils 3 ist die Anordnung von Öffnungen 9 im unteren Bereich, über die Vergussmasse in den Freiraum zwischen den beiden Teilen 3, 4 gelangt.
Die Zuführung der Vergussmasse erfolgt unter Druck über die beiden endseitigen Öffnungen des inneren Teils 3 in den zentralen Hohlraum und verteilt sich gleichmäßig über die Öffnungen 9 im unteren Bereich und füllt die Fuge bzw. den Freiraum zwischen den beiden Teilen 3, 4 aus. Mit zunehmender Füllmenge steigt die Vergussmasse beidseitig kontinuierlich an, bis der Hohlraum zwischen innerem und äußerem Teil 3, 4 ohne Lufteinschlüsse gefüllt ist. Erforderlichenfalls können im Verbindungselement 5 des inneren Teils 3 noch Entlüftungsbohrungen 11 angeordnet sein, damit während des Füllvorganges die Luft vollständig entweichen kann und Lufteinschlüsse vermieden werden.
Als Alternative besteht auch die Möglichkeit, das obere Verbindungsbauteil 1 nach dem Vergießen bzw. Verpressen der Vergussmasse 7 abzusenken, um somit die Fuge zwischen den zu verbindenden Bauteilen 1, 2 zu entlüften.
Insbesondere bei langen Bauteilen mit Linienverbindern ist die in 7 gezeigte Ausführung von Vorteil, da die Fließfähigkeit bzw. Viskositäten geeigneter Vergussmassen begrenzt ist.
Erst wenn die Fuge zwischen den beiden Teilen 3, 4 und der Hohlraum des inneren Teils 3 mit Vergussmasse vollständig gefüllt sind, erfolgt das Verfüllen der Fuge zwischen den beiden Bauteilen 1, 2.
Diese Ausführungsvariante ist besonders für vertikale und horizontale Beanspruchungen geeignet. Bei auf Zug beanspruchten Linienverbindern kann die Formstabilität des äußeren Teils 4 noch durch zusätzliche Aussteifungen 10 erhöht werden.
Sowohl Vergussmassen bzw. Verpressmörtel und geeignete Verfahren zum Einbringen dieser in Hohlräume sind auf dem Gebiet des Spannbetonbaus bekannt und können hier ebenfalls zum Einsatz kommen.
In 8 ist der Montageablauf für das Verbindungssystem gezeigt. Wie in den Abbildungen a und b gezeigt, werden zuerst die Teile 8 und 4 im jeweiligen Betonbauteil 1 bzw. 2 befestigt. Das Verbindungselement 5 des inneren Teils wird im Beton des zugehörigen Bauteils 1 eingebettet, wobei der aus Vollprofil bestehende Teil 8 geringfügig übersteht (Abb. a).
Das äußere Teil 4 ist nahezu vollständig im zugehörigen Bauteil 2 eingebettet, wobei lediglich der Schlitz 4a frei zugänglich ist (Abb. b).
Abbildung c zeigt den Einschubvorgang, wobei das Bauteil 1 durch langsames Einschieben des inneren Teils 8 entlang des Schlitzes 4a in den äußeren Teil 4 mit dem zweiten Bauteil 2 verbunden wird. Der Pfeil 15 kennzeichnet die Verschubrichtung von Bauteil 1. Im Verbindungselement 5 sind in Höhe der Fuge zwischen den Bauteilen Entlüftungsöffnungen 11 angeordnet. Die Zuführung der Vergussmasse 7 erfolgt von einer Längsseite über die zwischen den Bauteilen 1, 2 gebildete Fuge, wie in Abb. d zu sehen. Die Vergussmasse 2 gelangt dann in die Fuge zwischen den beiden Teilen 4, 8, wobei der innere Teil 8 von der Vergussmasse 7 umströmt wird. Der Pfeil 12 deutet die Fließrichtung der Vergussmasse an.
In Abbildung e ist das fertige Verbindungssystem nach dem Aushärten der Vergussmasse gezeigt.
