DE102022004941A1

DE102022004941A1 - Verankerungssystem in der Bauindustrie

Info

Publication number: DE102022004941A1
Application number: DE102022004941.4A
Authority: DE
Inventors: Markus Mühlhaus
Original assignee: Carbon 360 GmbH
Current assignee: Carbon 360 GmbH
Priority date: 2022-12-29
Filing date: 2022-12-29
Publication date: 2024-07-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verankerungssystem in der Bauindustrie.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verankerungssystem in der Bauindustrie sowie dessen Verwendung.
Stand der Technik
Seit Jahren ist es in der Bauindustrie eine Herausforderung, unterschiedliche Materialien miteinander dauerhaft zu verbinden. So sind beispielsweise für den Verbundbau zur Herstellung von Verankerungen zwischen Beton und Stahl unterschiedliche Verbundmittel bekannt. Eines der gängigsten Verbundmittel ist der sogenannte Kopfbolzendübel, welcher einen stiftförmigen Körper mit einem pilzförmigen Kopf aufweist und normativ geregelt ist.
Soll beispielsweise eine Betondecke hergestellt werden, so werden hierfür meist Stahlträger verwendet, welche entsprechend die herzustellende Betondeckenbreite oder die herzustellende Betonendeckenlänge überspannen. Die Stahlträger weisen sozusagen zwei Auflager an ihren freien Enden auf.
Zur Verbindung des Stahlträgers mit den daran angeordneten Betonplatten werden im Stand der Technik in der Regel Kopfbolzendübel eingesetzt. Es ergibt sich ein Verbundbauteil aus Stahlträger und Betonplatte.
Wird ein derartiges Verbundbauteil kraftbelastet, tritt dessen Verformung ein. Beispielsweise biegt es sich gegenüber den Auflagern durch. Aufgrund von diesem Durchbiegen tritt zugleich eine Verdrehung an den freien Enden bzw. an den Auflagern des Stahlträgers ein. Das bedeutet, dass oberhalb der sogenannten Schwerlinie das Verbundbauteil einerseits zusammengedrückt oder auch gestaucht wird. Unterhalb der sogenannten Schwerlinie hingegen wird das Verbundbauteil gedehnt und auseinandergezogen.
Liegen beispielsweise zwei Bauteile lose, also ohne Verbindung, übereinander, so verformt sich jedes der beiden Bauteile für sich. Aufgrund der Verdrehungen am Auflager verschieben sich die beiden Bauteile am Auflager gegeneinander. Es ist der sogenannte Schlupf zu beobachten.
Dieser Schlupf ist auch zu beobachten, wenn ein Betonbauteil, welches beispielsweise als Betonplatte, also plattenartig geformt, ausgebildet ist, auf einem Stahlträger aufliegt. Dann ist bei Kraftbeaufschlagung zu beobachten, dass sich das Betonbauteil am Auflager über den Stahlträger schiebt und über diesen hinaustritt. Es bildet sich folglich eine Relativverschiebung zwischen Betonbauteil und Stahlträger aus, der sogenannte Schlupf.
Um genau diese relative Verschiebung zu verhindern, sind im Stand der Technik beispielsweise Kopfbolzendübel im Einsatz, welche das Betonbauteil und den Stahlträger fest miteinander verbinden. Diese Kopfbolzendübel wirken der Relativverschiebung entgegen.
Tritt nun beim Zusammenwirken von Betonbauteil und Stahlträger eine vertikale Belastung auf, wird das Betonbauteil, beispielsweise die Betonplatte, zumindest teilweise gedrückt, also gestaucht. In diesem Beispiel ist das Betonbauteil oberhalb des Stahlträgers angeordnet und bildet mit diesem wenigstens eine gemeinsame Kontaktfläche aus.
Der darunter angeordnete Stahlträger wird hingegen auseinandergezogen, also gedehnt. Der Beton des Betonbauteils übernimmt die Druckkräfte und der Stahlträger die Zugkräfte. Somit ergibt sich ein sogenanntes Verbundbauteil. Die Kopfbolzendübel dienen der Fixierung von Betonbauteil und Stahlträger miteinander.
Zu berücksichtigen ist, dass sich in der Verbundfuge, welche die Fuge zwischen Betonbauteil und Stahlträger bezeichnet, Stahlträger und Betonbauteil weiterhin gegeneinander verschieben wollen, die Kopfbolzendübel dieses aber verhindern.
Die größte einwirkende Druckkraftkomponente entsteht am oberen Rand des Betonteils, da hier auch die Stauchung am größten ist. Diese Druckkraftkomponente stützt sich vornehmlich gegen den Fuß der Kopfbolzendübel, wo sich gerade die beiden Bauteile gegeneinander verschieben wollen. Der Kopfbolzendübel wird insgesamt über seine gesamte Längserstreckung beansprucht.
Da, wie oben bereits erläutert, ein Kopfbolzendübel lediglich einen stiftartigen Körper und einen pilzförmigen Kopf aufweist, ist er lediglich mit dem stiftförmigen Fuß am Stahlträger befestigt. Wirken große Lasten auf den Kopfbolzendübel ein, wird sich dieser signifikant verformen. Durch diese Verformung wird zusätzlich eine Hebekraft induziert, sodass die auf dem Stahlträger aufliegende Betonbauteil sich nicht nur horizontal gegenüber dem Stahlträger verschieben will, sondern es wird zusätzlich noch nach oben gedrückt und will somit abheben.
Um dieses Abheben bestmöglich zu verhindern, weist der Kopfbolzendübel eine entsprechende pilzförmige Kopfstruktur auf. Dieser Kopf soll verhindern, dass sich das Betonbauteil zusätzlich noch nach oben bewegt und vom Stahlträger abhebt. Sie stellt sozusagen eine zusätzliche Haltekonstruktion dar, um das Abheben von Betonbauteil gegenüber dem Stahlträger zu verhindern. Auch sind neben dem Kopfbolzendübel weitere Verbundmittel aus dem Stand der Technik bekannt, welchen allen gemeinsam ist, dass sie eine besondere, zusätzliche Haltekonstruktion aufweisen müssen, um das oben beschriebene Abheben des Betonteils gegenüber dem Stahlträger zu verhindern. So sind beispielsweise Schlaufen, Haken oder auch Anker neben den bereits erwähnten Kopfbolzendübel bekannt.
Gerade diese zusätzlichen Haltekonstruktionen erweisen sich in der Praxis als nachteilig, da sie sich beim Herstellen des entsprechenden Verbundbauteils verformen können, beispielsweise wenn sie als Schlaufenanker ausgebildet sind, sodass die eigentliche Funktion bereits mit dem Vergießen verloren gehen kann. Bei der Verwendung der Kopfbolzendübel erweist es sich als nachteilig, da diese sich innerhalb des Verbundbauteils verformen, wodurch zusätzliche Kräfte geschaffen werden, und es nicht unüblich ist, dass der Beton an diesen Stellen aufreißt, Schaden nimmt und sich die Betonplatte durch die Verformung des Verbundmittels nach oben abzuheben neigt.
Die bekannten Verbundmittel sind in der Regel eher schmal und weisen ein Verhältnis von in der Regel Höhe zu Breite von größer als 4 auf. Diese Arten von Verbundmittel begünstigen das sog. Spalten des Betons.
So bedingt die runde Form des Kopfbolzendübels, dass, im Falle einer Kraftbeaufschlagung gegen den Kopfbolzendübel, der Beton von dem Kopfbolzendübel aufgespalten wird. Der Beton wird wenigstens beidseitig am Kopfbolzendübel vorbeigeschoben und reißt somit auf. Um genau dieses Aufspalten wiederrum zu verhindern, muss bekannterweise eine zusätzliche Stahlbewehrung oberhalb des Stahlträgers und quer zu diesem verlaufend, im Beton eingebracht werden. Diese Stahlbewehrung, welche auch als Querbewehrung verstanden werden kann, dient unter anderem der Aufnahme der Spaltkräfte und soll ein Aufspalten der Betonplatte durch die Kopfbolzendübel verhindern.
