DE19730174C2 - Bauteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einem im wesentlichen aus einer hydraulisch abgebundenen Matrix bestehenden Grundkörper, welcher mit einem Bewehrungs­ element verbunden ist, das einerseits abschnittsweise flächig mit mindestens einer streifenförmigen Lamelle ausgebildet ist und das andererseits lediglich abschnitts­ weise mindestens eine Lamelle mit einem L- und/oder T-förmigen Profil als Veranke­ rungsteil umfasst, wobei das Verankerungsteil mit einem ersten Abschnitt seines Profils in dem Schlitz in der Oberfläche des Grundkörpers angeordnet und dort fixiert ist und mit einem zweiten Abschnitt seines Profils auf der Oberfläche des Grundkör­ pers angeordnet ist, und wobei die mindestens eine streifenförmige Lamelle mit ei­ nem Verankerungsteil verbunden ist.

Insbesondere im Zuge von Sanierungsmaßnahmen ist es oftmals erforderlich, ein­ zelne Bauteile eines Bauwerks mit einer Zusatzbewehrung zu versehen. Hierfür sind aus der Praxis verschiedene Verfahren bekannt.

So wird bspw. in der deutschen Patentschrift 43 33 782 ein Verfahren zum Anbringen einer Zusatzbewehrung an einem armierten Betonbauteil beschrieben, bei dem zu­ nächst mit Hilfe eines Hochdruckwasserstrahls Nuten in die Oberfläche des Beton­ bauteils eingebracht werden. In den Nuten werden dann Bewehrungselemente aus Stahl angeordnet. Anschließend werden die Nuten wieder mit Beton verfüllt, wobei die Bewehrungselemente in den Beton eingebettet werden und so in den Nuten fi­ xiert werden.

Dieses aus der deutschen Patentschrift 43 33 782 bekannte Verfahren erweist sich in der Praxis jedoch in mehrerlei Hinsicht als problematisch. So müssen die in dem Betonbauteil erzeugten Nuten verhältnismäßig groß sein, da die Bewehrungsele­ mente aus Stahl relativ viel Platz beanspruchen. Außerdem erfordert das Verfüllen der Nuten mit Spritzbeton eine dem Größtkorn angepasste Mindestauftragsdicke. Bei der Dimensionierung der Nuten muss schließlich noch berücksichtigt werden, dass eine Mindestdicke der Betondeckung für die Bewehrungselemente eingehalten wer­ den muss, um eine Korrosion der Bewehrungselemente zu verhindern. Die nachträg­ lich integrierten Bewehrungselemente sollten in eine etwaig bereits vorhandene Be­ wehrung des Bauteils eingefädelt werden, was sich oftmals sehr aufwendig gestaltet. Da bei dem bekannten Verfahren, insbesondere beim Erzeugen der Nuten in dem Bauteil, große Mengen an Wasser anfallen, kann das Verfahren nur sehr eingeschränkt angewandt werden. So scheidet eine Anwendung im Inneren von Gebäu­ den praktisch aus. Insgesamt ist das bekannte Verfahren mit einem vergleichsweise großen Aufwand und daher mit relativ hohen Kosten verbunden.

Bei einem anderen bekannten Verfahren zum nachträglichen Verstärken von Beton­ bauteilen werden Lamellen aus kohlenstoff-faserverstärkten Kunststoffen auf die Oberfläche des Bauteils geklebt. Dazu muss die Oberfläche des Bauteils in geeigne­ ter Weise, nämlich durch Strahlen, Schleifen oder ähnliches und Auftragen einer Haftbrücke bzw. einer Kratzspachtelung, vorbereitet werden.

Auch dieses Verfahren erweist sich in der Praxis aus mehreren Gründen als proble­ matisch. Insbesondere läßt sich das Verfahren nur eingeschränkt anwenden, was darauf zurückzuführen ist, dass der Verbund zwischen einem Betonbauteil und einer aufgeklebten Bewehrung relativ steif ist. So liegen die im Klebeverbund bis zum Bruch möglichen Verschiebungen im Bereich unter 0,2 mm, während die möglichen Verschiebungen einbetonierter Rippenstähle im Bereich von 1 mm liegen. Der Ver­ bund einer einbetonierten Betonstahlbewehrung ist also deutlich duktiler. Infolge läßt der Klebeverbund nur eine verhältnismäßig geringe Krafteinleitung in die Lamelle zu. Diese Krafteinleitung ist zudem stark von der vorhandenen Betonqualität und der sich daraus ergebenden Haftzugfestigkeit abhängig. Die Lamelle kann nur zu maxi­ mal 40% der Zugfestigkeit ausgenutzt werden. Eine weitere Einschränkung der An­ wendungsmöglichkeiten von auf der Bauteiloberfläche aufgeklebten faserverstärkten Lamellen als Zusatzbewehrung besteht darin, dass die Bauteiloberfläche lediglich Unebenheiten unter 5 mm bei 2 m Messlänge aufweisen darf. Auch eine Anwendung bei Bauteilen, bei denen Schubrisse rechnerisch möglich sind, d. h. bei Bauteilen mit erforderlicher Schubbewehrung, ist problematisch, da in diesem Falle ein sog. Abschälbruch infolge eines Schubrissversatzes auftreten kann. Schließlich sei noch angemerkt, dass eine aufgeklebte Bewehrung immer auch vor mechanischen Beschädigungen geschützt werden muss und auch besondere Vorkehrungen für den Brandfall getroffen werden müssen, um einem Ausfall der Bewehrung vorzubeugen.

