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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bauteileinheit für das Bauwesen mit einem ersten Bauteil, das einen sich in einer Einsteckrichtung einer Einsteckachse verjüngenden Aufnahmehohlraum mit einer Öffnung aufweist, der durch eine Seitenwand des ersten Bauteils begrenzt ist, und mit einem zweiten Bauteil, das im Bereich eines freien Endes einen Einsteckabschnitt mit einer Mantelfläche aufweist, der entlang der Einsteckachse in Einsteckrichtung über die Öffnung in den Aufnahmehohlraum des ersten Bauteils einsteckbar ist.
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Aus der
DE 28 06 494 A1 ist ein Köcherfundament für Hochbaustützen bekannt. Das Köcherfundament ist gekennzeichnet durch eine Fundamentplatte mit einem etwa mittigen, oberseitig offenen Einsteckloch mit einer rauen, insbesondere profilierten Oberfläche, und einer Hochbaustütze, deren unteres Ende in seinem Durchmesser knapp geringer als der Durchmesser des Einstieglochs bemessen, auf eine Länge entsprechend der Einstecklochhöhe aufgeraut bzw. profiliert ausgebildet, in das Einsteckloch hineingestellt und mit diesem durch eine aushärtende innen und außen verzahnte Vergussmasse stoff- und formschlüssig verbunden ist. Das Einsteckloch ist dabei in einer vorteilhaften Ausgestaltung konisch nach oben sich erweiternd ausgebildet. Nachteilig daran ist, dass beim Verbinden der Fundamentplatte mit der Hochbaustütze die Vergussmasse in einen Spalt zwischen diese beiden Bauteile eingefüllt werden muss. Hierbei besteht, wenigstens bis die Vergussmasse vollständig ausgehärtet ist, stets die Gefahr, dass die Hochbaustütze im insbesondere konisch nach oben hin erweiterte Einsteckloch kippt. Um das Kippen der Hochbaustütze im Einsteckloch zu verhindern, werden häufig zusätzliche Klemmmittel, insbesondere Dollen und/oder Holzkeile, benötigt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beseitigen. Aufgabe ist es insbesondere eine Bauteileinheit für das Bauwesen zu schaffen, die die Verbindung zwischen den zwei Bauteilen vereinfacht und/oder verbessert.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Bauteileinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs.
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Vorgeschlagen wird eine Bauteileinheit, insbesondere Köcherfundamenteinheit, für das Bauwesen, insbesondere Hoch- und/oder Tiefbauwesen, mit einem ersten Bauteil, das einen sich in einer Einsteckrichtung einer Einsteckachse verjüngenden Aufnahmehohlraum mit einer Öffnung aufweist, der durch eine Seitenwand des ersten Bauteils begrenzt ist, und mit einem zweiten Bauteil, das im Bereich eines freien Endes einen Einsteckabschnitt mit einer Mantelfläche aufweist, der entlang der Einsteckachse in Einsteckrichtung über die Öffnung in den Aufnahmehohlraum des ersten Bauteils einsteckbar ist.
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Als Bauteileinheit ist dabei eine Einheit zu verstehen, die aus dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil gebildet ist. Ist das zweite Bauteil somit in den Aufnahmehohlraum des ersten Bauteils eingesteckt, so bilden diese zusammen die Bauteileinheit. Das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil kann als Betonbauteil, insbesondere als Stahlbetonbauteil, ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil ein Betonfertigteil sein.
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Beim Einstecken des zweiten Bauteils in das erste Bauteil wird der Einsteckabschnitt des zweiten Bauteils in die Einsteckrichtung durch die Öffnung des ersten Bauteils in den Aufnahmehohlraum geführt. So kann die Bauteileinheit von einem uneingesteckten Zustand in einen eingesteckten Zustand bzw. in einen verbundenen Zustand gebracht werden. Im uneingesteckten Zustand sind die beiden Bauteile, insbesondere in Einsteckrichtung, voneinander beabstandet. Im eingesteckten Zustand bzw. verbundenen Zustand ist der Einsteckabschnitt des zweiten Bauteils im Aufnahmehohlraum des ersten Bauteils aufgenommen.
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Als Einsteckabschnitt ist dabei der Abschnitt des zweiten Bauteils zu verstehen, der über die Öffnung in den Aufnahmehohlraum des ersten Bauteils einsteckbar ist. Hierfür ist der Einsteckabschnitt am freien Ende des zweiten Bauteils kleiner oder gleich der Öffnung des Aufnahmehohlraums des ersten Bauteils. Da der Aufnahmehohlraum in Einsteckrichtung der Einsteckachse verjüngenden ausgebildet ist, kann der Einsteckabschnitt des zweiten Bauteils mittels der Seitenwände des ersten Bauteils beim Einstecken geführt und dadurch zentriert werden. Als freies Ende ist dabei das Ende des zweiten Bauteils zu verstehen, das sich im uneingesteckten Zustand in Einsteckrichtung zum ersten Bauteil hin erstreckt. Vorzugsweise ist hierbei die in Einsteckrichtung zum ersten Bauteil zeigende Stirnfläche des zweiten Bauteils zu verstehen.
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Erfindungsgemäß verjüngt sich der Einsteckabschnitt des zweiten Bauteils in Einsteckrichtung zum freien Ende hin. Der verjüngende Einsteckabschnitt ist derart korrespondierend zum verjüngenden Aufnahmehohlraum ausgebildet, dass im verbundenen Zustand der Bauteileinheit zumindest ein Teil der Mantelfläche des Einsteckabschnitts, insbesondere unmittelbar, an zumindest einem Teil der Seitenwand des Aufnahmehohlraums in einem gemeinsamen Verbindungsbereich anliegt.
