DE102021103589A1

DE102021103589A1 - Betonbewehrungselement

Info

Publication number: DE102021103589A1
Application number: DE102021103589.9A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Berlt; Volker Salentin; Andreas Ehrlich; Roy Lange; Sandra Gelbrich
Original assignee: Hans Graf Bauunternehmung & Co Kg GmbH; Ingenieurbuero Schulze & Rank Ingenieurgesellschaft M B H; Ingenieurbuero Schulze & Rank Ingenieurgesellschaft MBH
Current assignee: Hans Graf Bauunternehmung & Co Kg GmbH; Ingenieurbuero Schulze & Rank Ingenieurgesellschaft M B H; Ingenieurbuero Schulze & Rank Ingenieurgesellschaft MBH
Priority date: 2021-02-16
Filing date: 2021-02-16
Publication date: 2022-08-18
Anticipated expiration: 2041-02-17
Also published as: DE102021103589B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betonbewehrungselement, das wenigstens eine Lamelle aufweist, auf deren Rückseite wenigstens eine erhabene Struktur ausgebildet ist, sowie ein Betonbauteil mit einem Betonbewehrungselement. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Betonbewehrungselement zur Verfügung zu stellen, das die unter Belastung in Bauwerksteilen auftretenden mechanischen Spannungen zuverlässig in die Lamelle leitet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein gattungsgemäßes Betonbewehrungselement gelöst, bei dem die erhabene Struktur jeweils zu einem Längsende der Lamelle geneigte, sägezahnförmige Glieder aufweist. Die Aufgabe wird ferner durch ein Betonbauteil mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betonbewehrungselementes gelöst, wobei eine der Rückseite gegenüber liegende Vorderseite des Betonbewehrungselementes einen bündigen Abschluss mit einer Oberfläche des Betonbauteils bildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betonbewehrungselement, das wenigstens eine Lamelle aufweist, auf deren Rückseite wenigstens eine erhabene Struktur ausgebildet ist, sowie ein Betonbauteil mit einem Betonbewehrungselement.
Im klassischen Stahlbetonbau werden Stahlbewehrungen eingesetzt, um Zugspannungen im Beton aufzunehmen. Reißt der Beton in Folge einer zu hohen Zugbeanspruchung, werden die wirkenden Zugkräfte ganz auf die zugfesten Stahleinlagen übertragen. Nachteilig bei diesen Konstruktionen sind die bauartbedingten hohen Betonmassen, die der erforderlichen Überdeckung der Stahlbewehrungen geschuldet sind.
Es ist auch bekannt, Betonbewehrungselemente in Form von Lamellen zur Verstärkung von lastaufnehmenden oder lastübertragenden Bauwerksteilen einzusetzen, um insbesondere die unter Belastung im Bauwerksteil auftretenden Zugspannungen aufzunehmen. Die bekannten Lamellen eignen sich insbesondere dafür, zugbelastete Längsabschnitte in Betonbauteilen, wie etwa die Unterseite einer Brücke oder einer Deckenplatte, zu verstärken. Hierbei kommt es sehr darauf an, die zumeist mechanisch vorgespannten Lamellen fest mit den zugbelasteten Längsabschnitten zu verbinden. Meist wird hierbei die Lamelle auf eine Unterseite des zu verstärkenden Bauteils geklebt. Alternativ wird die Lamelle in eine in das zu verstärkende Bauteil gefräste Nut gelegt, welche anschließend wieder mit Betonmörtel verfüllt wird. Es sind unterschiedliche Ansätze verfolgt worden, um die Verbindung zwischen dem lamellenförmigen Bewehrungselement und dem zu verstärkenden Bauelement zu verbessern.
So offenbart die Gebrauchsmusterschrift DE 20 2005 003 093 U1 ein Bewehrungselement zum nachträglichen Verstärken von Bauelementen, bei dem ein Kohlefasertragelement von ultrahochfestem Beton ummantelt ist. Das von dem ultrahochfesten Beton ummantelte Kohlefasertragelement wird mittels Epoxidharz an das zu verstärkende Bauteil geklebt.
In der Druckschrift DE 102 16 902 A1 wird beschrieben, bandförmige Zugglieder mit stabförmigen Abstandshaltern zu versehen, um eine definierte und einheitliche Klebeschichtdicke zwischen dem Bauteil und dem Zugglied zu gewährleisten.
Das deutsche Patent DE 197 30 174 C2 beinhaltet ein lamellenförmiges Bewehrungselement, welches abschnittsweise mit einem L- und/oder T-förmigen Profil als Verankerungsteil versehen ist. Das Verankerungsteil wird in einen Schlitz in dem zu verstärkenden Bauteil angeordnet und dort fixiert.
In der Druckschrift DE 197 02 246 A1 ist eine Flachband-Lamelle der vorliegenden Gattung offenbart, welche an eine Oberfläche eines zu verstärkenden Bauteils geklebt wird und deren freie Enden an dem zu verstärkenden Bauteil verankert werden. Die Lamelle ist aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff ausgebildet. Auf der Breitseite der Lamelle sind im Bereich der freien Lamellenenden Erhebungen in Form von Querrippen aus Reaktionsharz ausgebildet. Diese sorgen dafür, dass die Lamellenenden mittels Klebstoff in den Ausnehmungen oder Bohrungen in einem Betonbauteil form- und stoffschlüssig am Bauwerk verankert werden können. Somit wird mit den Querrippen der hier beschriebenen Art lediglich eine verbesserte Fixierung eines Lamellenendes in einem Betonbauteil erreicht.