Insgesamt zeigen die Verbundmittel aus dem Stand der Technik weitere Nachteile, wie deren Verformbarkeit, das Spalten des Betons sowie die erforderliche Querbewehrung oder Umgreifung der Bewehrung von Verbundmittel -vornehmlich im Betonfertigteilbau- sowie gleichzeitig zusätzliche Maßnahmekonstruktionen zum Verhindern des Abhebens der Betonplatte stellen insgesamt eine unwirtschaftliche Lösung dar. Dies ist insbesondere darin begründet, dass ein resultierendes Produkt, umso teurer wird, je mehr komplizierte Bauteile und Ergänzungsmaßnahmen notwendig sind, um die Produktfunktionalität zu gewährleisten.
Insgesamt ergibt sich somit eine sehr bauseitig sehr aufwändige und auch kostenintensive Lösung zur Herstellung eines Verbundbauteils.
Aufgabe
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verankerungssystem bereitzustellen, welches langlebig und stabil ausgebildet ist und welches ein Abheben des Betonteils gegenüber dem Stahlträger dauerhaft erfolgreich verhindert, unter dauerhaften intakthalten des Beton- und Verbundbauteils.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein Verankerungssystem bereitzustellen, welches ankerfrei ausgebildet ist.
Ebenfalls ist es die Aufgabe des Verankerungssystems keine Spaltkräfte hervorzurufen, so dass auf eine zusätzliche Querbewehrung zur Aufnahme der Spaltkräfte im Beton verzichtet werden kann. Hierdurch können Kosten und Montagezeiten deutlich reduziert werden.
Lösung
Dieses Problem wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt in dem Verankerungssystem zum Einsatz in der Bauindustrie aufweisend wenigstens einen Träger zum Verbinden von Betonbauteilen, wobei der Träger wenigstens ein Kopplungsmittel zur Kopplung von Träger und wenigstens einem Betonbauteil und/oder zur Kopplung von Träger und frisch gegossenem Beton aufweist, wobei das Kopplungsmittel wenigstens einen ersten Steg und wenigstens einen fest daran angeordneten zweiten Steg aufweist, wobei der erste Steg sich in Längsrichtung des Trägers erstreckend angeordnet ist und wobei der zweite Steg sich in Querrichtung des Trägers erstreckend angeordnet ist, wobei der zweite Steg an einem ersten Ende des ersten Steg dauerhaft fixiert ist und wobei der zweite Steg gegenüber wenigstens einer imaginären vertikalen Ebene geneigt angeordnet ist.
Das hier erstmals beschriebene Verankerungssystem weist vorteilhaft wenigstens einen Träger auf. Dieser Träger dient vorteilhaft zum Verbinden von Betonbauteilen. Im einfachsten Ausführungsbeispiel ist dieser Träger als Stahlträger ausgebildet und überspannt beispielsweise den herzustellenden Deckenraum und/oder Bodenraum. Auf diesen Träger können beispielsweise zwei Betonplatten aufgelegt und positioniert werden, bevor der Vergußmörtel zur Deckenausbildung und kraftschlüssigen Verbindung von Betonplatte und Stahlträger durch das Kopplungsmittel eingebracht wird. Dies ist natürlich nicht begrenzend zu verstehen. Der Träger und das hier beschriebene Verankerungssystem kann auch in der Ortbetonbauweise problemlos eingesetzt werden. Unter Betonbauteilen können jegliche Art an Betonbauteilen verstanden werden. Im einfachsten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass das Betonbauteil beispielsweise plattenartig ausgebildet ist und auch als Betonplatte bezeichnet werden kann. Vorteilhaft werden derartige Betonplatten in der Bauindustrie zur Herstellung von Betondecken, Betonböden und/oder Betonwänden eingesetzt. In Verbindung mit dem Träger, welcher vorteilhaft aus Metall ausgebildet ist, ergibt sich somit ein Verbundbauteil.
Der Träger weist vorteilhaft wenigstens ein Kopplungsmittel auf, welches wiederum einen ersten Steg und einen zweiten Steg aufweist. Vorteilhaft ist wenigstens der erste Steg mit dem Träger verbunden. Zugleich sind die beiden Stege miteinander fest verbunden. Um eine besonders effektive Kraftableitung zu ermöglichen, für welche das wenigstens eine hier beschriebene Kopplungsmittel eingesetzt wird, ist der zweite Steg an einem ersten Ende des ersten Steges fest angeordnet. Das hier beschriebene wenigstens eine Kopplungsmittel dient also der Schlupfverhinderung im herzustellenden Verbundbauteil.
Hierbei hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass ein Abheben des Betonteils gegenüber dem Stahlträger in Verbundbauteil dann verhindert werden kann, wenn der zweite Steg gegenüber einer imaginären vertikalen Ebene geneigt angeordnet ist. Dies bedeutet vorteilhaft, dass der zweite Steg nicht orthogonal auf dem Träger, vorteilhaft einem Stahlträger, angeordnet ist. Der zweite Steg weist eine vorbestimmbare Neigung auf. Im einfachsten Fall kann diese Neigung gegenüber einer imaginären vertikalen Ebene gezeigt werden. Je nach Ausführung ist denkbar, dass bei mehreren Kopplungsmitteln, welche auf dem Träger angeordnet sein können, auch mehrere imaginäre, vertikale Ebenen vorhanden sein können. Vorteilhaft weist jedes Kopplungsmittel eine eigene imaginäre, vertikale Ebene auf, gegenüber welcher der zweite Steg geneigt ausgebildet ist.
Gerade durch diese Neigung, welche auch als Schrägstellung bezeichnet werden kann, ist es erstmals gelungen, ein Abheben des Betonbauteils gegenüber dem Stahlträger ohne weitere zusätzliche Haltefunktionsmittel oder zusätzliche Bewehrungen, wie aus dem Stand der Technik bekannt und oben beschrieben, zu verhindern.
Wenn sich das Betonbauteil bei einer vertikalen Belastung von der Mitte des Trägers aus, hin zu dessen Enden, welche hier auch als Auflager zu verstehen sind, über diese Enden des Trägers hinausschieben will, erfährt die Bewegung der Betonplatte gerade durch die Schrägstellung des zweiten Steges automatisch eine Kraftumlenkung nach unten.
Das Betonbauteil wird somit nach unten gedrückt und ein Abheben des Betonteils gegenüber dem Stahlträger wird verhindert.
Mit dem hier erstmals beschriebenen Verankerungssystem wird folglich erstmals eine in Richtung des Trägers geführte Kraftumlenkung erfolgreich durchgeführt.
Im Gegensatz zu den bekannten Verbundmitteln aus dem Stand der Technik, welche stets dafür ausgerichtet sind, auch einem Abheben durch die vertikal nach oben gerichtete Kraftkomponente entgegenzuwirken, ist dies bei dem hier beschriebenen Verankerungssystem gar nicht notwendig. Unter Verwendung des hier beschriebenen Verankerungssystems entsteht keine nach oben gerichtete vertikale Kraftkomponente. Die resultierende Kraftkomponente wird nach unten in den Träger überführt, sodass das Betonbauteil gegen den Träger geführt wird. Durch diese Kraftumleitung in den Träger wird erfolgreich dem Abheben und dem Schlupf entgegengewirkt. Beides wird vorteilhaft vollständig vermieden.
Durch die Schrägstellung des zweiten Steges ist es erstmals möglich, die bekannten vertikalen, abhebenden Lasten aufzunehmen und gegen den Träger und/oder in den Träger abzuführen. Weiterhin wird durch die Anordnung des zweiten Steges in Querrichtung des Trägers und durch die Neigung gegenüber der imaginären, vertikalen Ebene, ein Aufspalten des Betonbauteils wie bei den schmalen, runden Kopfbolzendübeln aus dem Stand der Technik bekannt, vollständig vermieden.
Das hier beschriebene Kopplungsmittel weist durch die Queranordnung des zweiten Steges auf dem Träger eine breite, sich in Querrichtung des Trägers erstreckende Seitenfläche auf. Diese kann als flächenartiges Auflager für die Betonplatte verstanden werden.
Erfährt beispielsweise eine auf dem Träger aufliegende Betonplatte eine Kraftbeaufschlagung, welche sie gegen den Träger führt, so wird die Betonplatte gegen diese Seitenfläche des zweiten Steges geführt. Ein Aufspalten wie aus dem Stand von den Kopfbolzendübeln bekannt, wird unterbunden.
Weiterhin kann auf eine über dem Stahlträger durchlaufende Querbewehrung bspw. bei Betonplatten in Ortbetonbauweise oder ein Umgreifen der Bewehrung um die Kopplungsmittel bei Fertigteilplatten, verzichtet werden. Die gleichzeitige Schiefstellung des zweiten Steges verhindert, ohne zusätzliche konstruktiven Maßnahmen, das Abheben der Betonplatte. Dadurch wird eine insgesamt wirtschaftlichere Lösung erzielt.