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Ist das zweite Bauteil mittels dessen Einsteckabschnitts in den Aufnahmehohlraum des ersten Bauteils eingesteckt, so sind das erste Bauteil und das zweite Bauteil der Bauteileinheit über den gemeinsamen Verbindungsbereich miteinander verbunden. Vorzugsweise ist die Verbindung dabei kraftschlüssig bzw. reibschlüssig ausgebildet. Hierfür liegt der zumindest eine Teil der Mantelfläche des Einsteckabschnitts an dem zumindest einen Teil der Seitenwand des Aufnahmehohlraums an, wodurch diese aufgrund des aneinander Anliegens eine Verbindung im gemeinsamen Verbindungsbereich schaffen. Dadurch kann eine die Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil vereinfacht werden.
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Beim Einschieben des Einsteckabschnitts des zweiten Bauteils in den Aufnahmehohlraum des ersten Bauteils kann zudem aufgrund deren zueinander korrespondierenden, verjüngenden Ausbildung die Bauteileinheit vom eingesteckten Zustand in einen verbundenen Zustand geführt werden. Die Verbindung erfolgt dabei, wie vorstehend bereits beschrieben, kraftschlüssig bzw. reibschlüssig. So sind die beiden Bauteile nach dem Einschieben bereits derart zueinander fixiert, dass das Verkippen der Bauteile zueinander vermieden wird. Sind die beiden Bauteile der Bauteileinheit vorzugsweise ausschließlich kraftschlüssig bzw. reibschlüssig miteinander verbunden, so können diese einfach und ohne Beschädigungen wieder gelöst werden. Hierfür kann das zweite Bauteil entgegen der Einsteckrichtung vom ersten Bauteil getrennt werden.
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Zudem hat die unmittelbare Anlage des zumindest einen Teils der Mantelfläche des Einsteckabschnitts an dem zumindest einen Teil der Seitenwand des Aufnahmehohlraums den Vorteil, dass die Verbindung ohne zusätzliche Mittel gewährleistet ist.
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Vorteilhaft ist es, wenn der gemeinsame Verbindungsbereich derart ausgebildet ist, dass im verbundenen Zustand der Bauteileinheit eine in Einsteckrichtung wirkende Einsteckkraft seitlich umgelenkt ist. Als Einsteckkraft ist dabei die Kraft zu verstehen, die beim Einstecken vom zweiten Bauteil in das erste Bauteil einwirkt. Zusätzlich oder alternativ kann die Einsteckkraft im verbundenen Zustand weiterhin in die Bauteileinheit einwirken. Ist der Einsteckabschnitt des zweiten Bauteils im Aufnahmehohlraum des ersten Bauteils eingesteckt, so wird diese am gemeinsamen Verbindungsbereich seitlich umgelenkt. Dadurch kann die Einsteckkraft vom zweiten Bauteil in das erste Bauteil mittels des gemeinsamen Verbindungsbereichs geleitet bzw. abgeleitet werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Einsteckkraft, insbesondere nach einer gewissen Zeitspanne, in der die Einsteckkraft im verbundenen Zustand auf die Bauteileinheit weiter einwirkt und/oder aufgrund des Einwirkens einer definierten Bruchlast, die Bauteileinheit vom verbundenen Zustand in einen verpressten Zustand überführen. Im verpressten Zustand ist das zweite Bauteil mit dem Einsteckabschnitt in Einsteckrichtung tiefer in den Aufnahmehohlraum des ersten Bauteils eingesteckt.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die beiden Bauteile im verbundenen Zustand in ihrem gemeinsamen Verbindungsbereich durch eine auf die Mantelfläche und/oder Seitenwand senkrecht wirkende Normalkraft verpresst sind. Die in Einsteckrichtung wirkende Einsteckkraft wird dabei über die normal zum gemeinsamen Verbindungsbereich wirkende Normalkraft abgeleitet. Die Normalkraft ist somit von der Einsteckkraft abhängig. Die senkrecht auf die Mantelfläche und/oder die Seitenwand wirkende Normalkraft führt dabei zu einer Verpressung der beiden Bauteile zueinander. Dadurch kann die Verbindung zwischen den beiden Bauteilen, insbesondere durch Vergrößerung des Kraftschlusses bzw. des Reibschlusses, verbessert werden. Zudem können quer zur Einsteckachse, insbesondere in das zweite Bauteil, eingebrachte Querkräfte über den gemeinsamen Verbindungsbereich, insbesondere mittels der Normalkräfte, auf das erste Bauteil übertragen bzw. abgeleitet werden.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn im verbundenen Zustand der Bauteileinheit der gemeinsame Verbindungsbereich, insbesondere ausschließlich, schräg zur Einsteckachse verläuft. Der schräg zur Einsteckachse verlaufende gemeinsame Verbindungsbereich führt zu einer schräg zur Einsteckachse wirkenden Normalkraft auf die Mantelfläche und/oder die Seitenwand. Ist der gemeinsame Verbindungsbereich vorzugsweise ausschließlich schräg zur Einsteckachse ausgebildet, so wirkt die Normalkraft zudem über den gesamten gemeinsamen Verbindungsbereich auf die beiden Bauteile ein. Dadurch kann die Normalkraft gesteigert und so die Verbindung weiter verbessert werden. Zusätzlich kann durch den ausschließlich schräg zur Einsteckachse verlaufenden gemeinsamen Verbindungsbereich die Normalkraft gleichmäßig verteilt werden.