In den bisher vorgeschlagenen lamellenbasierten Betonbewehrungselementen werden Zugspannungen im Wesentlichen über die zwischen der Lamellen-Breitseite und der Oberfläche des Betonbauteils befindliche Klebstoffschicht in die Lamelle eingeleitet. Dies setzt eine gleichmäßige und feste Verklebung voraus, die Dehnungsunterschiede und Schubverzerrungen zwischen dem Betonbauteil und der Lamelle dauerhaft widersteht.
Ferner kann die Einleitung von Zugkräften in die zugkraftaufnehmende Lamelle von einer festen Verankerung der Lamellenenden an dem Bauwerk ausgehen. Dies hat jedoch eine starke Beanspruchung der Bewehrung und des Betonbauteils im Bereich der Verankerung zur Folge. Aufgrund der konzentrierten Belastung an den Lamellenenden kann die Lamelle nur zu einem Teil des maximal Möglichen zugbelastet werden. Verankerungsbedingt muss die Anbindefläche der Lamelle daher größer gewählt werden, als es für die Erfüllung des eigentlichen Verstärkungszwecks erforderlich wäre. Zudem müssen bauwerksseitig zusätzliche Vorkehrungen getroffen werden, um der konzentrierten Belastung im Bereich der Verankerung gewachsen zu sein.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Betonbewehrungselement zur Verfügung zu stellen, das die unter Belastung in Bauwerksteilen auftretenden mechanischen Spannungen zuverlässig in die Lamelle leitet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Betonbewehrungselement gelöst, das wenigstens eine Lamelle aufweist, auf deren Rückseite wenigstens eine erhabene Struktur ausgebildet ist, wobei die erhabene Struktur jeweils zu einem Längsende der Lamelle geneigte, sägezahnförmige Glieder aufweist.
Bei der Lamelle handelt es sich um ein flaches, streifenförmiges Objekt mit einer flächigen Vorder- und Rückseite. Die beiden sich gegenüberliegenden Lamellenenden bilden den längsseitigen Abschluss der Lamelle. Die Längsrichtung der Lamelle erstreckt sich von einem der Lamellenenden zum anderen. Die Querrichtung und damit die Breite der Lamelle verlaufen senkrecht zur Längsrichtung und parallel zur Rückseite der Lamelle.
Bei der wenigstens einen erhabenen Struktur auf der Rückseite der Lamelle handelt es sich um wenigstens ein von der flächigen Rückseite der Lamelle aufragendes Gebilde.
Die sägezahnförmigen Glieder sind vorzugsweise in der Querrichtung der Lamelle gleichmäßig erhabene, schroffe Erhebungen auf der Rückseite der Lamelle, die einen sägezahnförmigen Querschnitt in der Längsrichtung der Lamelle aufweisen. Die sägezahnförmigen Glieder erstrecken sich typischerweise nicht über die gesamte Breite der Lamelle, sondern ragen vorzugsweise mittig der Breite der Lamelle von deren Rückseite auf.
Die Sägezahnform umfasst sämtliche zu einem Längsende der Lamelle geneigte Ausführungsformen eines asymmetrischen Sägezahns, der einen längeren, flacher abfallenden Zahnrücken und eine kürzere, steil abfallende Zahnbrust aufweist. Die Zahnbrust und der Zahnrücken laufen dabei zu einer Zahnspitze zusammen. Die längsseitigen Begrenzungsflächen der sägezahnförmigen Glieder werden im Folgenden als Flanken bezeichnet. Bei einem der jeweils zu einem Längsende der Lamelle geneigten sägezahnförmigen Glieder ist dessen Zahnbrust einem ersten Längsende der Lamelle und dessen Zahnrücken einem dem ersten Längsende gegenüberliegenden zweiten Längsende der Lamelle zugewandt.
Mittels der sägezahnförmigen Glieder auf der Rückseite der Lamelle können die in dem zu verstärkenden Bauteil unter Belastung auftretenden Spannungen zuverlässig als Schubkräfte in die zugkraftaufnehmende Lamelle eingeleitet werden. Die Einleitung der Schubkräfte in die Lamelle erfolgt dabei vornehmlich genau an den Stellen der Lamelle, an denen die Rückseite der Lamelle jeweils ein sägezahnförmiges Glied bzw. eine Gruppe der sägezahnförmigen Glieder aufweist.
Dadurch, dass die sägezahnförmigen Glieder jeweils in Richtung eines Längsendes der Lamelle geneigt ausgerichtet sind, wirken die eingeleiteten Schubkräfte genau in Längsrichtung der Lamelle.
Die Dimensionierung der sägezahnförmigen Glieder hinsichtlich deren Länge und/oder Breite und/oder Höhe ist geeignet, die Einleitung von Schubkräften in die Lamelle vorteilhaft zu beeinflussen.
Somit kann also insgesamt durch Anzahl, Form, Positionierung, Orientierung und auch Dimensionierung der sägezahnförmigen Glieder ein gezielter Einfluss auf die Krafteinleitung in die Lamelle genommen werden.