In 9 ist der Montagevorgang für die Herstellung eines Verbindungssystems mit einem als Hohlprofil ausgebildetem inneren Teil 3 dargestellt, die Verfahrensschritte a bis e sind analog wie in 8. Der Unterschied zu 8 besteht lediglich darin, dass ein hohlförmiges Teil 3, wie in 7 gezeigt, eingesetzt wird. Nach erfolgter Befestigung der Teile 3 bzw. 4 im jeweiligen Betonbauteil 1 bzw. 2 wird das mit dem Bauteil 1 verbundene Teil 3 in das Teil 4 des Bauteils 2 eingeschoben.
In Abbildung c ist die Zuführung und Verteilung der Vergussmasse 7 gezeigt. Die Zuführung der Vergussmasse erfolgt hier nicht über die Fuge zwischen den beiden Betonbauteilen 1 und 2, sondern zentral durch den Hohlraum des inneren Teils 3.
Die unter Druck zugeführte Vergussmasse 7 gelangt über die Öffnungen 9 des inneren Teils 3 in den unteren Abschnitt der Fuge zwischen innerem und äußerem Teil 3, 4. Mit zunehmender Füllmenge steigt die Vergussmasse 7 allmählich auf und verdrängt die Luft aus dem Linienverbinder. Nach vollständigem Ausfüllen der Fuge zwischen den beiden Teilen 3, 4 gelangt Vergussmasse 7 in die Fuge zwischen den zu verbindenden Bauteilen 1 und 2. Das Abströmen von Luft wird über im Verbindungsteil 5 angeordnete Entlüftungsöffnungen 11 gewährleistet.
Im Bemessungsfall werden alle Beanspruchungen über eine stoffschlüssige Verbindung, die mit Vergussmasse 7 gefüllten Linienverbinder abgetragen.
In den 10 bis 12 ist das erfindungsgemäße Verbindungssystem im Zusammenhang mit einem Rahmentragwerk gezeigt.
Die beiden Rahmenstile 2 sind jeweils mit einem Rahmenriegel 1 zu verbinden. Bezogen auf vorhergehende Darstellungen ist der Rahmenstil das zweite bzw. untere Bauteil 2 und der Rahmenriegel das erste bzw. obere Bauteil 1.
Die starr im Baugrund stehenden Rahmenstile 2 sind mit je zwei Linienverbindern 22 und 23 zu verbinden. Temperaturabhängige Dehnungen des Rahmenriegels 1 werden durch Einbautoleranzen berücksichtigt. Nach dem Verguss der Linienverbinder aufgrund von Temperaturänderungen entstehende Spannungen im Gesamttragwerk werden vorab bei Auslegung des Verbindungssystems berücksichtigt.
Im gezeigten Beispiel ist der Rahmenriegel 1 in Verbundbauweise als Walzträger-in-Beton-Konstruktion ausgeführt (11), der, auf den Rahmenstilen 2 abgestützt, verschoben wird, wobei die Rahmenstile 2 als Querverschubbahn 21 genutzt werden. Die Walzträger sind mit dem Bezugszeichen 14 gekennzeichnet. Der Pfeil 15 gibt die Verschubrichtung an.
Aus 12 geht hervor, dass der Walzträger 14 des Rahmenriegels 1 über die Verbindungselemente 5 mit beiden Linienverbindern 22, 23 fest verbunden ist. In den Linienverbindern werden die Beanspruchungen stoffschlüssig über die Verbindungselemente 6 der jeweiligen äußeren Teile 4 in die Rahmenstile 1 weitergeleitet.
Ansonsten entsprechen die Linienverbinder der in den 9 gezeigten Ausführung. In den 13 bis 15 ist eine Ausführung der Lininienverbinder für Stahlprofile als Doppelspundbohle 24 gezeigt, die nach der Montage in vertikaler Ausrichtung unmittelbar nebeneinander angeordnet sind.