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Ebenso ist es vorteilhaft, wenn im verbundenen Zustand der Bauteileinheit zwischen der Mantelfläche des Einsteckabschnitts und der Seitenwand des Aufnahmehohlraums eine trockene Pressfuge ausgebildet ist, in der diese vorzugsweise unmittelbar und/oder ohne dazwischen angeordnetem Bindemittel aneinander anliegen. Als Pressfuge ist dabei eine Fuge zu verstehen, die zwischen den beiden Bauteilen der Bauteileinheit beim Verpressen gebildet ist. Ist die Pressfuge trocken ausgebildet, so liegen die beiden Bauteile unmittelbar aneinander an. Mittels der trockenen Pressfuge kann vorzugsweise die räumliche Ausdehnung der beiden Bauteile vermieden werden. Anstatt dieser räumlichen Ausdehnung, insbesondere durch Wärme, kann eine Veränderung der Normalkraft und/oder der Verpressung zwischen den beiden Bauteilen erfolgen.
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Vorteile bringt es mit sich, wenn die Seitenwand und/oder die Mantelfläche, insbesondere ausschließlich, schräg zur Einsteckachse verläuft. So kann der gemeinsame Verbindungsbereich gleichmäßig an der Seitenwand und der Mantelfläche gebildet sein.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn im verbundenen Zustand der Bauteileinheit das erste Bauteil vom zweiten Bauteil, insbesondere von dessen freiem Ende, derart beabstandet ist, dass ein leerer Luftraum ausgebildet ist. So kann ein Kontakt zwischen dem ersten Bauteil mit dem zweiten Bauteil beim Einstecken, insbesondere im Bereich des freien Endes des zweiten Bauteils, in Einsteckrichtung vermieden werden. Ein Blockieren des zweiten Bauteils beim Einstecken in den Aufnahmehohlraum des ersten Bauteils kann somit verhindert werden. Der leere Luftraum kann dabei gewährleisten, dass der Einsteckabschnitt des zweiten Bauteils in Einsteckrichtung maximal in den Aufnahmehohlraum des ersten Bauteils eingesteckt und so der gemeinsame Verbindungsbereich ausgebildet werden kann.
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Zudem bringt es Vorteile mit sich, wenn der leere Luftraum von der Seitenwand und/oder einem Boden des ersten Bauteils begrenzt ist. Der Boden des ersten Bauteils ist dabei im verbundenen Zustand der Bauteileinheit vom freien Ende des zweiten Endes durch den leeren Luftraum beabstandet. So kann der Kontakt zwischen dem ersten Bauteil mit dem zweiten Bauteil, insbesondere im Bereich des freien Endes vermieden werden. So kann das Ausbilden des gemeinsamen Verbindungsbereichs auch bei vorhandenem Boden gewährleistet werden.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der leere Luftraum im verbundenen Zustand der Bauteileinheit in Einsteckrichtung eine maximale Höhe von 5 mm, vorzugsweise 2 mm, aufweist. Handelt es sich beim ersten Bauteil vorzugsweise um ein Fundament und beim zweiten Bauteil vorzugsweise um eine Stütze, so weisen der Aufnahmehohlraum und/oder der Einsteckabschnitt meist eine Höhe von mehr als 200 mm, vorzugsweise mehr als 500 mm auf. Ähnliche Höhen des Aufnahmehohlraums und/oder des Einsteckabschnitts sind auch bei anderen Bauteilen im Bauwesen üblich. Die maximale Höhe des Luftraums beträgt dabei meist unter 3%, vorzugsweise unter 1%, der Höhe des Aufnahmehohlraums und/oder des Einsteckabschnitts. Die maximale Höhe des Luftraums ist somit sehr viel kleiner als die Höhe des Aufnahmehohlraums und/oder des Einsteckabschnitts. Wird die Bauteileinheit, insbesondere durch das Einwirken der Einsteckkraft über eine gewisse Zeitspanne, in den verpressten Zustand geführt, so kann dadurch die Höhe des Luftraums reduziert werden. Vorzugsweise weist die Bauteileinheit im verpressten Zustand keinen Luftraum auf. Somit liegt das freie Ende des zweiten Bauteils im verpressten Zustand vorzugsweise am Boden des ersten Bauteils an.
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Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn der Aufnahmehohlraum des ersten Bauteils als durchgängige, insbesondere sich in Einsteckrichtung kontinuierlich verjüngende, Aussparung ausgebildet ist. Ist der Aufnahmehohlraum als durchgängige Aussparung ausgebildet, so weist das erste Bauteil keinen Boden auf, welcher den leeren Luftraum begrenzt. Ist das erste Bauteil beispielsweise als Gründung und/oder Fundament in ein umgebendes Erdreich eingelassen, so kann der Boden, welcher den leeren Luftraum begrenzt, durch das in Einsteckrichtung des ersten Bauteils anschließende Erdreich gebildet sein. Dadurch kann die Ausbildung des leeren Luftraums vereinfacht werden. Ist das erste Bauteil zudem als Fertigteil, insbesondere als Betonfertigteil, ausgebildet, so kann durch die Ausbildung des Aufnahmehohlraums als durchgängige Aussparung dessen Herstellung vereinfacht werden.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Seitenwand und/oder die Mantelfläche pyramidenförmig, pyramidenstumpfförmig oder konisch ausgebildet ist. Der gemeinsame Verbindungsbereich ist dabei vorzugsweise pyramidenförmig, pyramidenstumpfförmig oder konisch ausgebildet. Ist die Seitenwand und/oder die Mantelfläche pyramidenförmig und/oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet, so weist die Pyramide und/oder der Pyramidenstumpf beliebig viele Ecken auf. Zusätzlich oder alternativ ist die Seitenwand und/oder die Mantelfläche rotationssymmetrisch, insbesondere als Konus, Kegel und/oder Kegelstumpf ausgebildet. Der gemeinsame Verbindungsbereich ist hierbei vorzugsweise rotationssymmetrisch, insbesondere konisch, kegelförmig und/oder kegelstumpfförmig ausgebildet. Dadurch kann der Einsteckabschnitt des zweiten Bauteils mit dessen Mantelfläche in wenigstens einer Querrichtung, vorzugsweise in einer ersten und/oder einer zweiten Querrichtung, abgestützt und/oder geführt werden. Die erste Querrichtung und die zweite Querrichtung verlaufen dabei sowohl quer zur Einsteckrichtung, als auch zueinander.