Gleichzeitig sorgen die sägezahnförmigen Glieder für eine stabile Anbindung der Lamelle an das zu verstärkende Bauteil, sodass die Lamelle selbst bei starken Scherungen nicht verrutscht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bilden die sägezahnförmigen Glieder wenigstens eine Gruppe, die auf einem Abschnitt der Rückseite der Lamelle angeordnet ist, wobei die sägezahnförmigen Glieder der Gruppe in Längsrichtung der Lamelle zueinander versetzt sind und alle Sägezahnrücken der sägezahnförmigen Glieder der Gruppe zu dem selben Längsende der Lamelle geneigt sind. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung weist also wenigstens ein Längsabschnitt auf der Rückseite der Lamelle die Gruppe von in der Längsrichtung der Lamelle versetzt angeordneten sägezahnförmigen Gliedern auf, die jeweils auf das selbe Längsende der Lamelle ausgerichtet sind. Dies erweist sich dort von Vorteil, wo es darum geht, die in einem Betonbauteil wirkenden Zugspannungen unidirektional in die Lamelle abzuleiten.
Es erweist sich als besonders zweckmäßig, wenn benachbarte der sägezahnförmigen Glieder der Gruppe lückenlos aneinander grenzen. Das heißt, dass bei dieser Ausführungsform der Erfindung Zahnrücken der sägezahnförmigen Glieder der jeweiligen Gruppe lückenlos an Zahnbrüste der in Längsrichtung versetzten, benachbarten sägezahnförmigen Glieder der Gruppe angrenzen. In dieser komprimierten Anordnung gehen die einzelnen sägezahnförmigen Glieder direkt ineinander über. Dadurch ist die Einleitung der Schubkräfte in die Lamelle in diesem Längsabschnitt besonders homogen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine erste Gruppe der sägezahnförmigen Glieder auf einem ersten Abschnitt der Rückseite der Lamelle angeordnet und eine zweite Gruppe der sägezahnförmigen Glieder auf einem in der Längsrichtung der Lamelle zu dem ersten Abschnitt versetzten zweiten Abschnitt der Rückseite der Lamelle angeordnet, wobei die Zahnrücken der sägezahnförmigen Glieder der ersten und der zweiten Gruppe jeweils einander entgegengesetzten Längsenden der Lamelle zugewandt sind. Somit sind bei dieser Ausführungsform der Erfindung die sägezahnförmigen Glieder der ersten Gruppe jeweils zu dem ersten Längsende der Lamelle geneigt, während die dazu in der Längsrichtung der Lamelle versetzten sägezahnförmigen Glieder der zweiten Gruppe jeweils zu dem zweiten Längsende der Lamelle geneigt sind. In diesem Fall sind die von der ersten Gruppe in die Lamelle geleiteten Schubkräfte denen der zweiten Gruppe entgegengesetzt.
Es ist in diesem Zusammenhang besonderes vorteilhaft, wenn die Zahnrücken der sägezahnförmigen Glieder der ersten Gruppe und die Zahnrücken der sägezahnförmigen Glieder der zweiten Gruppe dem jeweils der jeweiligen Gruppe näher gelegenen Längsende der Lamelle zugewandt, also voneinander weg ausgerichtet sind. In dieser speziellen Anordnung sind die von der ersten Gruppe und die von der zweiten Gruppe in die Lamelle eingeleiteten Schubkräfte von einem zwischen den Gruppen befindlichen Längsabschnitt der Lamelle weg gerichtet.
In Fällen, in welchen die Zugspannungen in einem Betonbauteil spiegelsymmetrisch bezüglich einer normal zur Zugspannung errichteten Spiegelebene wirken, ist es von Vorteil, die sägezahnförmigen Glieder der ersten und der zweiten Gruppe spiegelsymmetrisch bezüglich einer senkrecht zu der Rückseite der Lamelle und in Querrichtung der Lamelle errichteten Spiegelebene anzuordnen. Für das Betonbewehrungselement bedeutet dies, dass die Glieder der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe spiegelsymmetrisch bezüglich der senkrecht zu der Rückseite der Lamelle und in der Querrichtung der Lamelle errichteten Spiegelebene geneigt sind.
In Fällen, in denen die Lamelle im Wesentlichen nur in Längsrichtung zugbelastet wird und keine anisotropen Querkräfte auf die Lamelle zu berücksichtigen sind, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Betonbewehrungselement spiegelsymmetrisch bezüglich einer senkrecht zu der Rückseite der Lamelle errichteten und in Längsrichtung der Lamelle verlaufenden Spiegelebene ausgebildet ist. In diesem Fall sind die Glieder zum Beispiel auf einer mittig auf der Lamellenrückseite, in der Längsrichtung verlaufenden Linie angeordnet. Somit werden schädliche Verzerrungen der Lamelle unter Zugbelastung minimiert.
In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung kann die erhabene Struktur durch ein T-Profil ausgebildet sein, wobei der Querteil des „T“, d. h. der Gurt, auf die Lamelle aufgeklebt wird und in den dazu senkrechten Teil des „T“, d. h. in den Steg, die sägezahnförmigen Glieder eingebracht sind. Somit kann die wenigstens eine sägezahnförmige erhabene Struktur einfach in vorteilhaften Längen vorgefertigt und an der Lamelle montiert werden.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist die erhabene Struktur wenigstens teilweise durch zwei mit der Rückseite der Lamelle verbundene, in Längsrichtung der Lamelle verlaufende Winkelprofile mit L-förmigem Querschnitt ausgebildet, wobei jeweils erste Schenkel dieser Winkelprofile einander gegenüber angeordnet sind und von der Rückseite der Lamelle ragen, und die jeweils zweiten Schenkel der Winkelprofile mit der Rückseite der Lamelle verbunden sind. Die ersten Schenkel der Winkelprofile sind hierzu sägezahnförmig strukturiert. Auch bei dieser Ausführungsform ist eine vorteilhafte Vorfertigung der wenigstens einen erhabenen Struktur möglich, wobei durch die aneinander liegenden ersten Schenkel die Strukturbreite und damit deren mechanische Belastbarkeit erhöht ist.