Eine einzelne Doppelspundbohle 24 ist in 13 gezeigt. Der obere Abschnitt der Zwischenwände 27 überragt beidseitig die Seitenwände 28 und besitzt an jeder Seite eine bogenförmige Ausnehmung 29, in die passgenau das zugehörige äußere rohrförmige Teil 4 des Linienverbinders einsetzbar ist und durch Schweißen mit der Doppelspundbohle 24 verbunden wird. Abschließend wird noch eine Abdeckplatte 25 aufgesetzt, die ebenfalls angeschweißt wird. Das rohrförmige Teil 4 ist so angeordnet, dass der in Längsrichtung verlaufende Schlitz 4a nach oben zeigt. Die vorgefertigten Doppelspundbohlen 24 gemäß 13 werden nacheinander in Linie, zur Bildung einer Spundwand, in das Erdreich eingerammt, wie in 14 gezeigt. Nach der Montage der Doppelspundbohlen 24 zu einer Spundwand liegen die auf jeder Seite angeordneten äußeren rohrförmigen Teile 4 mit ihren Stirnseiten deckungsgleich aneinander an.
Zur Errichtung einer Rahmenecke ist das andere Bauteil bzw. der Rahmenriegel 1 in Verbundbauweise als Walzträger-in-Beton-Konstruktion ausgeführt. Der Rahmenriegel 1 Ist mit den zugehörigen inneren Teilen 3 über Verbindungselemente 5 verbunden, wie in 15 zu sehen ist. Die abstehenden inneren Teile 3 des Rahmenriegels 1 werden in die rohrförmigen Teile 4 eingeschoben, wobei sich die Verbindungselemente 5 in den jeweiligen Schlitzen 4a befinden.
Abschließend erfolgt dann das Einbringen der Vergussmasse in analoger Weise wie bereits vorstehend beschrieben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2551827 A1 [0003]
DE 102008022180 B3 [0004]
DE 19629029 A1 [0005]
DE 2700089 A1 [0008]

Claims

Verbindungssystem zur Verbindung von Bauteilen aus Stahl und/oder Stahlbeton oder Spannbeton mittels mindestens einem Linienverbinder zur Montage von Wandelementen oder Rahmenecken zu kompletten Bauwerken auf dem Gebiet des Tief- und Wasserbaus sowie des Brückenbaus zur Übertragung orthogonal zur Achse des Linienverbinders wirkender vertikaler und horizontaler Kräfte in ihrer Gesamtheit von einem Bauteil in das andere Bauteil kontinuierlich über die gesamte Länge des Linienverbinders, wobei der Linienverbinder mindestens aus einem inneren Teil (3, 8) mit einem ersten Verbindungselement (5) und einem hohlprofilartigen äußeren Teil (4) mit einem zweiten Verbindungselement (6) besteht, das innere Teil (3, 8) in das äußere Teil (4) einschiebbar ist und das eine Teil (3, 8) mit einem ersten Bauteil (1) und das andere Teil (4) mit einem zweiten Bauteil (2) über die zugehörigen Verbindungselemente (5, 6) fest verbunden sind, nach erfolgter Montage inneres Teil (3, 8) und äußeres Teil (4) stoffschlüssig mittels eingebrachter Vergussmasse (7) miteinander verbunden sind, der Linienverbinder sich über die gesamte Verbindungslänge der zu verbindenden Bauteile, die eine Länge von mehreren Metern aufweisen, erstreckt, und das jeweilige Verbindungselement (5 oder 6) als plattenförmiger Abschnitt, mit oder ohne Unterbrechungen, ausgeführt ist oder aus mehreren beabstandet zueinander linienförmig angeordneten Befestigungselementen besteht, das äußere Teil (4) einen sich über die gesamte Länge erstreckenden Schlitz (4a) aufweist, der gegenüberliegend zum zweiten Verbindungselement (6) angeordnet ist, in dem das Verbindungselement (5) des inneren Teiles (3, 8) geführt ist, wobei das hohlprofilartige äußere Teil (4) im oder am zugehörigen Bauteil so angeordnet ist, dass nach der Montage der beiden Bauteile (1, 2) zwischen den benachbarten Flächen ein Freiraum oder eine Fuge von bis zu 15 cm verbleibt, die im Endzustand der Montage mit einer Vergussmasse (7) ausgefüllt ist.