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Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn der gemeinsame Verbindungsbereich, die Seitenwand und/oder die Mantelfläche zur Einsteckachse einen Winkel aufspannt. Vorzugsweise verläuft der gemeinsame Verbindungsbereich, die Seitenwand und/oder die Mantelfläche ausschließlich entlang des Winkels. So kann das Einstecken mit gleichmäßiger Anlage der Mantelfläche an der Seitenwand gewährleistet werden. Dies kann zu einer möglichst gleichmäßigen und/oder stabilen Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil zur Bauteileinheit führen.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Winkel größer als 2°, vorzugsweise größer als 4°, ist. So kann die senkrecht auf die Mantelfläche und/oder Seitenwand einwirkende Normalkraft vergrößert werden. Dies kann zu einer Vergrößerung der Verpressung und/oder einer festeren Verbindung der Bauteileinheit führen.
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Vorteilhaft ist es zudem, wenn das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil wenigstens eine Bewehrung aufweist. Die Bewehrung kann dabei zusätzlich oder alternativ als Armierung verstanden werden. Als Bewehrung ist dabei ein Element zu verstehen, das im Bauteil eingebracht ist und dessen Tragfähigkeit verstärkt und/oder erhöht. Die Bewehrung kann dabei als Matte, Stab, Gewebe, Faser und/oder Anker ausgebildet sein. Die Bewehrung kann entlang der Einsteckrichtung, der ersten Querrichtung und/oder der zweiten Querrichtung verlaufen. Dadurch kann das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil verstärkt werden. Zudem kann mit Hilfe der Bewehrung die eingebrachte Einsteckkraft und/oder Normalkraft abgeleitet werden. Ist das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil als Betonbauteil, insbesondere als Betonfertigteil, ausgebildet, so ist die Bewehrung vorzugsweise aus Stahl, Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern gebildet.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Bewehrung den Aufnahmehohlraum des ersten Bauteils und/oder den Einsteckabschnitt des zweiten Bauteils vorzugsweise zumindest teilweise ringförmig, schraubenförmig und/oder spiralförmig umgibt. Die Bewehrung ist dabei innerhalb des ersten Bauteils eingebettet. Als ringförmige Bewehrung ist eine Bewehrung zu verstehen, die eine Mehrzahl an einzelnen Ringen, welche entlang der Einsteckrichtung übereinander angeordnet sind, aufweist. Ebenso ist es denkbar, dass die einzelnen Ringe unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
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Als schraubenförmige Bewehrung ist eine Bewehrung zu verstehen, bei der wenigstens eine Bewehrung, vorzugsweise mit einem gleichbleibenden Durchmesser, sich um die Einsteckachse entlang der Einsteckrichtung schraubt bzw. wendelt. Eine spiralförmige Bewehrung verändert im Gegensatz zur schraubenförmigen Bewehrung, vorzugsweise entlang der Einsteckrichtung, ihren Durchmesser. Zusätzlich oder alternativ können die einzelnen Ringe der ringförmigen Bewehrung und/oder in Einsteckrichtung übereinanderliegende Abschnitte der schraubenförmigen und/oder spiralförmigen Bewehrung, insbesondere verschiebefest, miteinander verbunden sein. Hierfür kann wenigstens eine weitere Bewehrung, welche sich vorzugsweise in Einsteckrichtung erstreckt, im ersten Bauteil angeordnet sein. Derartige ringförmige, schraubenförmige und/oder spiralförmige Bewehrungen haben den Vorteil, dass die Formstabilität des Aufnahmehohlraums erhöht werden kann. Hierfür werden die Normalkräfte, welche senkrecht zur Seitenwand des Aufnahmehohlraums einwirken, durch die Bewehrung aufgenommen. Derartige Bewehrungen werden im Bauwesen häufig auch Ringanker genannt.
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Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn das erste und/oder zweite Bauteil ein Fertigteil, insbesondere Betonfertigteil, ist. So kann aus den einzelnen Fertigteilen die Bauteileinheit gebildet sein.
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Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn das erste Bauteil ein Fundament, insbesondere ein Köcherfundament und/oder das zweite Bauteil eine Stütze, insbesondere eine Fertigteilstütze, ist. Die Bauteileinheit ist dabei als Köcherfundamenteinheit ausgebildet. Die Stütze erstreckt sich dabei im verbundenen Zustand der Köcherfundamenteinheit im Wesentlichen stabförmig in Einsteckrichtung. Die Einsteckkraft ist dabei zumindest teilweise durch die Gewichtskraft der Stütze gebildet.