Die Breite der sägezahnförmigen Glieder lässt sich besonders gut dadurch einstellen, wenn zwischen den ersten Schenkeln der Winkelprofile wenigstens ein Verstärkungsstreifen angeordnet ist. Zudem erhöht sich durch den wenigstens einen Verstärkungsstreifen die mechanische Belastbarkeit der erhabenen Struktur noch weiter.
Die Einleitung von Schubkräften und Minimierung von Querzugkräften durch die Krafteinleitung an den Zahnbrüsten der sägezahnförmigen Glieder kann zusätzlich noch dadurch verbessert werden, wenn das Betonbewehrungselement Querstäbe aufweist, die zwischen benachbarte der sägezahnförmigen Glieder eingelegt sind. Die Querstäbe verlaufen vorzugsweise parallel zu der Rückseite der Lamelle.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Betonbewehrungselement wenigstens einen schlaufenförmigen Querbügel auf, der durch eine Öffnung in der wenigstens einen erhabenen Struktur und/oder zwischen benachbarte der sägezahnförmigen Glieder eingelegt ist. Die Öffnung kann beispielsweise parallel zur Querrichtung der Lamelle verlaufen. Der jeweilige schlaufenförmige Querbügel kann entweder vor einer der Zahnbrüste der sägezahnförmigen Glieder platziert werden oder durch eine Öffnung in der erhabenen Struktur auf der Rückseite der Lamelle gefädelt werden. Durch den wenigstens einen Querbügel lässt sich die Einleitung von Schubkräften in die Zahnbrüste der sägezahnförmigen Glieder weiter verbessern. Zudem eignen sich diese Querbügel besonders für eine Verankerung des Betonbewehrungselementes an dem zu verstärkenden Bauteil und insbesondere zur Minimierung von Spaltzugkräften am Bauteilende.
In einer zu favorisierenden Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung sind ein oder mehrere Teile des Betonbewehrungselementes, also die Lamelle und/oder die Winkelprofile und/oder der Verstärkungsstreifen und/oder die Querstäbe und/oder die Querbügel des Betonbewehrungselementes aus glasfaser- und/oder carbonfaser- und/oder basaltfaserverstärktem Kunststoff ausgebildet. Damit wird ein besonders leichtes und korrosionsbeständiges Bewehrungselement geschaffen.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Betonbauteil mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betonbewehrungselementes gelöst, wobei eine der Rückseite gegenüber liegende Vorderseite des Betonbewehrungselementes einen bündigen Abschluss mit einer Oberfläche des Betonbauteils bildet. Dadurch wird erreicht, dass die wenigstens eine erhabene Struktur von Beton umgeben und damit fest in das Betonbauteil integriert ist. Außerdem ergibt sich hierdurch eine ansprechende Optik des Betonbauteils.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei

1 schematisch eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betonbewehrungselementes in einer perspektivischen Darstellung zeigt;
die 2a, 2b und 2c schematisch eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betonbewehrungselementes in einer Längsansicht (2a), in einer Rückansicht (2b) und in einer Querschnittsansicht (2c) zeigen;
die 3a bis 3i schematisch eine Auswahl a) bis i) asymmetrischer, geneigter Sägezähne zeigen, welche als besonders vorteilhafte Formen für die sägezahnförmigen Glieder eines erfindungsgemäßen Betonbewehrungselementes in Frage kommen;
4 schematisch das Betonbewehrungselement aus 1 in einer Explosionsdarstellung zeigt;
5 schematisch eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betonbewehrungselementes in einer Querschnittsansicht zeigt;
die 6a, 6b und 6c schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betonbewehrungselementes in einer Längsansicht (6a), in einer Rückansicht (6b) und in einer Querschnittsansicht (6c) zeigen; und
7 schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betonbauteils mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betonbewehrungselementes in einer perspektivischen Darstellung zeigt.

In allen Figuren sind die dargestellten Ausführungsformen nicht unbedingt maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind in den Figuren bestimmte Merkmale der besseren Verständlichkeit halber besonders groß im Vergleich zu anderen Merkmalen der Erfindung dargestellt. Verdeckte Merkmale sind großteils gestrichelt dargestellt.
1 zeigt schematisch eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betonbewehrungselementes 1 in einer perspektivischen Darstellung. Das Betonbewehrungselement 1 weist eine Lamelle 2 auf, auf der eine erhabene Struktur 3 errichtet ist. In der hier gezeigten Ausführungsform erstreckt sich die erhabene Struktur 3 in Längsrichtung L der Lamelle 2, auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 von einem ersten Lamellenende 21 zu einem dem ersten Lamellenende 21 gegenüber befindlichen zweiten Lamellenende 22.
Die erhabene Struktur 3 weist sägezahnförmige Glieder 4 auf, die jeweils zu einem Längsende 21, 22 der Lamelle 2 geneigt sind. Die sägezahnförmigen Glieder 4 weisen jeweils Zahnrücken 41 und Zahnbrüste 42 auf. Die Zahnbrüste 42 stehen aufrecht bzw. haben eine geringere Neigung als die Zahnrücken 41. Die Zahnrücken 41 fallen jeweils in Richtung des ihnen jeweils näher liegenden Längsendes 21, 22 der Lamelle 2 ab.