Somit kann zudem auf die im Stand der Technik notwendige, zusätzliche Bewehrung, welche ein Aufspalten verhindern soll, verzichtet werden. Es wird also erstmals ein besonders effektives und kostenreduzierendes Verankerungssystem vorgestellt, welches die bekannten Nachteile aus dem Stand der Technik, wie oben erläutert, überwindet.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der zweite Steg gegen den ersten Steg geneigt ausgebildet sein. Dies hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das auf dem Träger aufliegende Betonbauteil im bereits vergossenen Zustand eine vertikale Belastung erfährt und sich hierdurch verschieben will und der entsprechend gegen den ersten Schenkel geneigte zweite Schenkel die Kraftumlenkung und die Einführungsrichtung der Kraft in den Träger somit vorgibt. Der zweite, geneigt angeordnete Steg kann als Gegenpart oder auch als Auflager des Betonteils verstanden werden, welches sich beim Verschieben gegen diesen zweiten Steg abstützt und so die Krafteinleitung erfolgreich durchgeführt werden kann.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der zweite Steg als Auflager für das Betonbauteil, beispielsweise eine Betonplatte, ausgebildet sein. Vorteilhaft ist der zweite Steg als flächiges Auflager für das Betonbauteil ausgebildet. Ergänzend hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der zweite Steg zumindest teilweise eben ausgebildet ist. Hierdurch kann eine entsprechend gerichtete Krafteinleitung, ausgehend von dem Betonbauteil, in den Träger noch verbessert durchgeführt werden. Durch die vorteilhaft flächige, ebene Auflage des Betonbauteils auf dem Träger in Kombination mit dem Kopplungsmittel wird zusätzlich ein Spalten des Betonbauteils verhindert. Somit kann auf eine durchgehende Querbewehrung über dem Träger bzw. eine Bewehrung, die das Kopplungsmittel umgreift, wie aus dem Stand der Technik bekannt und notwendig, verzichtet werden. Das ist für den Betonbau, insbesondere den Stahlverbundbau, kostentechnisch von großem Vorteil.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Neigung des zweiten Steges gegenüber der imaginären vertikalen Ebene im Bereich von größer 0° bis einschließlich 90° ausgebildet ist. Vorteilhaft haben sich Winkel im Bereich von größer 0° bis einschließlich 45°, noch vorteilhafter von vorteilhafter von 1° bis 10° und ganz besonders vorteilhaft von 5° bis 10°, also 5°, 5,5°, 6°, 6,5°, 7°, 7,5°, 8°, 8,5°, 9°, 9,5°, 10°, nebst allen dazwischenliegenden Zahlenbereichen, erwiesen. Gerade dieser Winkelbereich von größer 0° bis 45°, noch vorteilhafter von 1° bis 10° und ganz besonders vorteilhaft von 5° bis 10° hat sich als vorteilhaft erwiesen, da diese Neigungen gegenüber der imaginären, vertikalen Ebene ausreichend sind, um die auftretenden Kraftbeaufschlagungen durch das Betonbauteil aufzunehmen und kontrolliert in den Träger abzuführen. Zudem bedingen kleine Winkel, vorteilhaft von 1° bis 10° auch lediglich geringe Aussparungsvolumen in den Betonbauteilen, welche den geneigt ausgebildeten zweiten Steg zumindest teilweise aufnehmen. Somit wird Vergussmaterial, beispielsweise Vergussmörtel, eingespart. Dies bedingt zugleich wiederrum eine Kostenersparnis.
Je größer der Neigungswinkel gegenüber der imaginären vertikalen Achse ausgebildet ist, desto größer sind die Aussparungen in den anzuordnenden Betonbauteilen vorzusehen und desto mehr Vergussmaterial wird letztlich benötigt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bilden die beiden Stege eine T-Form oder eine L-Form miteinander aus. Gerade diese beiden Formkörper haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da hierdurch besonders platzeffektiv das Betonbauteil an den Träger angeordnet werden kann.
Soll beispielsweise ein Betonbauteil mit dem Träger verbunden werden, und so ein Verbundbauteil ausbilden, so weist das Betonbauteil vorteilhaft wenigstens eine Aussparung auf. Diese Aussparung ist als Hohlraum im Betonbauteil ausgebildet. Zur Anordnung des Betonbauteils am Träger wird das Betonbauteil derart ausgerichtet, dass die Aussparung vorteilhaft den zweiten Steg zumindest teilweise überspannt. Der zweite Steg ist somit vorteilhaft, zumindest teilweise, innerhalb der Aussparung des Betonbauteils angeordnet. Der erste Steg hingegen kann unüberspannt vom Betonbauteil verbleiben, also frei liegend. Somit kann besonders platzeffektiv mit geringen Aussparungen im Betonbauteil gearbeitet werden, wenn das hier beschriebene Verankerungssystem eingesetzt wird. Dies ist von Vorteil, da geringe Aussparungen im späteren Schritt leichter und schneller verfüllt werden können. Es wird weniger Vergussmaterial benötigt. Das herzustellende Verbundbauteil wird durch Schnelligkeit und weniger Materialeinsatz auf der Baustelle wirtschaftlich effektiver.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist denkbar, dass ein dritter Steg zur zusätzlichen Krafteinleitung vorgesehen ist. Vorteilhaft ist der dritte Steg zumindest teilweise mit dem zweiten Steg fest verbunden. Dies kann beispielsweise durch Verschweißen des dritten Steges mit dem zweiten Steg erfolgen. Als vorteilhafte Positionen des dritten Steges hat sich wenigstens das freie Ende des zweiten Steges gezeigt. Der dritte Steg kann mit dem wenigstens einen freien Ende des zweiten Steges (L-Form) oder an beiden freien Enden des zweiten Steges (T-Form) an der jeweiligen Stirnfläche fest angeordnet sein. Hierdurch kann die Krafteinleitung nochmals verbessert werden.
Alternativ oder ergänzend hierzu ist auch denkbar, dass der dritte Steg in Flucht des ersten Steges angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist der dritte Steg an der dem ersten Steg gegenüberliegenden Seitenfläche des zweiten Steges fest angeordnet. Hierdurch kann der zweite Steg, welcher auch als Auflager verstanden werden kann, nochmals zusätzlich gehalten und stabilisiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das hier beschriebene Verankerungssystem im Verhältnis zur Betondicke eines Betonbauteils sehr klein. Aus dem Stand der Technik ist für Kopfbolzendübel bekannt, dass diese in der Regel oftmals lediglich geringfügig niedriger ausgebildet sind als die Betondicke der Betonbauteile. So ist es im Stand der Technik üblich, dass die Kopfbolzendübel in ihrer Längserstreckung oftmals. 90% der Betondicke entsprechen. Meist sogar noch mehr.
Vorteilhaft ist die vertikale Erstreckung des hier beschriebenen Kopplungsmittels, also dessen Höhe, kleiner 0,5-mal der Betondicke des auf den Träger aufgelegten Betonbauteils ausgebildet.
Weist das Verbundbauteil beispielsweise ein Betonbauteil von 8 cm Dicke auf, so beträgt die vertikale Erstreckung des Kopplungsmittels, vorteilhafter des wenigstens zweiten Steges, weniger als die Hälfte der Betonbauteildicke, also weniger als 4 cm.
Bei dem Verbundbauteil kann es sich beispielsweise um ein Deckenbauteil aus Betonplatte und Träger handeln. Somit kann der Korrosionsschutz allein durch die Betondeckung des Vergussmaterials realisiert werden. Zusätzliche Korrosionsschutzmaßnahmen sind nicht erforderlich. Dies ist wirtschaftlich und kostentechnisch von Vorteil.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist denkbar, dass das Verankerungssystem zumindest teilweise verzinkt ausgebildet ist. Dies verbessert den Korrosionsschutz. Ergänzend hierzu ist denkbar, dass anstelle von bekannten Vergussmörteln, polymermodifizierte Vergussmaterialen eingesetzt werden, um den Korrosionsschutz nochmals zu verbessern.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die minimale Tiefe der Aussparung im Betonbauteil durch die halbe Breite des zweiten Steges, abzüglich der halben Fugenbreite zuzüglich einer Toleranz von mindestens einmal dem Korn des Vergussmörtels entspricht, ausgebildet.