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Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn das Fundament wenigstens einen Durchbruch aufweist, wobei der wenigstens eine Durchbruch vorzugsweise quer zur Einsteckachse vom Aufnahmehohlraum versetzt angeordnet ist. Häufig sind derartige Fundamente als Gründung in das umgebende Erdreich eingelassen. Mit Hilfe des wenigstens einen Durchbruchs kann das Fundament die Kontaktfläche zum Erdreich vergrößern. Zudem kann mit Hilfe des wenigstens einen Durchbruchs das Fundament bei gleichbleibender Erstreckung quer zur Einsteckachse möglichst leicht gestaltet sein.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn das erste Bauteil als Fundament eine Bodenplatte aufweist, wobei die Bodenplatte vorzugsweise durch die durchgängige Aussparung des Aufnahmehohlraums und/oder den wenigstens einen Durchbruch durchbrochen ist.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das erste Bauteil als Fundament einen Köcher zur Aufnahme des Einsteckabschnitts aufweist, der vorzugsweise die Bewehrung aufweist, die sich vorzugsweise bis in die Bodenplatte erstreckt. Mit Hilfe des Köchers kann die aufgenommene Stütze möglichst gleichmäßig im Fundament abgestützt und/oder gehalten werden. Weist der Köcher vorzugsweise die Bewehrung auf, so wird dieser verstärkt. Dadurch kann der Köcher derart stabilisiert werden, dass der Einsteckabschnitt fest darin gehalten und der Köcher unter Belastung, insbesondere durch die Normalkraft, nicht geweitet wird. Erstreckt sich die Bewehrung bis in die Bodenplatte, so wird auch diese mit verstärkt. Dadurch kann die Belastung, insbesondere durch die Normalkraft und/oder der Einsteckkraft, an die Bodenplatte weitergeleitet werden.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines ersten Bauteils und/oder eines zweiten Bauteils einer Bauteileinheit vorgeschlagen. Die Bauteileinheit ist gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Bei dem Verfahren wird ein Gussmaterial in wenigstens eine Gussform des ersten Bauteils und/oder des zweiten Bauteils gegossen. Ist das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil vorzugsweise als Betonbauteil, insbesondere als Betonfertigteil, ausgebildet, so wird als Gussmaterial flüssiger Beton in die Gussform gegossen. Als Gussform kann dabei die Negativform bzw. die Matrize des ersten Bauteils und/oder des zweiten Bauteils verstanden werden. Die Gussform kann dabei je nach Gießverfahren aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Vorzugsweise handelt es sich beim erfindungsgemäßen Verfahren um ein Formgießverfahren, bei welchem die Gussform zumindest teilweise aus Metall besteht.
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Das Gussmaterial verbleibt danach zur Verfestigung des Gussmaterials so lange in der wenigstens einen Gussform, bis das Gussmaterial vollständig getrocknet und/oder ausgehärtet ist. Nach erfolgter Trocknung resultiert das formstabile erste Bauteil und/oder zweite Bauteil.
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Erfindungsgemäß wird die Gussform an wenigstens einem Präzisionsabschnitt spanend bearbeitet. Als spanende Bearbeitung kann dabei beispielsweise Drehen, Fräsen und/oder Schleifen verstanden werden. Durch diese spanende Bearbeitung kann eine möglichst genaue Gussform geschaffen werden. Vorteilhaft ist es, wenn ausschließlich die Gussform im Bereich des Aufnahmehohlraums des ersten Bauteils und/oder des Einsteckabschnitts des zweiten Bauteils spanend bearbeitet werden. Diese hohe Genauigkeit der Gussform im Bereich des Aufnahmehohlraums des ersten Bauteils und/oder des Einsteckabschnitts des zweiten Bauteils führt dazu, dass der Verbindungsbereich der Bauteileinheit möglichst gleichmäßig aneinander anliegt. Ist der Aufnahmehohlraum und/oder der Einsteckabschnitt konisch ausgebildet, so wird der Präzisionsabschnitt vorzugweise durch Drehen als spanendes Fertigungsverfahren bearbeitet. Dadurch entsteht ein möglichst kostengünstiger Präzisionsabschnitt.
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Vorteilhaft ist es zudem, wenn die wenigstens eine Gussform als zusammenhängende Einheit die Negativform des gesamten ersten Bauteils und/oder zweiten Bauteils abbildet. Hierbei kann der Präzisionsabschnitt nachträglich in die Gussform eingebracht werden. Ebenso ist es vorstellbar, dass die Negativform des ersten Bauteils und/oder des zweiten Bauteils mittels wenigstens zweier Gussformen abgebildet wird. Hierbei kann der Präzisionsabschnitt in einer weiteren Gussform eingebracht sein. Die weitere Gussform des Präzisionsabschnitts kann dabei mit der Gussform verbunden und/oder in diese eingelegt werden.
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Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer teilweise geschnittenen Seitenansicht einer Bauteileinheit in einem uneingesteckten Zustand,
- 2 eine schematische Darstellung einer teilweise geschnittenen Seitenansicht einer Bauteileinheit in einem verbundenen Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel ähnlich der 1,
- 3 eine schematische Darstellung einer teilweise geschnittenen Seitenansicht einer Bauteileinheit in einem verbundenen Zustand gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel,
- 4 eine schematische Darstellung einer teilweise geschnittenen Seitenansicht einer Bauteileinheit in einem verbundenen Zustand gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
- 5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines zweiten Bauteils.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer teilweise geschnittenen Seitenansicht einer Bauteileinheit 1 in einem uneingesteckten Zustand. Die Bauteileinheit 1 weist ein erstes Bauteil 2 und ein zweites Bauteil 3 auf, welche im uneingesteckten Zustand in eine Einsteckrichtung ER voneinander beabstandet sind. Für eine übersichtlichere Darstellung ist in der hier gezeigten teilweisen geschnittenen Seitenansicht das erste Bauteil 2 geschnitten und das zweite Bauteil 3 nicht geschnitten dargestellt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Bauteil 2 als Fundament und das zweite Bauteil 3 als Stütze ausgebildet. Beide Bauteile 2, 3 können dabei als Fertigteile ausgebildet sein.
