DE202005004622U1

DE202005004622U1 - Verstärkung von Hohlkörperbetondecken

Info

Publication number: DE202005004622U1
Application number: DE200520004622
Authority: DE
Original assignee: BAM AG
Current assignee: BAM AG
Priority date: 2005-03-19
Filing date: 2005-03-19
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2015-03-20

Abstract

Stahlbeton-Hohlkörperplatte oder -decke mit zwischen den Hohlkörpern angeordneten Betonstegen und mit einer Bewehrungsschicht über den Hohlkörpern sowie mit einer Bewehrungsschicht unter den Hohlkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton mindestens eines Stegs (5) zugfeste Fasern und/oder mindestens eine Stahlstrebe (7), vorzugsweise einen Doppelkopfanker, aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stahlbeton-Hohlkörperplatte oder -decke mit zwischen den Hohlkörpern angeordneten Betonstegen und mit einer Bewehrungsschicht über den Hohlkörpern sowie mit einer Bewehrungsschicht unter den Hohlkörpern.
Eine solche Platte ist aus der EP 1 252 403 A1 bekannt. Zur Herstellung verwendet man Hohlkörper wie sie beispielsweise in der Schrift DE 200 04 140 U1 beschrieben sind.
Jede Bewehrungsschicht besteht aus zwei übereinanderliegenden Lagen aus parallel verlaufenden Bewehrungsstäben, wobei die Stäbe der einen Bewehrungslage gegenüber denen der anderen Lage um einen Winkel von vorzugsweise 90 Grad verdreht verlaufen.
Diese Bewehrungen sollen in Verbindung mit dem druckfesten Beton eine biegefeste Platte/Decke erzeugen, die die örtlich auftretenden Biegemomente aufnehmen kann.
Zusätzlich zu den Biegemomenten ist eine Platte/Decke auch inneren, vertikal abscherenden Kräften, d.h. Querkräften, ausgesetzt.
Die Fähigkeit einer in den Betonstegen unbewehrten Hohlkörperplatte/decke zur Abtragung von Querkräften ist wegen der geringen rechnerisch ansetzbaren Betonzugfestigkeit und der Querschnittschwächung durch die Hohlkörper stark begrenzt.
Zur Erhöhung der Querkrafttragfähigkeit werden die Betonstege zwischen den Hohlkörpern deshalb bisher in der Regel zeit- und materialintensiv, z.B. mit Hilfe von Körben, bewehrt mit senkrecht eingebauten Schubzulagen zwischen der unteren und oberen Biegebewehrungsschicht oder mit Bügeln, die die Eisen der Biegebewehrung umgreifen und deshalb besonders stark den Bauablauf behindern und die Decke verteuern. Bewehrungskörbe sind in der DE 29821000 U1 beschrieben.
In der europäischen Patentanmeldung EP 1 252 403 A1 werden alternativ zu den oben genannten Schubbewehrungsarten vertikale Bewehrungen in den Betonstegknoten angegeben. Als Betonstegknoten versteht man Grundrißpunkte, in denen sich die Achsen benachbarter Betonstege treffen.
Aufgabe der Erfindung ist es, baukostengünstig die Fähigkeit der Hohlkörperplatte/-decke zur Abtragung der Querkräfte im örtlich erforderlichen Maß zu erhöhen.
Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Platte dadurch gelöst, dass der Beton mindestens eines Stegs zugfeste Fasern und/oder mindestens eine Stahlstrebe, vorzugsweise einen Doppelkopfanker, aufweist. Die Erfindung stellt damit zusätzlich zum schon bekannten Instrument der Vertikalbewehrung in den Betonstegknoten weitere Instrumente zur Verfügung, die mit dieser Vertikalbewehrung oder untereinander kombiniert werden können, um die Querkraft-Tragfähigkeit der örtlich vorhandenen Beanspruchung anzupassen.
Die Aufgabe wird auch dadurch gelöst, daß sie eine Vertikalbewehrung in oder nahe einem Betonstegknoten aufweist, welche durch Haken-Monokopfanker (12) gebildet ist.
Diese Instrumente sind:

1. Zugabe von zugfesten Fasern, z.B. Stahlfasern in den Frischbeton. Dabei werden zur Ersparnis unnötiger Kosten die Zonen unter und über den Hohlkörpern und Betonstegen, die sowieso mit Bewehrungsstäben bewehrt sind, vorzugsweise nicht mit Fasern versehen. Dies ist technisch möglich, da die Zone unter den Hohlkörpern und Betonstegen, die Zone der Betonstege und die Zone über den Hohlkörpern und Betonstegen in drei Phasen nacheinander, aber noch „frisch in frisch", betoniert werden können.
2. Einbau eines druckfesten Bauelements, vorzugsweise Doppelkopfankers, annähernd in der Achse der sich einstellenden Druckdiagonale in manchen Betonstegen. Unter Querkraftbeanspruchung der Platte/Decke bildet sich ein Fachwerk-Tragsystem aus, das unter anderem geneigte Druckstreben aufweist. Eine solche geneigte Druckstrebe beginnt am Schnittpunkt der horizontalen Bewehrungsschicht über den Hohlkörpern mit der Lotrechten im Betonstegknoten und endet am Schnittpunkt der horizontalen Bewehrungsschicht unter den Hohlkörpern mit der Lotrechten in einem benachbarten Betonstegknoten. Diese Druckstrebe verläuft also diagonal im Betonsteg von oben nach unten. Die Druckstrebe kann sich wegen der Druckfestigkeit des Betons ausbilden. Durch den erfindungsgemäßen Einbau eines zusätzlichen druckfesten Bauelements, vorzugsweise Doppelkopfankers, annähernd in der Achse der Druckdiagonale, wird die Tragfähigkeit dieser Druckdiagonale, über die Tragfähigkeit einer reinen Betonstrebe hinaus, erheblich gesteigert. Dabei wirkt sich statisch günstig aus, dass das gedrückte zusätzliche Bauelement wegen des ihn vollständig umhüllenden Betons nicht seitlich ausknicken kann, also dünn sein darf.
3. Einbau eines zugfesten Bauelements, vorzugsweise Doppelkopfankers, annähernd in der Achse der sich einstellenden Zugdiagonale in manchen Betonstegen. Unter Querkraftbeanspruchung der Platte/Decke bildet sich auch ein Fachwerk-Tragsystem aus, das unter anderem geneigte Zugstreben aufweist. Eine solche geneigte Zugstrebe beginnt am Schnittpunkt der horizontalen Bewehrungsschicht unter den Hohlkörpern mit der Lotrechten im Betonstegknoten und endet am Schnittpunkt der horizontalen Bewehrungsschicht über den Hohlkörpern mit der Lotrechten in einem benachbarten Betonstegknoten. Diese Zugstrebe verläuft also diagonal im Betonsteg von unten nach oben, jedoch entgegen der unter Ziffer 2 genannten Druckstrebe geneigt, diese in Strebenmitte kreuzend. Die Zugstrebe kann sich wegen der rechnerisch kaum ansetzbaren, geringen Zugfestigkeit des Betons nur ausbilden, wenn annähernd in der Achse der Zugstrebe ein zugfestes, an den Enden ausreichend verankertes Bauelement eingebaut wird, vorzugsweise ein Doppelkopfanker.