Neben den sägezahnförmigen Gliedern 4 weist die erhabene Struktur 3 auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 zusätzliche, nicht sägezahnförmige Erhebungen 31, 32, jeweils in der Nähe der Lamellenenden 21, 22 auf, welche mit Öffnungen 91 versehen sind. Durch diese Öffnungen 91 lassen sich zum Beispiel schlaufenförmige Querbügel 9 hindurchführen, mit denen das Betonbewehrungselement 1 an einem zu verstärkenden Betonbauteil verankert werden kann. Nähere Erläuterungen zu den schlaufenförmigen Querbügeln 9 werden anhand der 6 und 7 vorgenommen.
In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante der Erfindung verlaufen die Öffnungen 91 zur Aufnahme von zum Beispiel Querbügeln 9 in Querrichtung B der Lamelle 2 durch die sägezahnförmigen Glieder 4. Es sind aber auch Ausführungsformen denkbar, in denen die erhabene Struktur 3 auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 keine Öffnungen aufweist.
Die Breite b der sägezahnförmigen Glieder 4 erstreckt sich nicht über die gesamte, in der Querrichtung B gemessene Breite der Lamelle 2. Die sägezahnförmigen Glieder 4 sind wie dargestellt vorzugsweise nur in einem mittig auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 in der Längsrichtung L verlaufenden Streifen erhaben. Somit lässt sich die erhabene Struktur 3 auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 vollständig innerhalb der mineralischen Matrix eines Betonbauteils integrieren.
Die 2a, 2b und 2c zeigen eine schematisch stark vereinfachte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betonbewehrungselementes 1 in einer Längsansicht (2a), in einer Rückansicht (2b) und in einer Querschnittsansicht (2c). In dieser Ausführungsform weist die erhabene Struktur 3 auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 zwei Gruppen 401, 402 von sägezahnförmigen Gliedern 4 auf, die auf in der Längsrichtung L der Lamelle 2 zueinander versetzten Abschnitten 241, 242 angeordnet sind. In dieser Ausführungsform sind, ähnlich wie in der Ausführungsform von 1, die Zahnrücken 41 der sägezahnförmigen Glieder 4 der ersten Gruppe 401 jeweils dem dieser Gruppe 401 näher gelegenen Lamellenende 21 und die Zahnrücken 41 der sägezahnförmigen Glieder 4 der zweiten Gruppe 402 jeweils dem dieser Gruppe 402 näher gelegenen Lamellenende 22 zugewandt.
Die Anordnung und die Orientierung der sägezahnförmigen Glieder 4 sind in der hier gezeigten Ausführungsform spiegelsymmetrisch bezüglich einer gedachten, senkrecht zur Rückseite 24 der Lamelle 2 und in Querrichtung B der Lamelle 2 errichteten Spiegelebene. Die Zahnbrüste 42 der sägezahnförmigen Glieder 4 der ersten Gruppe 401 und die Zahnbrüste 42 der sägezahnförmigen Glieder 4 der zweiten Gruppe 402 sind jeweils auf die Längsmitte der Lamelle 2 ausgerichtet. Diese Ausführungsform ist sehr gut geeignet, um etwa die Unterseite eines Trägers, wie eines Brückenträgers, in dessen Längsrichtung der Betonbrücke zu verstärken. Die beim Durchhängen eines solchen Trägers an dessen Unterseite auftretenden Zugspannungen werden als Schubkräfte durch die Zahnbrüste 42 aufgenommen und in der Längsrichtung L in die Lamelle 2 geleitet.
Die von den Gruppen 401, 402 sägezahnförmiger Glieder 4 aufgenommenen Schubkräfte sind jeweils von der Längsmitte der Lamelle 2 weg und in Richtung der Lamellenenden 21, 22 gerichtet. Da die spiegelsymmetrische Anordnung der sägezahnförmigen Glieder 4 genau auf die bei der Zugbelastung einer durchhängenden Brücke vorherrschenden Symmetrieverhältnisse abgestimmt werden kann, ist eine sehr verlässliche und gleichmäßige Zugbeanspruchung der Lamelle 2 gewährleistet.
Die Anordnung der sägezahnförmigen Glieder 4 ist in dieser Ausführungsform auch spiegelsymmetrisch bezüglich einer gedachten, senkrecht auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 und in der Längsrichtung L der Lamelle 2 errichteten Spiegelebene. Dies erweist sich besonders dann von Vorteil, wenn die Lamelle 2 im Wesentlichen nur in der Längsrichtung L zugbelastet wird und keine anisotropen Querkräfte auf die Lamelle 2 zu berücksichtigen sind. In diesem Fall sind die sägezahnförmigen Glieder 4 auf einer mittig auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 in deren Längsrichtung L verlaufenden Linie angeordnet. In dieser symmetrischen Ausführungsform ist die resultierende Kraft der auf die jeweiligen Zahnbrüste 42 der sägezahnförmigen Glieder 4 wirkenden Schubkräfte parallel zur Längsrichtung L gerichtet. Somit werden schädliche Verzerrungen der Lamelle 2 unter Zugbelastung minimiert.
Ferner grenzen in der in 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung benachbarte sägezahnförmige Glieder 4 der jeweiligen Gruppen 401, 402 lückenlos aneinander an. Die Einleitung von Schubkräften in die Lamelle 2 erfolgt dadurch in den Abschnitten 241, 242 besonders konzentriert und über die jeweiligen Abschnitte 241, 242 hinweg äußerst homogen.