Hierdurch kann besonders vorteilhaft später vergossen und zugleich auch deutlich Material eingespart werden, im Gegensatz zu bekannten Verfahren aus dem Stand der Technik.
Durch die vorteilhafte geometrische Ausbildung des Kopplungsmittels ist, wie oben bereits ausgeführt, keine zusätzliche Bewehrung notwendig, welche oberhalb des Kopplungsmittels, also abgewandt vom Träger, in das Betonbauteil eingelassen werden müsste. In der jeweiligen Aussparung des Betonbauteils ist folglich keine Bewehrung vorhanden, die bauseits beschädigt werden kann. Auch dies ist ein weiterer Vorteil des hier beschriebenen Kopplungsmittels.
Das Fehlen der Bewehrung führt auch dazu, dass auf aufwändige Korrosionsschutzmaßnahmen in der jeweiligen Aussparung verzichtet werden kann. Hieraus bedingen sich klar wirtschaftliche Vorteile und eine nachhaltig dauerhafte Konstruktion des resultierenden Verbundbauteils.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die minimale Breite der Aussparung im Betonbauteil durch die Breite des zweiten Steges und/oder dem Neigungswinkel sowie und/oder der Höhe des Kopplungsmittels sowie einer Toleranz von mindestens zweimal dem Korn des Vergussmörtels ausgebildet.
Hierdurch kann besonders vorteilhaft später vergossen und zugleich auch deutlich Material eingespart werden, im Gegensatz zu bekannten Verfahren aus dem Stand der Technik.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens der zweite Steg über wenigstens eine vorbestimmbare Schweißnaht mit dem Träger dauerhaft verbunden oder schweißnahtfrei ausgebildet. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der zweite Steg über wenigstens eine vorbestimmbare Schweißnaht mit dem Träger dauerhaft verbunden ist, da über die Schweißnahtlänge die Duktilität, also die Verformbarkeit, des zweiten Steges einstellbar ist. Durch diesen zusätzlich einstellbaren Parameter der Verformbarkeit des zweiten Steges, kann je nach Einsatzgebiet die Schweißnahtlänge ausgewählt werden. Die Schweißnaht kann auch gänzlich weggelassen werden.
Im ersten Ausführungsbeispiel ist der zweite Steg zwar auf dem Träger angeordnet, aber nicht mit diesem verschweißt. Der zweite Steg erhält seine Fixierung durch die Anbindung an den ersten Steg. Der zweite Steg ist bei Krafteinwirkung gegenüber dem Träger positionsveränderbar und formveränderbar. Er kann sich beispielsweise zumindest teilweise verbiegen. In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist die Duktilität des zweiten Steges am höchsten.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Schweißnaht entlang des gesamten zweiten Steges als dauerhafte Verbindung zu dem Träger ausgebildet. Wird die Schweißnaht über die gesamte Länge des zweiten Steges, also vorteilhaft in Querrichtung des Trägers, ausgeführt, so ist bei einer Krafteinwirkung auf das Kopplungsmittel dieses als steif einzustufen. Es weist eine geringe Duktilität auf. Der zweite Steg ist mit seinen unteren Ecken fest mit dem Obergurt verbunden. Diese können sich nicht verändern. Die freien oberen Ecken hingegen können ausgelenkt werden und eine Art Eselsohrumklappung ausführen.
In einem dritten Ausführungsbeispiel kann die Schweißnaht mit dem Obergurt nur über einen Teilbereich des zweiten Steges ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass lediglich ein vorbestimmbarer Abschnitt des zweiten Steges fest mit Träger verschweißt ist. Andere Abschnitte allerdings nicht. Vorteilhaft beginnt die Schweißnaht von der Mitte des zweiten Steges aus nach außen zu dessen einem freien Ende oder zu dessen beiden freien Enden hinzuverlaufen.
So ist beispielsweise denkbar, dass lediglich ein Stegabschnitt vollständig mit dem Obergurt verschweißt ist. Der zweite Stegabschnitt ist schweißnahtfrei ausgebildet.
Dies ist selbstverständlich nicht begrenzend zu verstehen, so dass es auch denkbar ist, dass die Schweißnaht, ausgehend von der Mitte des zweiten Steges aus, gleichmäßig, also gleich lang, mit dem ersten und zweiten Stegabschnitt verbunden ist. Beide Stegabschnitte sind folglich teilweise mit dem Obergurt verschweißt. Allerdings erstreckt sich die Schweißnaht in diesem Ausführungsbeispiel dann nicht über die gesamte Steglänge, sondern endet früher. Das bedeutet, dass die unteren Ecken des zweiten Steges, welche direkt benachbart zum Obergurt angeordnet sind, schweißnahtfrei ausgebildet sind. Bei Krafteinwirkung verformen sich daher nicht nur die oberen Ecken des zweiten Steges, sondern ebenfalls die unteren Ecken. Aufgrund der Fixierung durch die Schweißnaht werden allerdings die unteren Ecken des zweiten Steges weniger stark verformt als die oberen Ecken. Die Länge der Schweißnaht kann den Anforderungen des späteren Verbundbauteils angepasst werden. So kann die Schweißnahtlänge 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% oder 90% der Länge des gesamten zweiten Steges entsprechen.
So kann ein halbsteifes oder halbduktiles Kopplungsmittel bereitgestellt werden. Dies wird auch als semirigid bezeichnet.
Ein Einstellen des Verformungsvermögen und somit der Duktilität, wie es hier über die Schweißnahtlänge des zweiten Steges möglich ist, ist aus der Praxis bislang nicht bekannt. Das Verformungsvermögen des hier erstmals beschriebenen Kopplungsmittels ist vorteilhaft über die Schweißnaht, vorteilhaft über deren Länge als Verbindung mit dem Träger, einstellbar. So kann die Schweißnahtlänge, über welche der zweite Steg fest mit dem Träger verbunden ist, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% oder 90% der Länge des gesamten zweiten Steges entsprechen.
Besonders vorteilhaft wird wenigstens der erste Steg mit wenigstens einer Schweißnaht fest mit dem Träger verbunden.
Dies ist aber nicht begrenzend zu verstehen, sondern es ist auch denkbar, dass je nach erwartender Krafteinleitung, die Schweißnähte eines jeden Steges unterschiedlich lang ausgebildet sein können und/oder dass der zweite Steg schweißnahtfrei angeordnet ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Träger in seiner Längserstreckung mehrere Kopplungsmittel auf. Die Anzahl der Kopplungsmittel ist entsprechend der Anwendung des Trägers und des entsprechend herzustellenden Verbundbauteils anzupassen. Je nach Bedarf ist es denkbar, dass die Kopplungsmittel in Längserstreckung des Trägers geradlinig zueinander angeordnet sind.
Im Weiteren einfachsten Fall ist es denkbar, dass die Kopplungsmittel jeweils zu den freien Enden des Trägers angeordnet sind, da hier die aufzufassenden Belastungen mit am größten sind. So ist es denkbar, dass hin zu den freien Enden des Trägers mehrere Kopplungsmittel hintereinander, vorteilhaft auch beabstandet zueinander, angeordnet sind.
Vorteilhaft weisen dann die Betonbauteile die entsprechend platzierten Ausnehmungen auf.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Kopplungsmittel auf dem Träger äquidistant zueinander angeordnet. Dies ist vorteilhaft, da hierdurch eine gleichbleibende Kraftumlenkung umgesetzt werden kann. Die Ausrichtung der Kopplungsmittel ergibt sich durch die Position der Auflager. Sind beispielsweise nur zwei Auflager vorhanden, so wird bei vertikal nach unten gerichteter Kraftbeaufschlagung, ein Durchbiegen des fertigen Verbundbauteils zu beobachten sein. Das Durchbiegen ist an und in der Nähe der Auflager gering und nimmt mit Abstand zu den jeweiligen Auflagern zu. Daher hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kopplungsmittel, ausgehend von der Position des maximalen Durchbiegens gegenläufig angeordnet werden. So kann der Schlupf, welcher sich von dem Maximum in Richtung der beiden Auflager jeweils ausbilden will, unterbunden werden. Bei dieser Ausführungsform sind dann mehrere imaginäre Ebenen vorhanden gegenüber welchen die Kopplungsmittel entsprechend geneigt angeordnet sind. Besonders vorteilhaft hat es sich in diesem Zusammenhang erwiesen, wenn als Kopplungsmittel eine identische Neigung aufweisen. Hierdurch können auch alle notwendigen Aussparungen in den anzuordnenden Betonbauteilen gleichgroß bereitgestellt werden. Dies spart Kosten und Personalaufwand bei deren Herstellung.