Entsprechend werden vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung in den Unteransprüchen beschrieben.
Die genannten Verstärkungsinstrumente lassen sich miteinander und mit den in der europäischen Patentanmeldung EP 1 252 403 A1 genannten vertikalen Bewehrungen in den Betonstegknoten kombinieren, so dass vorteilhaft eine Steigerung der Querkrafttragfähigkeit der Platte/Decke im örtlich benötigten Umfang erreicht werden kann.
Über die europäische Patentanmeldung EP 1 252 403 A1 hinaus ergeben sich mit der Erfindung 10 Kombinationsmöglichkeiten zur Steigerung der Querkrafttragfähigkeit:
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung werden als Vertikalbewehrung in Betonstegknoten und/oder als Stahlzugstreben anstelle von Doppelkopfankern Haken-Monokopfanker eingebaut. Das sind Stäbe aus Bewehrungsrundstahl mit gerippter Oberfläche, die zur Zugkrafteinleitung in den Anker unten einen, vorzugsweise als Flachkegel geformten, Kopf aufweisen, wie ihn Doppelkopfanker zweifach besitzen, und oben zur Zugkrafteinleitung in den Anker einen Haken haben, der eingebaut einen Stab der Bewehrungsschicht über den Hohlkörpern umgreift.
Es ist von besonderem Vorteil, dass mit der Erfindung Schubbewehrungen in den Betonstegen in Form sogenannter Schubbügel vermieden werden können. Solche Schubbügel sind vertikale Bewehrungseisen in engen Abständen, die nach DIN 1045 oben die obere horizontale Bewehrungsschicht und unten die untere horizontale Bewehrungsschicht umgreifen müssen, und deshalb ungestoßen, also jeweils aus 1 Stück Eisen bestehend, überhaupt nicht, und gestoßen, also jeweils aus 2 Stücken Eisen bestehend, deren sich berührende Vertikalschenkel sich überlappen müssen, nicht mit vertretbarem Zeitaufwand eingebaut werden können
Von weiterem besonderem Vorteil ist, dass mit der Erfindung auch Schubbewehrungen in Form sogenannter Schubzulagen zwischen oberer und unterer horizontaler Bewehrungsschicht vermieden werden können. Solche Schubzulagen sind nur sehr aufwendig herzustellen, da sie vertikale und horizontale Bewehrungsstäbe besitzen müssen, die einzeln zusammengebunden oder geschweißt werden müssen. Denn eine maschinelle Herstellung ist wegen der zu kleinen Stückzahlen wirtschaftlich nicht möglich und Baustahlmatten-Stücke als Schubzulagen sind nicht genau genug zuschneidbar und wegen sich aus den Verankerungsforderungen in DIN 1045 ergebenden unwirtschaftlich großen Horizontalstabdurchmessern und wegen des großen Materialverschnitts unwirtschaftlich. Zudem stört der Einbau von Schubzulagen den Einbau von Distanzierungsstücken zwischen den Hohlkörpern.
Von besonderem Vorteil hingegen ist bei einer Ausgestaltung der Erfindung der Einsatz von handelsüblichen, kurzfristig beschaffbaren, vollautomatisch hergestellten und deshalb preisgünstigen Doppelkopfankern. Diese sind zudem in ihrer Geometrie optimiert für die Aufnahme von Zug- und Druckkräften und zur Eintragung dieser Kräfte aus dem Beton in den Anker.
Die Ausgestaltung der Erfindung, die Haken-Monokopfanker verwendet, bietet den besonderen Vorteil, noch wirtschaftlicher zu sein als Ausgestaltungen mit Doppelkopfankern. Denn ein Haken-Monokopfanker ist kostengünstiger in der Herstellung und gewährt einen schnelleren Einbau, da er nur über einen Stab der Bewehrungsschicht über den Hohlkörpern gehängt werden und, gegen Verrutschen beim Betonieren, mittels Bewehrungsbindedraht mit diesem verbunden werden muss.
Von besonderem Vorteil ist bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung der Einsatz von Fasern, zum Beispiel Stahlfasern, die dem Frischbeton vor dem Betonieren zugegeben werden.
Durch die Stahlfasern wird eine Zugfestigkeit des Baustoffs auch nach dem Auftreten von Betonrissen erreicht und hierdurch auch die Duktilität des Bauteils unter Scherbeanspruchung verbessert. Im Ergebnis wird die ansetzbare Querkrafttragfähigkeit erhöht.
Auch in Kombination mit Querkrafttragfähigkeit-steigernden Stahlstreben, vorzugsweise Doppelkopfankern, ist der Einsatz von Faserbeton vorteilhaft, da er die Spaltzugfestigkeit des Baustoffs und damit die Tragfähigkeit der Druckdiagonalen im sich bei Scherbeanspruchung einstellenden inneren Fachwerk erhöht.
Stahlfasern sind vorteilhaft handelsüblich und kurzfristig beschaffbar. Sie werden vorteilhaft vollautomatisch kostengünstig hergestellt und auch die Einbringung in den Beton ist kostengünstig. Werden die Fasern, gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, nur dem Beton für die Betonstege zugegeben, reduziert sich die Menge der benötigten Fasern kostengünstig.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Die Figuren der Zeichnung zeigen:
1a einen Vertikalschnitt einer Hohlkörperdecke,
1b eine Draufsicht auf einen Teil einer Hohlkörperdecke,
2a eine Ausführung nur mit vertikalen Doppelkopfankern in den Betonstegknoten, mit dem sich unter Querkraftbelastung einstellenden inneren Fachwerktragwerk,
2b eine Ausführung mit Doppelkopfankern nur in den geneigten Zugstreben des sich unter Querkraftbelastung einstellenden inneren Fachwerktragwerks,
2c eine Ausführung mit vertikalen Doppelkopfankern in den Betonstegknoten und Doppelkopfankern in den geneigten Zugstreben des sich unter Querkraftbelastung einstellenden inneren Fachwerktragwerks,
2d eine Ausführung mit vertikalen Doppelkopfankern in den Betonstegknoten und Doppelkopfankern in den geneigten Druckstreben
des sich unter Querkraftbelastung einstellenden inneren Fachwerktragwerks und
2e Ausführung mit vertikalen Doppelkopfankern in den Betonstegknoten und Doppelkopfankern in den geneigten Druckstreben und entgegen geneigten Zugstreben des sich unter Querkraftbelastung einstellenden inneren Fachwerktragwerks
3a Ausführung mit Haken-Monokopfanker als Vertikalbewehrung in einem Betonstegknoten
3b Ausführung mit Haken-Monokopfanker als geneigte Stahlzugstrebe in einem Betonsteg
In 1a ist ein Teil einer Hohlkörperdecke 1 im Vertikalschnitt und in 1b als Draufsicht dargestellt, mit den einen Luftraum in ihnen umschließenden Hohlkörpern 2, der Bewehrungsschicht 3 über den Hohlkörpern und der Bewehrungsschicht 4 unter den Hohlkörpern. Beide Bewehrungsschichten bestehen jeweils aus zwei direkt übereinander liegenden Lagen von Bewehrungsstäben übereinander. Im gezeichneten Beispiel sind die Hohlkörper so angeordnet, dass die Achsen der Betonstege zwischen den Hohlkörpern im Grundriss eine Sechseckwabenstruktur bilden. In der gleichen Decke kann es Betonstege ohne Doppelkopfanker geben, Betonstege mit einem Doppelkopfanker 7 und Betonstege mit zwei Doppelkopfankern in Form eines Diagonalenkreuzes 8.
Die 2a bis 2e zeigen verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung und das unter Querkraftbelastung 9 sich dabei jeweils einstellende Fachwerktragsystem, bestehend aus Stahlstreben 6, 7, 8 und Betondruckstreben 10, 11. Entgegen der vereinfachten zeichnerischen Darstellung der 2a bis 2e liegen die Fachwerke der einzelnen Betonstege tatsächlich nicht alle in derselben vertikalen Ebene, sondern in den Vertikalebenen durch die Betonstegachsen, die in 1 in der Draufsicht dargestellt sind. Damit ist das tatsächliche, von den Stahlstreben und Betondruckdiagonalen gebildete Fachwerksystem räumlich, nicht eben.
2a zeigt das Bewehrungssystem ähnlich jenem aus der EP 1 252 403 A1 bekannten System, jedoch mit zusätzlicher Faserbewehrung im Beton. Es besteht aus den zugbeanspruchten Doppelkopfankern 6 in den Betonstegknoten und Druckdiagonalen 10 aus Faserbeton.
2b zeigt die Ausführung mit Doppelkopfankern 7 nur in den geneigten Zugstreben des sich einstellenden inneren Fachwerktragwerks. Vorteilhaft bildet sich hier ein Fachwerk mit druckbeanspruchten, annähernd lotrechten Stäben aus Beton 11 und zwei Diagonalen – eine zugbeansprucht aus Stahl 7 und eine druckbeansprucht aus Beton 10 – in diesem Betonsteg aus.
Das System in 2c basiert auf dem System von 2b, ist aber verstärkt durch den Einbau zusätzlicher vertikaler Doppelkopfanker 6, wodurch sich eine höhere Tragfähigkeit ergibt.
In 2d sind die Betondruckdiagonalen 10 des Systems von 2a verstärkt durch hier druckbeanspruchte Doppelkopfanker 7 in der Achse dieser Druckdiagonale.
In 2e schließlich werden in allen Stäben des sich einstellenden inneren Fachwerks Doppelkopfanker angeordnet. Damit wird die höchste Querkraft-Tragfähigkeit der Decke erreicht, insbesondere wenn der Beton zusätzlich mit Fasern bewehrt ist. Die Ausführung nach 2e hat daneben den Vorteil, dass nicht – wie beim Einbau nur eines Doppelkopfankers je Betonsteg möglich – eine Verwechslungsgefahr beim Einbau hinsichtlich der Richtung des Doppelkopfankers besteht.
3a zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung mit Haken-Monokopfanker als Vertikalbewehrung 12 in einem Betonstegknoten und 3b eine Ausgestaltung der Erfindung mit Haken-Monokopfanker als geneigte Stahlzugstrebe 13 in einem Betonsteg, jeweils anstelle eines Doppelkopfankers. Der Haken-Monokopfanker wird beim Einbau über einen Stab der Bewehrungsschicht über den Hohlkörpern gehängt und mittels Bewehrungsbindedraht an diesem Stab fixiert.