Es sind zahlreiche weitere, hier nicht dargestellte Ausführungsformen der Erfindung möglich. So können beispielsweise zwei Reihen sägezahnförmiger Glieder 4 in der Querrichtung B der Lamelle 2 zueinander versetzt angeordnet sein.
Auch müssen die sägezahnförmigen Glieder 4 nicht notwendigerweise auf einer mittig auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 in Längsrichtung L verlaufenden Linie angeordnet sein. Vielmehr lässt sich durch Anzahl, Anordnung, Dimensionierung, Formgebung als auch Orientierung der sägezahnförmigen Glieder 4 auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 ein dem Bewehrungszweck optimal angepasstes Betonbewehrungselement 1 realisieren.
Die 3 a) bis 3 i)) zeigen eine Auswahl schematisch dargestellter, asymmetrischer, geneigter Sägezähne, welche als besonders vorteilhafte Formen für die sägezahnförmigen Glieder 4 des erfindungsgemäßen Betonbewehrungselementes 1 in Frage kommen. Die Auswahl geeigneter Formen für die sägezahnförmigen Glieder 4 ist keinesfalls auf dreieckige Schnitte beschränkt. Es kommen vielmehr sämtliche asymmetrische und geneigte Sägezahnformen in Frage, die eine steile Zahnbrust 42 und einen im Vergleich dazu längeren und weniger steil abfallenden Zahnrücken 41 aufweisen. Zahnbrust 42 und Zahnrücken 41 laufen in einer Zahnspitze 43 zusammen. Die Zahnspitze 43 markiert jeweils die höchste Erhebung eines sägezahnförmigen Gliedes 4 gegenüber der Rückseite 24 der Lamelle 2. Die Zahnspitze 43 ist ausgerundet, um eine Keilwirkung auf den Beton, d. h. eine zu hohe Spannung in einem Punkt, zu verhindern. Die Flanken 44 bilden die längsseitigen Abschlussflächen der sägezahnförmigen Glieder 4. Die Flanken 44 eines sägezahnförmigen Gliedes 4 müssen keinesfalls parallel zueinander sein, sondern können beispielsweise auch die Breite des sägezahnförmigen Gliedes 4 zum Zahnrücken 41 hin verschmälern. Genauso könnte sich die Breite eines sägezahnförmigen Gliedes 4 mit der Höhe verschmälern oder verbreitern. Die asymmetrische und geneigte Sägezahnform bedeutet zudem, dass die Zahnspitze 43 nicht genau mittig über der Grundfläche der sägezahnförmigen Glieder 4 steht, sondern in Richtung eines Längsendes 21, 22 der Lamelle 2 über die Mitte der Grundfläche der sägezahnförmigen Glieder 4 hinausragt.
In nicht dargestellten Ausführungsformen der Erfindung können unterschiedlich geformte sägezahnförmige Glieder 4 auf der Rückseite 4 einer Lamelle 2 angeordnet sein.
4 zeigt eine Explosionsdarstellung des Betonbewehrungselementes 1 aus 1, bei der die erhabene Struktur 3 auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 von zwei Winkelprofilen 6 und einem Verstärkungsstreifen 7 ausgebildet wird.
Die Lamelle 2 besteht in dieser Ausführungsvariante, genau wie die Winkelprofile 6 mit L-förmigem Querschnitt, beispielsweise aus einem carbonfaserverstärkten Kunststoff.
Die Winkelprofile 6 verlaufen in der Längsrichtung L der Lamelle 2 von einem Längsende 21 der Lamelle 2 zu einem dem ersten Längsende 21 gegenüberliegenden Längsende 22 der Lamelle 2. Jeweils erste Schenkel 61, 63 der Winkelprofile 6 sind parallel zueinander angeordnet und ragen senkrecht von der Rückseite 24 der Lamelle 2 empor. Jeweils ein zweiter Schenkel 62, 64 der Winkelprofile 6 wird auf die Rückseite 24 der Lamelle 2 auflaminiert. Zwischen den senkrecht aus der Rückseite 24 der Lamelle 2 herausragenden ersten Schenkeln 61, 63 ist ein Verstärkungsstreifen 7 aus zum Beispiel glasfaserverstärktem Kunststoff angeordnet. Diese Ausführungsvariante stellt ein sehr belastbares Betonbewehrungselement 1 mit einem besonders geringen Gewicht und einer sehr guten Korrosionsbeständigkeit dar.
Neben glasfaser- und/oder carbonfaserverstärkten Kunststoffen eignen sich auch beispielsweise basaltfaserverstärkte Kunststoffe für die Ausbildung der Lamelle 2 und der verwendeten Winkelprofile 6 und somit für die Fertigung einer besonders leichten und doch sehr strapazierfähigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betonbewehrungselementes 1.
Die senkrecht aus der Rückseite 24 der Lamelle herausragenden Schenkel 61, 63, genauso wie der dazwischen angeordnete Verstärkungsstreifen 7, verfügen in der Längsrichtung L der Lamelle 2 betrachtet über eine die sägezahnförmigen Glieder 4 aufweisende Silhouette.