Allerdings ist dies nicht begrenzend zu verstehen, so dass auch denkbar ist, dass beispielsweise drei oder mehr Auflager vorgesehen sind. Das Prinzip ist auch hier, wie in dem Beispiel der zwei Auflager beschrieben umzusetzen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der erste Steg in seiner Längserstreckung deutlich länger ausgebildet ist als die Längserstreckung des zweiten Stegs. Dies ist von Vorteil da hierdurch sicher Beanspruchungen, welche aus Versatzmomenten resultieren können, für das gesamte Kopplungsmittel minimiert werden können. Hierbei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Länge des ersten Steges größer gleich einmal der Höhe des Kopplungsmittel entspricht. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass in diesem Beispiel die Höhe des Kopplungsmittels dessen Erstreckung in vertikaler Richtung entspricht.
Weiterhin hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Länge des ersten Steges größer gleich der halben Breite des Kopplungsmittel entspricht. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass in diesem Beispiel die Breite des Kopplungsmittel durch die Länge des zweiten Steges festgelegt und definiert ist.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verbundbauteil aufweisend wenigstes ein Verankerungssystem. Hierdurch können besonders effektive Verbundbauteile geschaffen werden, welche mit wenig Vergussmörtel schnell und einfach herstellbar sind und/oder rissunanfällig sind. Weiteren hat es sich bei den herzustellenden Verbundbauteilen als vorteilhaft erwiesen, wenigstens ein Verankerungssystem, wie hier beschrieben, zu verwenden, dass hierdurch erstmals möglich ist, dass die Fuge zwischen den anzuordnenden Betonbauteilen sehr klein gehalten werden kann. Der Grund hierfür ist, dass lediglich der erste Steg in dieser Fuge zwischen den zwei Verbundbauteilen angeordnet ist. Somit muss lediglich eine äußerst geringe Materialmenge an Vergussmörtel bereitgestellt werden, um die Fuge zu füllen und die beiden Betonbauteile entsprechend miteinander zu verbinden.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung des Verankerungssystems in Verbundbauteilen und/oder als Bestandteil von Verbundbauteilen und/oder als Bestandteil von Betondecken und/oder als Bestandteil von Betonböden und/oder als Bestandteil von Betonwänden.
Vorteilhaft kann das hier beschriebene Verankerungssystem auch als Betonverbundverankerungssystem verstanden werden.
Der hier beschriebene Träger kann vorteilhaft aus Stahl ausgebildet sein. Je nach Einsatzgebiet hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Träger eine T-Form und/oder eine C-Form und/oder eine Doppel T-Form aufweist. Weiterhin kann der Träger einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Ebenfalls ist weiterhin denkbar, den Träger als Hohlprofilträger auszubilden. Zudem sind auch Rohre oder Kastenträger als Träger denkbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen.
Unter Grundzustand ist im Rahmen dieser Offenbarung der Zustand des Verankerungssystems zu verstehen bevor dieses gemeinsam mit wenigstens einem Betonbauteil vergossen wird, um ein Verbundbauteil auszubilden. Auf das Kopplungsmittel wirken im Grundzustand keine von außen durch Betonbauteile eingeleiteten Kräfte ein.
Vorteilhaft ist die hier beschriebene imaginäre Ebene als Hilfsebene zu verstehen, über welche die Neigung und somit der Neigungswinkel α des zweiten Steges besonders einfach darstellbar ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigt:

1 eine schematische Ansicht eines ersten Verankerungssystems;
2 eine schematische Ansicht des Verankerungssystems aus 1 mit Betonbauteil;
3 eine Seitenansicht des Verankerungssystems aus 2;
4 eine weitere schematische Axonometrie einer weiteren Ausführungsform des Verankerungssystems;
5 eine weitere schematische Ansicht eines Verankerungssystems mit zwei Betonbauteilen vor dem Verguss;
6 schematische Schnittansichten von 5;
7 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Verankerungssystems;
8 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Verankerungssystems;
9 eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des Verankerungssystems;
10 eine schematische Ansicht der Anordnung mehrerer Kopplungsmittel auf einem Träger; und
11 eine weitere schematische Ansicht der Anordnung mehrerer Kopplungsmittel auf einem Träger.

In den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehene Elemente entsprechen im Wesentlichen einander, sofern nichts anderes angegeben ist. Darüber hinaus wird darauf verzichtet, Bestandteile zu zeigen und zu beschreiben, welche nicht wesentlich zum Verständnis der hierin offenbarten technischen Lehre sind. Im Weiteren werden nicht für alle bereits eingeführten und dargestellten Elemente die Bezugszeichen wiederholt, sofern die Elemente selbst und deren Funktion bereits beschrieben wurden oder für einen Fachmann bekannt sind.
Ausführliche Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 zeigt ein beispielhaftes Verankerungssystem 1 im Grundzustand, welcher auch als Grundposition bezeichnet werden kann. Das Verankerungssystem 1 weist einen Träger 2 auf, welcher hier als Ausschnitt an seinem einen freien Ende dargestellt ist.
Der Träger 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel als T-Träger ausgebildet. Er weist eine Obergurt 4 und einen Trägersteg 6 auf. In diesem hier gezeigten Beispiel ist der Obergurt 4 als horizontale Fläche ausgerichtet zu verstehen. Dies dient der Beschreibung der 1 und kann selbstverständlich in der praktischen Anwendung hiervon verschieden sein.
Auf der Fläche des Obergurts 4 ist zur Erklärung der Funktionalität ein Kopplungsmittel 8 angeordnet. In dem hier gezeigten Beispiel ist das Kopplungsmittel 8 T-förmig ausgebildet. Es weist einen ersten Steg 10 auf. Dieser erste Steg 10 erstreckt sich in der gleichen Längsrichtung wie der Träger 2. Weiterhin weist der erste Steg 10 eine schmale Grundfläche auf, welche mit dem Obergurt 4 eine gemeinsame Kontaktfläche ausbildet. Entlang dieser gemeinsamen Kontaktfläche 12 erfolgt auch die Fixierung des ersten Steges 10 am Obergurt 8. Vorteilhaft erfolgt die Fixierung mittels wenigstens einer vorbestimmbar langen Schweißnaht.
An einem Ende 14 des ersten Stegs 10 ist der zweite Steg 16 fest angeordnet. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel bilden die beiden Stege 10, 16 ein einteilig ausgebildetes Kopplungsmittel 8 in T-Form aus. Der zweite Steg 16 schließt an der Stirnseite des freien Ende 14 nahtlos an. Vorteilhaft trifft die Stirnseite des ersten Steges 10 mittig auf die hier nicht gezeigte, rückwärtige Seitenfläche des zweiten Steges 16.
Dies ist selbstverständlich nicht begrenzend zu verstehen, sodass es auch denkbar ist, dass die beiden Stege 10, 16 vor der Anordnung auf dem Obergurt 4 miteinander verschweißt werden.
Der zweite Steg 16 erstreckt sich in seiner Längserstreckung in Querrichtung Q des Obergurtes 4.
Weiterhin ist der zweite Steg 16 geneigt angeordnet. Dies bedeutet, dass der zweite Steg 16 nicht senkrecht auf der Oberfläche 18 angeordnet ist. Der zweite Steg 16 ist um den Neigungswinkel α gegenüber einer sich vertikal erstreckenden, imaginären Ebene E geneigt angeordnet.
Der zweite Steg 16 bildet gegenüber der imaginären, vertikalen Ebene E einen Winkel α im Bereich von größer 0° bis einschließlich 90°, vorteilhafter von 1° bis einschließlich 45°, noch vorteilhafter von 1° bis 10° aus. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Winkel α auf einen Wert von 6° ± 1° gewählt. Wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, resultiert diese Neigung gegenüber der Ebene E darin, dass zwischen Obergurt 4 und zweitem Steg 16, an der dem ersten Steg 10 abgewandten Fläche, einen Winkel β im Bereich von 91° bis 100°, vorteilhafter im Bereich von 96° ± 1°, aufspannt.