1: Hohlkörperplatte/-decke aus Stahlbeton
2: Hohlkörper
3: obere Bewehrungsschicht, bestehend aus zwei Einzellagen
4: untere Bewehrungsschicht, bestehend aus zwei Einzellagen
5: Betonsteg zwischen zwei Hohlkörpern
6: Vertikalbewehrung in einem Betonstegknoten
7: einzelne Stahlstrebe in einem Betonsteg
8: Kreuz aus zwei Stahlstreben in einem Betonsteg
9: angreifende Querkraft
10: Druckdiagonale aus Beton
11: annähernd lotrechte Druckstrebe aus Beton
12: Haken-Monokopfanker als Vertikalbewehrung in einem
: Betonstegknoten
13: Haken-Monokopfanker als Stahlzugstrebe in einem Betonsteg

Claims

Stahlbeton-Hohlkörperplatte oder -decke mit zwischen den Hohlkörpern angeordneten Betonstegen und mit einer Bewehrungsschicht über den Hohlkörpern sowie mit einer Bewehrungsschicht unter den Hohlkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton mindestens eines Stegs (5) zugfeste Fasern und/oder mindestens eine Stahlstrebe (7), vorzugsweise einen Doppelkopfanker, aufweist.
Stahlbeton-Hohlkörperplatte oder -decke mit zwischen den Hohlkörpern angeordneten Betonstegen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlstrebe (7), insbesondere der Doppelkopfanker, vorzugsweise geneigt angeordnet ist.
Stahlbeton-Hohlkörperplatte oder -decke mit zwischen den Hohlkörpern angeordneten Betonstegen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlstrebe (7), vorzugsweise der Doppelkopfanker, annähernd vom Schnittpunkt der Lotrechten in einem Stegknoten mit der oberen Bewehrungsschicht (3) bis annähernd zum Schnittpunkt der Lotrechten mit der unteren Bewehrungsschicht (4) am anderen Betonstegende verlaufend angeordnet ist.
Stahlbeton-Hohlkörperplatte oder -decke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Betonstege (5) zusätzlich eine zweite Stahlstrebe (7), vorzugsweise ein Doppelkopfanker, vorgesehen ist, die entgegen der ersten Stahlstrebe, vorzugsweise dem Doppelkopfanker, geneigt angeordnet ist, so dass beide zusammen eine Bewehrung in Form eines Diagonalenkreuzes (8) ergeben.
Stahlbeton-Hohlkörperplatte oder -decke nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vertikale Bewehrungsstäbe (6), vorzugsweise in den Betonstegknoten, vorgesehen sind.
Stahlbeton-Hohlkörperplatte oder -decke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Bewehrungsstäbe (6) als wenigstens ein Haken-Monokopfanker (12) ausgebildet sind.
Stahlbeton-Hohlkörperplatte oder -decke nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass geneigte zugbeanspruchte Stahlstreben in wenigstens einem Betonsteg als Haken-Monokopfanker (13) ausgeführt sind.
Stahlbeton-Hohlkörperplatte oder -decke nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern nur im Steg (5) angeordnet sind.
Stahlbeton-Hohlkörperplatte oder -decke nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vertikalbewehrung in oder nahe einem Betonstegknoten aufweist, welche durch Haken-Monokopfanker (12) gebildet ist.