Aus der FR 26 91 739 A1 ist ein Bauteil mit einem im wesentlichen aus einer hydrau­ lisch abgebundenen Matrix bestehenden Grundkörper bekannt, wobei das Bauteil mit einem Bewehrungselement versehen ist, das auf gesamter Länge in einem Schlitz in der Oberfläche des Grundkörpers angeordnet ist und über eine Verankerungslänge in dem Schlitz fixiert ist und so mit dem Grundkörper verbunden ist.

Des Weiteren ist aus der DE 24 51 639 A1 bekannt, dass sich das Trageverhalten von Betonbauteilen mit Hilfe von Bewehrungselementen aus glasfaserverstärktem Material verbessern lässt, indem die Bewehrungselemente in in der Oberfläche des Bauteils ausgebildeten Nuten angeordnet werden und mit Hilfe von Epoxydharz mit dem Bauteil verbunden werden.

Gemäß dem aus der DE 24 51 639 A1 bekannten Verfahren werden die Beweh­ rungselemente über ihre gesamte Länge fixiert bzw. mit dem Bauteil verbunden, in­ dem die Nuten, in denen die Bewehrungselemente angeordnet werden, in ihrer ge­ samten Länge mit Epoxydharz ausgegossen werden. Diese Vorgehensweise ist in mehrerlei Hinsicht problematisch. Zunächst einmal ist das Verfüllen der Nuten mit einem vergleichsweise hohen Material- und Arbeitsaufwand verbunden. Daneben führt es zu einer gleichmäßigen Versteifung des Bauteils über die gesamte Länge der Bewehrung. Nun hat sich in der Praxis gezeigt, dass gleichmäßig versteifte Bauteile nicht unbedingt ein gutes Trageverhalten aufweisen, sondern dass dafür in der Regel sogar eine gewisse Duktilität des Bauteils erforderlich ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil der in Rede stehenden Art so auszugestalten und weiterzubilden, dass es ein verbessertes Trageverhalten auf­ weist.

Das erfindungsgemäße Bauteil löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Bewehrungselement jeweils endseitig in dem Schlitz fixiert wird. In der Regel ist nämlich eine endseitige Fixierung des Beweh­ rungselements zur Einleitung der auftretenden Kräfte hinreichend.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten für die Fixierung des Bewehrungselements in dem Schlitz. In einer einfachsten Variante, auf die nachfolgend noch näher einge­ gangen werden soll, wird ein Verbund zwischen dem Bewehrungselement und dem Grundkörper im Bereich des Schlitzes erzeugt. Alternativ oder auch ergänzend dazu, kann das Bewehrungselement auch mechanisch im Schlitz des Grundkörpers fixiert weden. Die mechanische Fixierung des Bewehrungselements ermöglicht gleichzeitig auch ein Vorspannen des Bewehrungselements, was die Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Bauteils deutlich verbessert.

Die Lamelle könnte mit dem Verankerungsteil beispielsweise über den Abschnitt sei­ nes Profils verbunden sein, der auf der Oberfläche des Grundkörpers aufliegt, und könnte ebenfalls auf der Oberfläche des Grundkörpers aufliegen. Genausogut könnte die Lamelle aber auch mit dem in dem Schlitz angeordneten Abschnitt des Veranke­ rungsteils verbunden sein und in einer entsprechenden Verlängerung des Schlitzes angeordnet sein. Grundsätzlich kann das Verankerungsteil zwar an einer beliebigen Stelle des Bewehrungselements angeordnet sein; in der Praxis erweist es sich aber als vorteilhaft, wenn das Verankerungsteil endseitig an dem Bewehrungselement an­ geordnet ist, bzw. zwei Verankerungsteile jeweils an den Enden des Bewehrungs­ elements vorgesehen sind.

Im Hinblick auf eine in technischer Hinsicht einfache Realisierung des erfindungsge­ mäßen Bauteils ist es vorteilhaft, wenn die Schlitze im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Grundkörpers orientiert sind. Die vorliegende Erfindung läßt sich aber auch mit einer anderen Orientierung der Schlitze realisieren.

Wie bereits erwähnt, sind die Bewehrungselemente zumindest über eine Veranke­ rungslänge in dem Schlitz fixiert.