2 zeigt eine Ansicht eines Verankerungssystems 1 aus 1, wobei hier zusätzlich ein Betonbauteil 20, zumindest abschnittsweise gezeigt ist. Gleiche Bezugszeichen entsprechen gleichen Bauteilen und werden hier nicht erneut, separat erklärt.
Das Betonbauteil 20 liegt zumindest teilweise auf dem Obergurt 4 auf. Weiterhin weist das Betonbauteil 20 hier exemplarisch eine Aussparung 22 auf. Diese Aussparung 22 ist besonders klein und effektiv gehalten. Die Aussparung 22 überspannt zumindest teilweise einen Bereich 28 des zweiten Steges 16. Die Aussparung 22 ist derart platziert, dass sie vom zweiten Steg 16 beabstandet angeordnet ist. Dieser ist zumindest teilweise innerhalb der Aussparung 22 angeordnet. Es gibt zwischen Aussparung 22 und zweitem Steg 16 keine gemeinsame Kontaktfläche. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die minimale Tiefe der Aussparung 22 sich aus der halben Breite des zweiten Steges 16 abzüglich der halben Fugenbreite (hier nicht gezeigt), zuzüglich einer Toleranz von mindestens einmal dem Großkorn des Vergussmörtels ergibt.
Im späteren Vergussschritt wird dann die Aussparung 22 mit dem entsprechenden Vergussmaterial ausgefüllt.
In 3 Ist eine perspektivische Seitenansicht des Aufbaus aus Figur zwei gezeigt. Gleiche Bezugszeichen entsprechen gleichen Bauteilen und werden hier nicht erneut, separat erklärt.
3 zeigt den perspektivischen Einblick in die Aussparung 22. Es ist ersichtlich, dass die Aussparung 22 als gekammerter Raum mit einer Öffnung ausgebildet ist und die Aussparung 22 den zweiten Steg 16, zumindest abschnittsweise, überspannt. Auch hier ist wieder die Neigung über den Neigungswinkel α des zweiten Steges 16 gegenüber der imaginären Ebene E (nicht gezeigt) dargestellt.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Verankerungssystem 1. Diese weist einen Träger 2 auf, welcher hier als Ausschnitt an seinem einen freien Ende dargestellt ist.
Der Träger 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel als T-Träger ausgebildet. Er weist eine Obergurt 4 und einen Trägersteg 6 auf. In diesem hier gezeigten Beispiel ist der Obergurt 4 als horizontale Fläche ausgerichtet zu verstehen. Dies dient der Beschreibung der 4 und kann selbstverständlich in der praktischen Anwendung hiervon verschieden sein.
In diesem Ausführungsbeispiel sind auf Fläche des Obergurts 4 insgesamt drei Kopplungsmittel 8 in Reihe und beabstandet zueinander angeordnet. Vorteilhaft erfolgt die Beabstandung äquidistant. Weiterhin ist diese Abbildung nur als Ausschnitt zu verstehen, so dass auch mehr als drei Kopplungsmittel auf dem Träger angeordnet sein können. In dem hier gezeigten Beispiel sind alle Kopplungsmittel 8 T-förmig ausgebildet. Sie weisen den gleichen Aufbau auf, wie bereits aus 1 bekannt und beschrieben. Es weist einen ersten Steg 10 auf. Dieser erste Steg 10 erstreckt sich in der gleichen Längsrichtung L wie der Träger 2.
Weiterhin weist der erste Steg 10 eine schmale Grundfläche auf, welche mit dem Obergurt 4 eine gemeinsame Kontaktfläche ausbildet. Entlang dieser gemeinsamen Kontaktfläche 12 (nicht gezeigt) erfolgt auch die Fixierung des ersten Steges 10 am Obergurt 4. Vorteilhaft erfolgt die Fixierung mittels wenigstens einer Schweißnaht.
Weiterhin ist jeweils der zweite Steg 16 geneigt angeordnet. Dies bedeutet, dass pro Kopplungsmittel 8 der zweite Steg 16 gerade nicht senkrecht auf der Oberfläche 18 angeordnet ist. Der zweite Steg 16 ist um den Neigungswinkel α gegenüber einer sich vertikal erstreckenden, imaginären Ebene E (nicht gezeigt) geneigt angeordnet.
Der zweite Steg 16 bildet in diesem Ausführungsbeispiel gegenüber der imaginären, vertikalen Ebene E einen Winkel α im Bereich von 1° bis 10°, vorteilhafter im Bereich von 7° ± 2° aus. Wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt resultiert diese Neigung gegenüber der imaginären Ebene E darin, dass zwischen Obergurt 4 und zweitem Steg 16, ein Winkel β im Bereich von 91° bis 100°, vorteilhafter im Bereich von 97° ± 2°, aufspannt. Auch dieser Neigungswinkelbereich ist hervorragend, um die im späteren Verbundbauteil, ausgehend von dem wenigstens einen Betonbauteil, auf das Kopplungsmittel einwirkenden Kräfte in den Träger hinein umzuleiten.
Zudem ist das Betonbauteil 20 gezeigt, welches in diesem Ausführungsbeispiel die entsprechende Anzahl an Aussparungen 22 aufweist. Sind drei Kopplungsmittel 8 vorgesehen, so weist auch das Betonbauteil 20 entsprechend drei Aussparungen 22 auf, welche bei Platzierung des Betonteils 20 auf dem Obergurt 4 des Verankerungssystems 1 zumindest abschnittsweise den jeweils zweiten Steg 16 überspannen. Vorteilhaft entspricht die Anzahl der Aussparungen 20 auch der Anzahl der zumindest teilweise zu überspannenden zweiten Stege 16.
Schließlich zeigt 5 eine perspektivische Ansicht einer zum Verguss bereiten Anordnung aus Verankerungssystem und zwei Betonbauteilen 20, 24, welche zunächst lose auf dem Träger 2 aufliegen. In dieser Darstellung sind zwei Kopplungsmittel 8 gezeigt. Diese liegen auf dem Obergurt 4 auf und sind zumindest über den jeweils ersten Steg 10 mit diesem fest verbunden, vorteilhaft verschweißt.
Weiterhin sind in diesem Ausführungsbeispiel ein erstes Betonbauteil 20 und ein zweites Betonbauteil 24 auf dem Obergurt 4 aufliegend angeordnet. Beide Betonbauteile 20,24 weisen mehrere Aussparungen 22 auf. Besonders vorteilhaft entspricht die Anzahl der Aussparungen 22 pro Betonbauteil 20, 24 der Anzahl der zweiten Stege 16 des Kopplungsmittels 8.
Es ist gezeigt, dass die Aussparungen 22 des Betonbauteils 24 zumindest teilweise den jeweils linken Abschnitt 26 des zweiten Steges 16 überspannen. Zugleich überspannen die Aussparungen 22 des Betonteils 20 zumindest teilweise den jeweils rechten Abschnitt 28 des zweiten Steges 16. Der Abstand zwischen den beiden Betonbauteilen 20,24 entspricht der Fugenbreite F.
Zur Herstellung eines Verbundbauteils (nicht gezeigt) wird die zwischen den Betonbauteilen 20, 24 bedingte Fuge mit Fugenbreite F nebst den Aussparungen 22 mit Vergussmaterial, beispielsweise mit aus der Praxis üblichem Vergussmörtel, aufgefüllt und verschlossen. Nach dem Erhärten des Vergussmörtels ist somit ein neues Verbundbauteil hergestellt. Die Höhe der Fuge ergibt sich aus der Betondicke D der beiden Betonbauteile 20, 24. Die Dicke D ist bei beiden Betonbauteilen 20, 24 gleich gewählt.
6 zeigt eine Schnittansicht der 5. Es werden die beiden Betonbauteile 20, 24 gezeigt, welche lose auf dem Obergurt 4 aufliegen. Es ist zudem gezeigt, dass die Aussparungen 22 der beiden Betonbauteile 20, 24 nach oben hin schräg verlaufend ausgebildet sind. Dies dient der verbesserten Entlüftung während des Vergusses mit Vergussmaterial. Zudem ist hier die Vergussfuge F gezeigt. Zudem zeigt diese Ansicht, dass das Kopplungsmittel 8 in seiner vertikalen Höhenerstreckung H kleiner 0,5 mal der Betondicke D der Betonbauteile 20, 24 entspricht. Zur verbesserten Darstellung ist die hälftige Betondicke D/2 hier ebenfalls graphisch hinterlegt. Es ist ersichtlich, dass die Höhe H von zweitem Steg 16 und/oder erstem Steg 10 geringer ausgebildet ist, als die hälftige Betondicke D/2. Unterhalb des Kopplungsmittels 8 ist der Träger 2 angeordnet. Weiterhin zeigt diese Ansicht, dass der erste Steg 10 frei in der Fuge angeordnet ist. Er weist weder eine gemeinsame Kontaktfläche mit den beiden Betonbauteilen 20, 24 auf, noch wird er zumindest teilweise von diesen überspannt.