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Das erste Bauteil 2 weist einen in Einsteckrichtung ER einer Einsteckachse EA verjüngenden Aufnahmehohlraum 4 mit einer Öffnung 5 auf. Der Aufnahmehohlraum 4 ist im ersten Bauteil 2 gebildet und wird durch eine Seitenwand 6 begrenzt. Das vom ersten Bauteil 2 beabstandete zweite Bauteil 3 weist zum Einstecken einen Einsteckabschnitt 7 mit einer Mantelfläche 8 auf, der in Einsteckrichtung ER zu einem freien Ende 9 hin verjüngend ausgebildet ist. Die Seitenwand 6 und die Mantelfläche 8 verlaufen im gezeigten Ausführungsbeispiel ausschließlich schräg zur Einsteckachse EA.
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Die Seitenwand 6 des Aufnahmehohlraums 4 und auch die Mantelfläche 8 des Einsteckabschnitts 7 spannen im gezeigten Ausführungsbeispiel zur Einsteckachse EA einen Winkel a auf. Die Seitenwand 6 und die Mantelfläche 8 sind zudem konisch ausgebildet. Diese sind im gezeigten Ausführungsbeispiel rotationssymmetrisch als Kegelstumpf um die Einsteckachse EA ausgebildet. Hierbei bilden die Seitenwand 6 und die Mantelfläche 8 die jeweilige Mantelfläche des Kegelstumpfes aus. Das freie Ende 9 des zweiten Bauteils 3 und ein Boden 10 des ersten Bauteils 2 bilden dabei die jeweiligen Deckflächen des Kegelstumpfes aus. Alternativ kann die Seitenwand 6 und/oder die Mantelfläche 8 als Kegel ausgebildet sein, bei welchem die Deckfläche entfällt. Ebenso ist es vorstellbar, dass die Seitenwand 6 und die Mantelfläche 8 pyramidenförmig oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet sind. Dabei können die Seitenwand 6 und die Mantelfläche 8 mehrflächig und vorzugsweise zu einer durch die Einsteckachse EA verlaufende Symmetrieebene symmetrisch ausgebildet sein.
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Der Aufnahmehohlraum 4 des ersten Bauteils 2 und der Einsteckabschnitt 7 des zweiten Bauteils 3 sind dabei derart verjüngt, dass in einem eingesteckten bzw. verbundenen Zustand der Bauteileinheit 1 zumindest ein Teil der Mantelfläche 8 des Einsteckabschnitts 7 an zumindest einem Teil der Seitenwand 6 des Aufnahmehohlraums 4 anliegt. Eben dieser eingesteckte bzw. verbundene Zustand ist in 2 dargestellt.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen werden für Merkmale, die im Vergleich zum vorangestellten Ausführungsbeispiel der 1 in ihrer Ausgestaltung und/oder Wirkweise identisch und/oder zumindest vergleichbar sind, gleiche Bezugszeichen verwendet. Sofern diese nicht nochmals detailliert erläutert werden, entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und Wirkweise der vorstehend bereits beschriebenen Merkmale.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer teilweise geschnittenen Seitenansicht einer Bauteileinheit 1 in einem verbundenen Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel ähnlich der 1. Im verbundenen Zustand ist der Einsteckabschnitt 7 des zweiten Bauteils 3 im Aufnahmehohlraum 4 des ersten Bauteils 2 aufgenommen bzw. eingesteckt. In die Öffnung 5 des ersten Bauteils 2 ist somit der Einsteckabschnitt 7 des zweiten Bauteils 3 eingesteckt. Ähnlich zum Ausführungsbeispiel der 1 ist auch hier für eine übersichtlichere Darstellung das erste Bauteil 2 geschnitten und das zweite Bauteil 3 nicht geschnitten dargestellt.
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Im hier dargestellten, verbundenen Zustand der Bauteileinheit 1 liegt zumindest der eine Teil der Mantelfläche 8 an dem zumindest einen Teil der Seitenwand 6 in einem gemeinsamen Verbindungsbereich 11 an. Die auf das erste Bauteil 2 einwirkende Einsteckkraft EK, welche vorzugsweise wenigstens teilweise die Gewichtskraft des zweiten Bauteils 3 beinhaltet, kann mittels des gemeinsamen Verbindungsbereichs 11 seitlich umgelenkt werden. Die beiden Bauteile 2, 3 sind im hier dargestellten verbundenen Zustand in ihrem gemeinsamen Verbindungsbereich 11 durch eine auf die Mantelfläche 8 und/oder Seitenwand 6 senkrecht wirkende Normalkraft NK verpresst. Die Normalkraft NK wird dabei vorzugsweise wenigstens teilweise durch die Einsteckkraft EK gebildet. Zudem können Querkräfte, die vorzugsweise am zweiten Bauteil 3, in eine Querrichtung QR wirken, mittels der Normalkraft NK an das erste Bauteil 2 abgeleitet werden.