Grundsätzlich können im Rahmen des erfindungsgemäßen Bauteils Bewehrungs­ elemente aus ganz unterschiedlichen Materialien verwendet werden. Als besonders vorteilhaft haben sich jedoch Bewehrungselemente aus einem Kunststoff mit einer Faserverstärkung, vorzugsweise in Form von Kohlefasern, Aramidfasern und/oder Glasfasern, erwiesen. Derartige Bewehrungselemente sind korrosionsbeständig und weisen eine sehr hohe Zugfestigkeit bei kleinem Querschnitt auf, so dass insgesamt auch nur relativ geringe Schlitztiefen erforderlich sind.

Wie bereits erwähnt, kann ein Bewehrungselement rein mechanisch in dem Schlitz fixiert werden. In der Regel wird aber ein Verbund zwischen dem Bewehrungsele­ ment und dem Grundkörper im Bereich des Schlitzes hergestellt. Dazu eignen sich Klebstoffe auf Epoxidharzbasis oder auch Polyesterharzbasis. In einer anderen vor­ teilhaften Variante kann das Bewehrungselement auch mit Hilfe einer Zementsus­ pension, vorzugsweise einer feinen Zementmilch, in dem Schlitz fixiert werden.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die Patentansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungs­ beispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels werden auch im Allgemeinen be­ vorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige

Figur eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil.

In der Figur ist ein Bauteil 7 mit einem Grundkörper 2 dargestellt, der mit einem Schlitz 4 versehen ist. Als Bewehrungselement dient eine Kombination aus einem oder meh­ reren Verankerungsteilen 8 und einer streifenförmigen Lamelle 9. Das Veranke­ rungsteil 8 weist ein T-förmiges Profil auf. Ein erster Abschnitt dieses Profils ist in dem Schlitz 4 festgeklebt, während die beiden anderen Abschnitte des Profils auf der Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 angeordnet sind. Zusätzlich kann auch noch eine Klebeverbindung zwischen diesen beiden Abschnitten des Profils und der Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 bestehen. Die streifenförmige Lamelle 9 ist mit den beiden auf der Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 angeordneten Abschnitten des Profils des Ver­ ankerungsteils 8 verbunden. Zusätzlich kann die streifenförmige Lamelle 9 auch noch auf der Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 mittels eines Bindemittels 6 festgeklebt sein. Mit Hilfe des Verankerungsteils 8 bzw. mehrerer solcher Verankerungsteile läßt sich das Bewehrungselement insgesamt auch vorgespannt an dem Bauteil 7 anbringen.

Abschließend sei noch angemerkt, dass sich Bewehrungselemente in Form von fa­ serverstärkten Kunststofflamellen, insbesondere in Form von Kohlefaserkunst­ stofflamellen besonders gut zur Realisierung des erfindungsgemäßen Bauteils bzw. zum nachträglichen Anbringen einer Zusatzbewehrung an einem Betonbauteil eig­ nen. Dies ist insbesondere auf die sehr hohe Zugfestigkeit solcher Lamellen auch bei kleinen Querschnitten zurückzuführen.

Claims (9)

1. Bauteil (7) mit einem im wesentlichen aus einer hydraulisch abgebundenen Matrix bestehenden Grundkörper (2), welcher mit einem Bewehrungselement ver­ bunden ist, das einerseits abschnittsweise flächig mit mindestens einer streifenförmi­ gen Lamelle (9) ausgebildet ist und das andererseits lediglich abschnittsweise min­ destens eine Lamelle mit einem L- und/oder T-förmigen Profil als Verankerungsteil (8) umfasst, wobei das Verankerungsteil (8) mit einem ersten Abschnitt seines Profils in dem Schlitz (4) in der Oberfläche (5) des Grundkörpers (2) angeordnet und dort fixiert ist und mit einem zweiten Abschnitt seines Profils auf der Oberfläche (5) des Grundkörpers (2) angeordnet ist, und wobei die mindestens eine streifenförmige La­ melle (9) mit dem Verankerungsteil (8) verbunden ist.

2. Bauteil (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewehrungs­ element im wesentlichen streifenförmig ausgebildet ist.

3. Bauteil (7) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Be­ wehrungselement jeweils endseitig in dem Schlitz (4) fixiert ist.

4. Bauteil (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewehrungselement unter Vorspannung in dem Schlitz (4) angeordnet ist.

5. Bauteil (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verankerungsteil (8) endseitig an dem Bewehrungselement angeordnet ist.

6. Bauteil (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (4) im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche (5) des Grundkörpers (2) orientiert ist.

7. Bauteil (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewehrungselement zumindest abschnittsweise aus einem Kunststoff mit einer Verstärkung aus Kohlefasern, Aramidfasern und/oder Glasfasern gebildet ist.

8. Bauteil (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewehrungselement mit Hilfe von Epoxidharz und/oder Polyesterharz in dem Schlitz (4) fixiert ist.

9. Bauteil (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewehrungselement mit Hilfe einer Zementsuspension, vorzugsweise einer fei­ nen Zementmilch, in dem Schlitz (4) fixiert ist.