7 zeigt ein Verankerungssystem 1 in einem Gebrauchszustand (durchgehende Linie). In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Steg 10 fest mit dem Träger 2, genauer gesagt mit dem Obergurt 4, verschweißt. Dies ist durch die Schweißnaht 30 dargestellt.
Der zweite Steg 16 ist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls vollständig mit einer weiteren Schweißnaht 32 mit dem Obergurt 4 verschweißt. Der Neigungswinkel α gegenüber der vertikalen, imaginären Ebene E (nicht gezeigt) ist hier mit 8° ± 2° gewählt. Die Grundposition des Kopplungsmittels 8 ist hier als gestrichelte Form dargestellt.
Im Verbundbauteil, wenn dieses beispielsweise in einer Betondecke verbaut ist, können über die jeweiligen Betonbauteile (hier nicht gezeigt) Krafteinleitungen in Kraftrichtung K auftreten. Diese bedingen eine Formveränderung und/oder Positionsveränderung des zweiten Steges 16. Diese Veränderung ist hier als durchgehende Linie gezeigt. Zum besseren Verständnis sind sowohl Grundposition (gestrichelte Linie des zweiten Steges 16) als auch veränderte Position (durchgehende Linie des zweiten Steges 16) zugleich in dieser Abbildung dargestellt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Steg 16 über die Schweißnaht 32 an dem Obergurt 4 gehalten. Der untere Bereich des zweiten Steges 16 ist positionsfest. Lediglich die beiden oberen, freien Ecken 34 werden ausgelenkt. Diese Auslenkung ist hier als durchgängige Linie gezeigt, wohingegen die ursprüngliche Form des zweiten Steges 16 gestrichelt dargestellt ist. Im einfachsten Fall kann diese Auslenkung an jeder Ecke 34 als Eselsohrauslenkung verstanden werden. Die beiden oberen Ecken 34 geben der Krafteinleitung nach und kippen in Kraftrichtung K nach vorne.
Durch die Schweißnaht 32, welche sich entlang des kompletten zweiten Steges 16 erstreckt, wird insgesamt ein steifes Kopplungsmittel 8 geschaffen. Es weist wenig Verformbarkeit und wenig Duktilität auf. Der erste Steg 10 bleibt in beiden Positionen positionsfest.
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Verankerungssystems 1 im Gebrauchszustand (durchgehende Linie). Bei diesem Beispiel entsprechen die Bauteile denen der 7 und werden daher nicht erneut erklärt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Steg 10 fest mit dem Träger 2, genauer gesagt mit dem Obergurt 4, verschweißt. Dies ist durch die Schweißnaht 30 dargestellt. Der Neigungswinkel α gegenüber der vertikalen, imaginären Ebene E (nicht gezeigt) ist hier mit 7° ± 2° gewählt. Die Grundposition des Kopplungsmittels 8 ist hier als gestrichelte Form dargestellt.
Im Verbundbauteil, wenn dieses beispielsweise in einer Betondeckenkonstruktion verbaut ist, können über die jeweiligen Betonbauteile (hier nicht gezeigt) Krafteinleitungen in Kraftrichtung K auftreten. Diese bedingen eine Formveränderung und/oder Positionsveränderung des zweiten Steges 16. Diese Veränderung ist hier als durchgehende Linie gezeigt. Zum besseren Verständnis sind sowohl Grundposition (gestrichelte Linie des zweiten Steges 16) als auch veränderte Position (durchgehende Linie des zweiten Steges 16) zugleich in dieser Abbildung dargestellt.
Der zweite Steg 16 ist in diesem Ausführungsbeispiel vollkommen schweißnahtfrei gegenüber dem Obergurt 4 ausgebildet. Erfolgt nun eine Krafteinleitung durch ein Betonbauteil (nicht gezeigt) in Kraftrichtung K, so ist der zweite Steg 16 zumindest teilweise verformbar ausgebildet. Beide Stegabschnitte 26, 28 werden aus der geneigten Position (hier gestrichelt gezeigt) ausgelenkt. Vorteilhaft erfolgt die Auslenkung beider Stegabschnitte 26, 28 als zumindest teilweise Krümmung (hier als durchgängige Linie gezeigt). Sowohl die oberen freien Ecken 34 als auch die unteren freien Ecken 35 werden aus der Grundposition ausgelenkt und verschwenkt.
Vorteilhaft bildet die Verbindungsfläche 27 zwischen erstem Steg 10 und zweitem Steg 16 einen Anker aus, um welchen die beiden Stegabschnitte 26, 28 verformbar und auslenkbar sind. Die Stegabschnitte 26, 28 geben in Kraftrichtung K nach. Dieses Nachgeben kann gleich sein, sofern die einwirkende Kraft K auf beide Stegabschnitte 26, 28 gleich groß einwirkt. Es ist aber auch denkbar, dass sich die beiden Stegabschnitte 26, 28 unterschiedlich stark verformen, insbesondere dann, wenn unterschiedliche Krafteinwirkungen erfolgen. Aufgrund der fehlenden Schweißnaht zwischen zweitem Steg 16 und Obergurt 4 weist das hier gezeigte Kopplungsmittel 8 die höchste Duktilität auf.
Die Formänderung nach oder bei Krafteinleitung ist hier als durchgängige Linie gezeigt, wohingegen die ursprüngliche Position des Kopplungsmittels 8 als gestrichelte Linie gezeigt ist. Der erste Steg 10 bleibt in beiden Positionen positionsfest.
9 zeigt ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel des Verankerungssystems 1 in einem Gebrauchszustand (durchgehende Linie). Bei diesem Beispiel entsprechen die Bauteile denen der 7 und werden daher nicht erneut erklärt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Steg 10 fest mit dem Träger 2, genauer gesagt mit dem Obergurt 4, verschweißt. Dies ist durch die Schweißnaht 30 dargestellt. Der Neigungswinkel α gegenüber der vertikalen, imaginären Ebene E (nicht gezeigt) ist hier mit 6° ± 1° gewählt. Die Grundposition des Kopplungsmittels 8 ist hier als gestrichelte Form dargestellt.
Im Verbundbauteil, wenn dieses beispielsweise in einer Betondeckenkonstruktion verbaut ist, können über die jeweiligen Betonbauteile (hier nicht gezeigt) Krafteinleitungen in Kraftrichtung K auftreten. Diese bedingen eine Formveränderung und/oder Positionsveränderung des zweiten Steges 16. Diese Veränderung ist hier als durchgehende Linie gezeigt. Zum besseren Verständnis sind sowohl Grundposition (gestrichelte Linie des zweiten Steges 16) als auch veränderte Position (durchgehende Linie des zweiten Steges 16) zugleich in dieser Abbildung dargestellt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist lediglich der rechte Stegabschnitt 28 zumindest teilweise mit dem Obergurt 4 verschweißt. Der linke Abschnitt 26 des zweiten Steges 16 ist in diesem Ausführungsbeispiel schweißnahtfrei ausgebildet (hier als gestrichelte Linie gezeigt). Die Schweißnaht 32 beginnt mittig des zweiten Steges 16 und verläuft nach außen. Allerdings ist die Schweißnaht 32 nicht durchgängig ausgebildet. Das untere Ende 35a ist schweißnahtfrei ausgebildet. Vorteilhaft entspricht der schweißnahtfreie Abschnitt des rechten Stegabschnitts 28 25% ± 10% der Länge des gesamten zweiten Steges 16.
Der zweite Steg 16 ist an der Schweißnaht 32 unverschieblich, also positionsfest, gehalten. Die beiden Ecken 34a, 35a verformen sich hingegen. Hierbei ist zu beobachten, dass die untere Ecke 35a sich bei Krafteinleitung K weniger stark auslenkt bzw. verkippt als es die freie obere Ecke 34a durchführt.