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Die beiden Bauteile 2, 3 liegen im gezeigten Ausführungsbeispiel zudem unmittelbar aneinander an und bilden im Bereich des gemeinsamen Verbindungsbereichs 11 eine trockene Pressfuge aus. Die Seitenwand 6, die Mantelfläche 8 und der gemeinsame Verbindungsbereich 11 verlaufen im gezeigten Ausführungsbeispiel ausschließlich schräg zur Einsteckachse EA und spannen dabei ähnlich zum Ausführungsbeispiel der 1 den Winkel α auf. Zusätzlich oder alternativ ist es vorstellbar, dass wenigstens ein anderer Teil der Seitenwand 6 und/oder der Mantelfläche 8 parallel zur Einsteckachse EA verläuft.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind das erste Bauteil 2 und das zweite Bauteil 3 derart voneinander beabstandet, dass ein leerer Luftraum 12 ausgebildet ist. Der leere Luftraum 12 ist dabei der verbleibende freie Raum des Aufnahmehohlraums 4. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der leere Luftraum 12 von der Seitenwand 6 und dem Boden 10 des ersten Bauteils 2 sowie dem freien Ende 9 des zweiten Bauteils 3 begrenzt. Ebenso ist es vorstellbar, dass der Aufnahmehohlraum 4 in Einsteckrichtung ER geöffnet und somit der leere Luftraum 12 in Einsteckrichtung ER offen ausgebildet ist.
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Zusätzlich oder alternativ kann eine Höhe H in Einsteckrichtung ER des leeren Luftraums 12 in einem verpressten Zustand der Bauteileinheit 1 reduziert werden. Ebenso ist es vorstellbar, dass in dem verpressten Zustand der leere Luftraum 12 derart reduziert ist, dass der Boden 10 des ersten Bauteils 2 am freien Ende 9 des zweiten Bauteils 3 anliegt. Beim verpressten Zustand handelt es sich um den Zustand, den die Bauteileinheit 1 nach dem Einwirken der Einsteckkraft EK über eine gewisse Zeitspanne und/oder nach dem Einwirken einer kurzzeitigen, definierten Bruchlast einnehmen kann. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist aufgrund einer übersichtlicheren Darstellung die Höhe H des leeren Luftraums 12 sehr groß dargestellt. Vorteilhafterweise ist die Höhe H des leeren Luftraums 12 kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 2 mm. Relativ zum Aufnahmehohlraum 4 des ersten Bauteils 2 und/oder zum Einsteckabschnitt 7 des zweiten Bauteils 3, welche sich in Einsteckrichtung ER vorzugsweise wenigstens 200 mm, vorzugsweise wenigstens 500 mm, erstrecken, ist die Höhe H somit gering.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer teilweise geschnittenen Seitenansicht einer Bauteileinheit 1 in einem verbundenen Zustand gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel. Ähnlich zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen der 1 und 2 ist auch hier für eine übersichtlichere Darstellung das erste Bauteil 2 geschnitten und das zweite Bauteil 3 nicht geschnitten dargestellt. Das zweite Bauteil 3 ist dabei ebenso als Stütze, insbesondere als Fertigteilstütze, ausgebildet.
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Im Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist das erste Bauteil 2 als Köcherfundament ausgebildet. Das erste Bauteil 2 weist dabei im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Köcher 13 zur Aufnahme des Einsteckabschnitts 7 und eine Bodenplatte 14 auf. Der Köcher 13 weist zudem eine Bewehrung 15 auf, die sich in die Bodenplatte 14 erstreckt. Dadurch können Belastungen, wie beispielsweise die Einsteckkraft EK und/oder eine in Querrichtung QR wirkende Querkraft, abgeleitet werden. Die Bewehrung 15 erstreckt sich dabei sowohl in Einsteckrichtung ER, als auch in Querrichtung QR. Zusätzlich oder alternativ kann sich die Bewehrung 15 in Einsteckrichtung ER, in Querrichtung QR und/oder senkrecht zur Blattebene erstrecken. Senkrecht zur Blattebene bedeutet dabei quer zur Querrichtung QR und Einsteckrichtung ER. Somit kann die Richtung senkrecht zur Blattebene als zweite Querrichtung bezeichnet werden. Zusätzlich oder alternativ ist es vorstellbar, dass das zweite Bauteil 3 die Bewehrung 15 aufweist.
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Der Aufnahmehohlraum 4 des ersten Bauteils 2 ist als durchgängige, sich in Einsteckrichtung ER kontinuierlich verjüngende, Aussparung ausgebildet. Der leere Luftraum 12 ist somit in Einsteckrichtung ER offen und die Bodenplatte 14 ist durch den Aufnahmehohlraum 4 als durchgängige Aussparung durchbrochen. Ist das erste Bauteil 2 als Fundament in ein Erdreich eingebracht, so wird der leere Luftraum 12 durch dieses Erdreich in Einsteckrichtung ER begrenzt. Ebenso ist es vorstellbar, dass das erste Bauteil 2, ähnlich zum Ausführungsbeispiel der 1 und 2 einen Boden 10 aufweist, wobei der Boden 10 Bestandteil der Bodenplatte 14 ist.