In hier nicht dargestellten Ausführungsformen der Erfindung können auch mehrere Winkelprofile 6 paarweise auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 mit oder ohne einen oder mehrere dazwischen befindliche(n) Verstärkungsstreifen 7 in der hier beschriebenen Weise angeordnet sein. So können beispielsweise auch einzelne sägezahnförmige Glieder 4, einzelne Längsabschnitte der erhabenen Struktur 3 und/oder einzelne Gruppen 401, 402 der sägezahnförmigen Glieder 4 durch Zusammensetzung zweier Winkelprofile 6 und eventuelles Einfügen eines oder mehrerer Verstärkungsstreifen(s) 7 erzeugt werden.
Die Verwendung der Winkelprofilen 6 und/oder des oder der Verstärkungsstreifen(s) 7 zum Aufbringen der erhabenen Struktur 3 auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 ermöglicht eine besonders einfache Fertigung des erfindungsgemäßen Betonbewehrungselementes 1, da sich diese Komponenten leicht in vorteilhaften Längen vorfertigen lassen. Anschließend können die vorgefertigten Winkelprofile 6 und/oder Verstärkungsstreifen 7 zum Beispiel durch Verkleben mit Epoxidharz einfach und zuverlässig auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 befestigt werden.
5 zeigt schematisch eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betonbewehrungselementes 1 mit einer möglichen Ausgestaltung der erhabenen Struktur 3 mittels zweier Winkelprofile 6 und eines Verstärkungsstreifens 7 in einer Querschnittsansicht. Die Breite der sägezahnförmigen Glieder 4, gemessen in der Querrichtung B der Lamelle 2, lässt sich sehr vorteilhaft durch die Dicke des verwendeten Verstärkungsstreifens 7 definieren. Ist hingegen kein Verstärkungsstreifen 7 zwischen den ersten Schenkeln 61, 63 der Winkelprofile 6 angeordnet, fügen sich die beiden Winkelprofile 6 mit jeweils L-förmigen Querschnitt zu einer erhabenen Struktur 3 mit einem T-förmigen Querschnitt zusammen.
Im Gegensatz zu der in 4 dargestellten Ausführungsvariante erstrecken sich die zweiten Schenkel 62, 64 und der dazwischen angeordnete Verstärkungsstreifen 7 bei der in 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung nicht über die gesamte Breite der Rückseite 24 der Lamelle 2.
Die 6a, 6b und 6c zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betonbewehrungselementes 1 in einer Längsansicht (6a), in einer Rückansicht (6b) und in einer Querschnittsansicht (6c). In dieser Ausführungsform sind zwischen manche benachbarte der sägezahnförmigen Glieder 4 Querstäbe 8 eingelegt. Die Querstäbe 8 dienen der zusätzlichen Aufnahme von Querzug und Schubkräften, welche dann auf die Zahnbrüste 42 der sägezahnförmigen Glieder 4 abgegeben werden. Somit kann durch die Querstäbe 8 die Einleitung von Kräften in die Lamelle 2 lokal verstärkt werden.
In den Bereichen nahe den Lamellenenden 21, 22 weist die erhabene Struktur 3 Öffnungen 91 auf, durch die schlaufenförmige Querbügel 9 hindurchgeführt sind. Durch diese wird das Betonbewehrungselement 1 zusätzlich an einem zu verstärkenden Beton-bauteil verankert. Die schlaufenförmigen Querbügel 9 können alternativ auch durch Öffnungen 91 in den sägezahnförmigen Gliedern 4 geführt oder zwischen benachbarte sägezahnförmige Glieder 4 platziert werden.
Die Querstäbe 8 und die schlaufenförmigen Querbügel 9 können abhängig von der geforderten Betonüberdeckung zum Beispiel aus Stahl bzw. Edelstahl oder aus carbonfaser-, glasfaser- oder basaltfaserverstärktem Kunststoff bestehen.
7 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betonbauteils 10 mit einem erfindungsgemäßen Betonbewehrungselement 1 in einer perspektivischen Darstellung. Die erhabene Struktur 3 auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 wird von zwei Winkelprofilen 6 und einem Verstärkungsstreifen 7 gebildet, die wie oben beschrieben ausgebildet sein können.
Die erhabene Struktur 3 verfügt im Bereich der Lamellenenden 21, 22 über in Querrichtung B der Lamelle 2 verlaufende Öffnungen 91, durch die schlaufenförmige Querbügel 9 hindurchgeführt wurden, die wie oben beschrieben ausgebildet sein können.
Die erhabene Struktur 3 weist zwei Gruppen 401, 402 sägezahnförmiger Glieder 4 auf, deren Zahnbrüste 42 jeweils der Längsmitte der Lamelle 2 zugewandt sind.
Zwischen den beiden Gruppen 401, 402 befindet sich ein Längsabschnitt, der keine sägezahnförmigen Glieder 4 aufweist. Dennoch ist auch dieser Bereich gegenüber der Rückseite 24 der Lamelle 2 erhaben, da auch im diesem Bereich jeweils zweite Schenkel 62, 64 der Winkelprofile 6 mit der Rückseite 24 der Lamelle 2 verbunden sind und somit eine obwohl flache, dennoch erhabene Struktur 3 auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 ausbilden. Auch verfügt der Längsabschnitt zwischen den Gruppen 401, 402 über einen Verstärkungsstreifen 7. Dieser ist dort allerdings nur so hoch bemessen wie die Dicke der mit der Rückseite 24 der Lamelle 2 verbundenen zweiten Schenkel 62, 64 der Winkelprofile 6. Dadurch ist die Lamelle 2 auch in dem Bereich zwischen den Gruppen 401, 402 durch die zusätzlich zugkraftaufnehmenden Winkelprofile 6 und dem Verstärkungsstreifen 7 stabilisiert.