Verbindungssystem zur Verbindung von Bauteilen, wobei mindestens ein Bauteil aus Stahl besteht und die anderen Bauteile aus Stahl oder Stahlbeton oder Spannbeton, mittels mindestens einem Linienverbinder zur Montage von Wandelementen oder Rahmenecken zu kompletten Bauwerken auf dem Gebiet des Tief- und Wasserbaus sowie des Brückenbaus zur Übertragung orthogonal zur Achse des Linienverbinders wirkender vertikaler und horizontaler Kräfte in ihrer Gesamtheit von einem Bauteil in das andere Bauteil kontinuierlich über die gesamte Länge des Linienverbinders, wobei der Linienverbinder mindestens aus einem inneren Teil (3) mit einem ersten Verbindungselement (5) und einem hohlprofilartigen äußeren Teil (4) besteht, das direkt mit dem Stahlbauteil (24) durch Schweißen verbunden ist, wobei das äußere Teil (4) einen sich über die gesamte Länge erstreckenden Schlitz (4a) aufweist, der so angeordnet ist, dass das innere Teil (3), das mit dem anderen Bauteil (1) aus Stahl, Stahlbeton oder Spannbeton über ein zugehöriges Verbindungselement (5) fest verbunden ist, in das äußere Teil (4) einschiebbar ist, und nach erfolgter Montage inneres Teil (3) und äußeres Teil (4) stoffschlüssig mittels eingebrachter Vergussmasse (7) miteinander verbunden sind, der Linienverbinder sich über die gesamte Verbindungslänge der zu verbindenden Stahlbauteile, die eine Länge von mehreren Metern aufweisen, erstreckt.
Verbindungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (5) als plattenförmiger Abschnitt, mit oder ohne Unterbrechungen, ausgeführt ist oder aus mehreren beabstandet zueinander linienförmig angeordneten Befestigungselementen besteht.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (5) mit dem zugehörigen Walzträger (14) des Bauteils (1) durch Schweißen verbunden ist.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Stahlbauteil (24) mehrere hohlprofilartige äußere Teile (4) parallel zueinander beabstandet sind.
Verbindungssystem einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (8, 4) als zwei-, drei-, oder vierseitiges Profil ausgebildet ist.
Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Bauteilen (1, 2) aus Stahl die Verbindungselemente (5, 6) von innerem und äußerem Teil (3, 8, 4) durch Schweißen mit dem zugehörigen Bauteil (1, 2) verbunden sind.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von mehreren Stahlprofilen zur Herstellung des Bauteiles (2) das äußere Teil (4) eine Breite aufweist, die der Breite des Stahlprofiles entspricht.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite des inneren Teils (3, 8) und die Innenseite des äußeren Teils (4) profiliert sind.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich des als Hohlprofil ausgebildeten inneren Teils (3) Öffnungen (9) zum Durchströmen von Vergussmasse angeordnet sind.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (5) des inneren Teils (3) Entlüftungsschlitze (11) aufweist, die so angeordnet sind, dass sich diese im Bereich der Trennfuge zwischen den beiden Bauteilen (1, 2) befinden.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere identische innere und äußere Teile (3, 8, 4) in parallelen Abständen zueinander derart in den zu verbindenden Bauteilen (1, 2) eingebettet sind, dass diese während der Montage der Bauteile als Verschubbahn nutzbar sind.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere innere und äußere Teile (8, 4) in parallelen Abständen in einem der zu verbindenden Bauteile (1) eingebettet sind und in dem anderen Bauteil (2) identische innere und äußere Teile (8) spiegelbildlich derart angeordnet sind, dass jeweils zwei benachbarte Bauteile (1, 2) miteinander verbindbar sind.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (5, 6) von innerem und/oder äußerem Teil so im jeweiligen Bauteil angeordnet sind, dass die inneren und äußeren Teile (3, 8, 4) jeweils die Verbindungsfläche des Bauteils (1, 2) überragen.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Teil (4) vollständig im zugehörigen Bauteil (2) eingebettet ist und nur der Schlitz (4a) frei zugänglich ist.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausführung des ersten Bauteils (1) als Walzträger-in-Beton-Konstruktion das Verbindungselement (5) des inneren Teils (3, 8) mit dem Walzträger (14) verbunden ist.