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Das erste Bauteil 2 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel zudem wenigstens einen Durchbruch 16 auf. Ähnlich zum Aufnahmehohlraum 4 sind auch diese als durchgängige Aussparungen der Bodenplatte 14 ausgebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Durchbrüche 16 jeweils symmetrisch zur Einsteckachse EA ausgebildet und vom Aufnahmehohlraum 4 in Querrichtung QR versetzt angeordnet. Zusätzlich oder alternativ können weitere Durchbrüche 16 senkrecht zur Blattebene, und somit quer zur Querrichtung QR und zur Einsteckrichtung ER angeordnet sein. Ebenso ist es vorstellbar, dass das erste Bauteil 2 des Ausführungsbeispiels der 3 keine Durchbrüche 16 und/oder das erste Bauteil 2 des Ausführungsbeispiels der 1 und 2 Durchbrüche 16 ähnlich zum hier dargestellten Ausführungsbeispiel aufweist.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer teilweise geschnittenen Seitenansicht einer Bauteileinheit 1 in einem verbundenen Zustand gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Ähnlich zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen der 1, 2 und 3 ist auch hier für eine übersichtlichere Darstellung das erste Bauteil 2 geschnitten und das zweite Bauteil 3 nicht geschnitten dargestellt. Das zweite Bauteil 3 ist dabei ebenso als Stütze, insbesondere als Fertigteilstütze, ausgebildet.
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Ähnlich zum Ausführungsbeispiel der 3 ist auch hier das erste Bauteil 2 als Köcherfundament mit wenigstens einer Bewehrung 15 ausgebildet. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der 3 sind die Bewehrungen 15 im Ausführungsbeispiel der 4 ringförmig ausgebildet. Die Bewehrungen 15 umgeben somit den Aufnahmehohlraum 4 des ersten Bauteils 2 zumindest teilweise ringförmig. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Bewehrung 15 mehrere einzelne, in Einsteckrichtung ER übereinander angeordnete, Ringe auf. Hierbei ist es ebenso vorstellbar, dass die einzelnen Ringe entlang der Einsteckrichtung ER miteinander in Wirkverbindung stehen. So können die Ringe über eine oder mehrere weitere Bewehrungen 15 miteinander verbunden sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Bewehrung 15, insbesondere einteilig, spiralförmig und/oder schraubenförmig ausgebildet sein. Auch diese können mit einer oder mehreren weiteren Bewehrungen 15 miteinander verbunden sein. Ist die Bewehrung 15, wie hier dargestellt ringförmig oder schraubenförmig ausgebildet, so sind die einzelnen Ringe und/oder Abschnitte in Einsteckrichtung ER übereinander angeordnet. Ist die Bewehrung 15, entgegen der hier gezeigten Darstellung, spiralförmig ausgebildet, so verringert oder vergrößert sich der Abstand der einzelnen Abschnitte zur Einsteckachse AE. Vorzugsweise folgt die spiralförmige Bewehrung 15 der Kontur des Aufnahmehohlraums 4, insbesondere dessen Seitenwand 6, bzw. dem Winkel a.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines zweiten Bauteils 3. Hierfür ist in der 5 auf der linken Seite eine Gussform 18 und auf der rechten Seite das mit Hilfe der Gussform 18 hergestellte zweite Bauteil 3 dargestellt. Die 5 zeigt dabei auf der linken Seite eben den Zeitpunkt, an dem ein Gussmaterial 17 in die Gussform 18 eingefüllt wird. Ist die Gussform 18 vorzugsweise vollständig gefüllt, so verbleibt das Gussmaterial 17 so lange in der Gussform 18, bis dieses vollständig getrocknet bzw. gehärtet ist. Anschließend kann das auf der rechten Seite dargestellte zweite Bauteil 3 aus der Gussform 18 entnommen werden. Bei dem Gussmaterial handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel vorzugsweise um Beton.
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Die Gussform 18 weist einen Präzisionsabschnitt 19 auf. Der Präzisionsabschnitt 19 ist durch spanende Bearbeitung gefertigt. Der Präzisionsabschnitt 19 bildet dabei die Negativform des Einsteckabschnitts 7 bzw. die Mantelfläche 8 des zweiten Bauteils 3 nach. Ist der Einsteckabschnitt 7 bzw. die Mantelfläche 8 konisch ausgebildet, so kann dieser vorzugsweise durch Drehen erstellt bzw. bearbeitet werden. Ist der Einsteckabschnitt 7 bzw. die Mantelfläche 8 pyramidenförmig oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet, so kann dieser vorzugsweise durch Fräsen erstellt bzw. bearbeitet werden.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Gussform 18 als einteilige Gussform 18 ausgebildet. Der Präzisionsabschnitt 19 ist dabei, insbesondere nachträglich, in die Gussform 18 spanend eingearbeitet. Ebenso ist es vorstellbar, dass der Präzisionsabschnitt 19 als separate Gussform 18 ausgebildet ist. Die hier dargestellte schematische Darstellung zur Herstellung des zweiten Bauteils 3 kann ähnlich auch zur Herstellung des ersten Bauteils 2, gemäß den 1-4, verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteileinheit
- 2
- erstes Bauteil
- 3
- zweites Bauteil
- 4
- Aufnahmehohlraum
- 5
- Öffnung
- 6
- Seitenwand
- 7
- Einsteckabschnitt
- 8
- Mantelfläche
- 9
- freies Ende
- 10
- Boden
- 11
- gemeinsamer Verbindungsbereich
- 12
- leerer Luftraum
- 13
- Köcher
- 14
- Bodenplatte
- 15
- Bewehrung
- 16
- Durchbruch
- 17
- Gussmaterial
- 18
- Gussform
- 19
- Präzisionsabschnitt
- α
- Winkel
- EA
- Einsteckachse
- ER
- Einsteckrichtung
- QR
- Querrichtung
- EK
- Einsteckkraft
- NK
- Normalkraft
- H
- Höhe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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