Es werden semirigid Eigenschaften bereitgestellt. Erfolgt nun eine Krafteinleitung durch ein Betonbauteil (nicht gezeigt) in Kraftrichtung K, so ist der rechte Abschnitt 28 über die Schweißnaht 32 zumindest teilweise an dem Obergurt 4 gehalten. Dieser Abschnitt 28 weist steife Eigenschaften auf. Der zweite Abschnitt 28 hingegen ist vollständig auslenkbar. Es ist lediglich mit dem ersten Steg 10 fest verbunden. Die beiden Ecken 34b, 35b werden deutlich aus der Grundsposition heraus verschwenkt. Die Formänderung nach oder bei Krafteinleitung ist hier als durchgängige Linie gezeigt, wohingegen die ursprüngliche Position (Grundposition) des zweiten Steges 16 als gestrichelte Linie gezeigt ist.
In allen Ausführungsbeispielen der 7 bis 9 verbleibt der erste Steg 10, während oder nach der Krafteinleitung fest und wird nicht in seiner Position und/oder Form verändert.
10 zeigt eine mögliche schematische Ausbildung eines Verankerungssystems 1 in einem Verbundbauteil 40. Das Verankerungssystem 1 ist hier nur schematisch angedeutet. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Verankerungssystem 1 zwei Auflager 36 auf. Auf diesen Auflagern 36 liegt das Verbundbauteil 40 auf. Kommt es nun zu einer vertikalen Kraftbeaufschlagung V, welche in allen Bereichen des Verbundbauteils 40 gleich stark wirkt, so verformt sich das Verbundbauteil 40. Es biegt sich durch und ein Durchbiegemaximum M wird geschaffen. Ausgehend von dieser Durchbiegung weist der Träger 2 zahlreiche Kopplungsmittel 8, wobei hier nur deren zweiten Stege 16 zur vereinfachten Darstellung gezeigt sind, auf. Die Neigung der zweiten Stege 16 richtet sich nach dem Durchbiegemaximum M, da sich auch der Schlupf jeweils nach außen zu den Auflagern 36 hin ausbilden würde. Diesem wird durch die Positionierung der Kopplungsmittel 8 und der zweiten Stege 16 entgegengewirkt. Ausgehend von dem Durchbiegemaximum M folgt die Neigung der zweiten Stege 16 zu den Auflagern 36 hin. Vorteilhaft sind die zweiten Stege 16 in der jeweiligen Richtung der Krafteinleitung K äquidistant zueinander angeordnet. Dies bedingt eine gleichmäßige Aufteilung der Aussparungen in den Betonbauteilen (nicht gezeigt). Hierdurch wird deren Produktion vereinfacht.
In 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, für den Fall, dass drei Auflager 36 vorgesehen sind, welche aber unterschiedlich zueinander beabstandet angeordnet sind. Hier resultieren dann zwei unterschiedlich große Durchbiegemaxima M₁ und M₂. Auf den Auflagern 36 liegt das Verbundbauteil 40 auf. Kommt es nun zu einer vertikalen Kraftbeaufschlagung V, welche in allen Bereichen des Verbundbauteils 40 gleich stark wirkt, so verformt sich das Verbundbauteil 40. Es biegt sich mehrfach durch. Ausgehend von diesen Durchbiegungen weist der Träger 2 zahlreiche Kopplungsmittel 8 auf. Die Neigungen α der zweiten Stege 16 der Kopplungsmittel 8, welche hier vereinfacht dargestellt sind, richtet sich nach den Durchbiegemaxima M₁ und M₂, da sich auch der Schlupf jeweils nach außen zu den Auflagern 34 hin ausbilden würde. Diesem wird durch die Positionierung und Neigung der zweiten Stege 16 entgegengewirkt. Ausgehend von den Durchbiegemaxima M₁ und M₂ werden die zweiten Stege 16 in der Neigung αa positioniert. Vorteilhaft sind die Kopplungsmittel 8 in der jeweiligen Richtung der Krafteinleitung K äquidistant zueinander angeordnet. Dies bedingt eine gleichmäßige Anordnung der Aussparungen der Betonbauteile (hier nicht gezeigt). Hierdurch kann der Stabilität erhöht und Rissanfälligkeit reduziert werden. Sind mehr als zwei Auflager 36 vorhanden, so können sich die Ausrichtungen der Neigungen α der zweiten Stege 16 auf dem Träger 2 mehrfach ändern. Das jeweilige Durchbiegemaximum M₁ und M₂ gibt die Richtung der von dem Verbundbauteil 40 ausgehenden Krafteinleitung K vor. Sowohl im Ausführungsbeispiel der 10 als auch im Ausführungsbeispiels der 11 sind alle Kopplungsmittel mit der gleichen Neigung ausgebildet. Diese liegt vorteilhaft im Bereich zwischen 5° und 10°, gegenüber einer vertikalen imaginären Ebene E, hier nur zur Veranschaulichung bei vier Stegen 16 gezeigt, als Bezug.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die vorteilhaften Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Insbesondere beschränkt sich die Erfindung nicht auf die nachfolgend angegebenen Merkmalskombinationen, sondern es können auch für den Fachmann offensichtlich ausführbare andere Kombinationen und Teilkombinationen aus den offenbarten Merkmalen gebildet werden.
Bezugszeichenliste

1: Verankerungssystem
2: Träger
4: Obergurt
6: Trägersteg
8: Kopplungsmittel
10: erster Steg
12: gemeinsame Kontaktfläche erster Steg-Obergurt
14: Ende
16: zweiter Steg
18: Oberfläche
20: Betonbauteil
22: Aussparung
24: zweites Betonbauteil
26: linker Stegabschnitt
27: Übergangsbereich
28: Rechter Stegabschnitt
30: Schweißnaht
32: weitere Schweißnaht
34, 34a, 34b: freie Ecke
35a, 35b: weitere freie Ecke
36: Auflager
40: Verbundbauteil
L: Längsrichtung
Q: Querrrichtung
K: Krafteinleitungsrichtung
V: vertikale, nach unten in Richtung Träger gerichtete Kraftbeaufschlagung
M: Durchbiegemaximum
F: Fugenbreite
E: imaginäre, vertikale Ebene
D: Betonbauteildicke
H: Höhenerstreckung
α: Neigungswinkel ggü. imaginärer vertikaler Ebene
β: Neigungswinkel gegenüber Obergurt 4

Claims

Verankerungssystem (1) zum Einsatz in der Bauindustrie aufweisend wenigstens einen Träger (2) zum Verbinden von Betonbauteilen (20; 24), wobei der Träger (2) wenigstens ein Kopplungsmittel (8) zur Kopplung von Träger (2) und wenigstens einem Betonbauteil (20; 24) und/oder zur Kopplung von Träger (2) und frisch gegossenem Beton aufweist, wobei das Kopplungsmittel (8) wenigstens einen ersten Steg (10) und wenigstens einen fest daran angeordneten zweiten Steg (16) aufweist, wobei der erste Steg (10) sich in Längsrichtung (L) des Trägers (2) erstreckend angeordnet ist und wobei der zweite Steg (16) sich in Querrichtung des Trägers (2) erstreckend angeordnet ist, wobei der zweite Steg (16) an einem ersten Ende des ersten Steg (10) dauerhaft fixiert ist und wobei der zweite Steg (16) gegenüber wenigstens einer imaginären vertikalen Ebene (E) geneigt angeordnet ist.
Verankerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steg (16) gegen den ersten Steg (10) geneigt ausgebildet ist.
Verankerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung des zweiten Steges (16) gegenüber der wenigstens imaginären vertikalen Ebene im Bereich von größer 0° bis einschließlich 90° ausgebildet ist.
Verankerungssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stege (10; 16) eine T-Form oder eine L-Form miteinander ausbilden.
Verankerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens der zweite Steg (16) über wenigstens eine vorbestimmbare Schweißnaht mit dem Träger (2) dauerhaft verbunden ist.
Verankerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) in seiner Längserstreckung (L) entlang mehrere Kopplungsmittel (8) aufweist.
Verbundbauteil aufweisend wenigstes ein Verankerungssystem (1) nach Anspruch 1.
Verwendung des Verankerungssystems nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche in Betonfertigteilen und/oder als Bestandteil von Verbundbauteilen (40) und/oder als Bestandteil von Betondecken und/oder als Bestandteil von Betonböden und/oder als Bestandteil von Betonwänden.