Die Breite der sägezahnförmigen Glieder 4 erstreckt sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel nicht über die gesamte Breite der Lamelle 2. Somit ist es möglich, die erhabene Struktur 3 auf der Rückseite 24 der Lamelle 2 unter Wahrung einer hinreichenden Überdeckung mit Beton vollständig in die mineralische Matrix eines Betonbauteils 10 zu integrieren, sodass eine der Rückseite 24 der Lamelle 2 gegenüberliegende Vorderseite 23 der Lamelle 2 einen bündigen Abschluss mit einer Oberfläche 11 des Betonbauteils 10 bildet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202005003093 U1 [0004]
DE 10216902 A1 [0005]
DE 19730174 C2 [0006]
DE 19702246 A1 [0007]

Claims

Betonbewehrungselement, das wenigstens eine Lamelle (2) aufweist, auf deren Rückseite (24) wenigstens eine erhabene Struktur (3) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erhabene Struktur (3) jeweils zu einem Längsende (21, 22) der Lamelle (2) geneigte, sägezahnförmige Glieder (4) aufweist.
Betonbewehrungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sägezahnförmigen Glieder (4) wenigstens eine Gruppe (401, 402) bilden, die auf einem Abschnitt (241, 242) der Rückseite (24) der Lamelle (2) angeordnet ist, wobei die sägezahnförmigen Glieder (4) der Gruppe (401, 402) in Längsrichtung (L) der Lamelle (2) zueinander versetzt sind und alle Zahnrücken (41) der sägezahnförmigen Glieder (4) der jeweiligen Gruppe (401, 402) zu dem selben Längsende (21, 22) der Lamelle (2) geneigt sind.
Betonbewehrungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte der sägezahnförmigen Glieder (4) der jeweiligen Gruppe (401, 402) lückenlos aneinander grenzen.
Betonbewehrungselement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Gruppe (401) der sägezahnförmigen Glieder (4) auf einem ersten Abschnitt (241) der Rückseite (24) der Lamelle (2) angeordnet ist und eine zweite Gruppe (402) der sägezahnförmigen Glieder (4) auf einem in der Längsrichtung (L) der Lamelle (2) zu dem ersten Abschnitt (241) versetzten zweiten Abschnitt (242) der Rückseite (24) der Lamelle (2) angeordnet ist, wobei die Zahnrücken (41) der sägezahnförmigen Glieder (4) der ersten und der zweiten Gruppe (401, 402) jeweils einander entgegengesetzten Längsenden (21, 22) der Lamelle (2) zugewandt sind.
Betonbewehrungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnrücken (41) der sägezahnförmigen Glieder (4) der ersten Gruppe (401) und die Zahnrücken (41) der sägezahnförmigen Glieder (4) der zweiten Gruppe (402) dem jeweils der jeweiligen Gruppe (401, 402) näher gelegenen Längsende (21, 22) der Lamelle (2) zugewandt sind.
Betonbewehrungselement nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die sägezahnförmigen Glieder (4) der ersten und der zweiten Gruppe (401, 402) spiegelsymmetrisch bezüglich einer senkrecht zu der Rückseite (24) der Lamelle (2) und in Querrichtung (B) der Lamelle (2) errichteten Spiegelebene angeordnet sind.
Betonbewehrungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betonbewehrungselement (1) spiegelsymmetrisch bezüglich einer senkrecht zu der Rückseite (24) der Lamelle (2) errichteten und in Längsrichtung (L) der Lamelle (2) verlaufenden Spiegelebene ausgebildet ist.
Betonbewehrungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erhabene Struktur (3) wenigstens teilweise durch zwei mit der Rückseite (24) der Lamelle (2) verbundene, in der Längsrichtung (L) der Lamelle (2) verlaufende Winkelprofile (6) mit L-förmigem Querschnitt ausgebildet ist, wobei jeweils erste Schenkel (61, 63) dieser Winkelprofile (6) einander gegenüber angeordnet sind und von der Rückseite (24) der Lamelle (2) ragen, und die jeweils zweiten Schenkel (62, 64) der Winkelprofile (6) mit der Rückseite (24) der Lamelle (2) verbunden sind.
Betonbewehrungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Betonbewehrungselement (1) wenigstens einen Verstärkungsstreifen (7) aufweist, der zwischen den ersten Schenkeln (61, 63) der Winkelprofile (6) angeordnet ist.
Betonbewehrungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betonbewehrungselement (1) Querstäbe (8) aufweist, die zwischen benachbarte der sägezahnförmigen Glieder (4) eingelegt sind.
Betonbewehrungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betonbewehrungselement (1) wenigstens einen schlaufenförmigen Querbügel (9) aufweist, der in eine Öffnung (91) in der wenigstens einen erhabenen Struktur (3) und/oder zwischen benachbarte der sägezahnförmigen Glieder (4) eingelegt ist.
Betonbewehrungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle (2) und/oder die Winkelprofile (6) und/oder der Verstärkungsstreifen (7) und/oder die Querstäbe (8) und/oder die Querbügel (9) des Betonbewehrungselementes (1) aus glasfaser- und/oder carbonfaser- und/oder basaltfaserverstärktem Kunststoff ausgebildet ist bzw. sind.
Betonbauteil mit Betonbewehrungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Rückseite (24) gegenüber liegende Vorderseite (23) des Betonbewehrungselementes (1) einen bündigen Abschluss mit einer Oberfläche (11) des Betonbauteils (10) bildet.