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Die
Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zum querkraftschlüssigen Verbinden
von Bauteilen, insbesondere Betonfertigbauteilen, wobei ein länglicher
Verwahrkasten zum Einbringen in eine Seite, insbesondere Stirnseite
des Bauteiles vorgesehen ist und der Verwahrkasten einen Kastenboden und
in Einbauanordnung an dem Kastenboden übereinander angeordnete Stirnflächen vorgesehen
sind und zwischen den Stirnflächen
an dem Kastenboden je eine Seitenwand angeordnet ist, wobei der
Verwahrkasten zur Aufnahme mindestens eines Verbindungselementes
dient und der Verwahrkasten zumindest eine Durchdringungsöffnung für die Durchführung zumindest
eines Bereiches des Verbindungselementes aufweist.
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Vorgenannte
Verbindungsvorrichtungen dienen dazu, die Betonteile, die die Tragstruktur
eines Hauses oder Gebäudes
bilden sollen, miteinander kraftschlüssig zu verbinden. Dabei werden
scheibenförmige
Wandelemente oder sonstige bevorzugt flächige Bauteile miteinander
oder mit vertikal stehenden Stützen
an Vertikalfugen verbunden. An den Stirnseiten der Elemente sind
entsprechende Vergussnuten angeordnet, an deren Grund Verbindungsvorrichtungen
mit Verwahrkästen
angeordnet werden, die herausklappbare Verbindungsschlaufen beinhalten.
Vorgenannte Verbindungsvorrichtungen werden allgemein für das Verbinden
von Betonbauteilen, bevorzugt von Fertigteilwänden eingesetzt. Der Begriff ”Betonbauteil” umfasst
dabei sowohl ein flächiges
Wandelement wie auch die zwischen den Wandelementen angeordneten
Stützen.
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Durch
Herausklappen der Verbindungselemente stehen senkrecht zur Stirnseite
des Betonteiles zum Beispiel schlaufenartige Elemente zur Verfügung, die
beim Zusammenstellen der Betonteile in der Fuge überlappen. Die sich in der
Fuge überlappenden
Verbindungselemente werden über
die gesamte Höhe
der Fertigteilelemente in der Vergussfuge mit Mörtel ausgegossen. Nachdem der
Mörtel ausgehärtet ist,
können über die
Vergussfuge Kräfte in
verschiedener Richtung übertragen
werden. Zum einen sind dies Zugkräfte senkrecht zur Stirnseite
der Fertigteilelemente und zum anderen sind dies Querkräfte senkrecht
zur Scheibenebene und Querkräfte, die
parallel zur Fugenlängsrichtung
verlaufen. Gerade dieser querkraftschlüssiger Verbund, also bei welchem
die Querkraft parallel zur Fugenlängsrichtung ist, stellte einen
sehr häufig
auftretenden Anwendungsfall dar.
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In
einem statischen Modell werden diese Querkräfte mit schräg verlaufenden
Druckstreben (siehe 7) diagonal zwischen den Bauteilen übertragen.
Die Abtriebskraft kann als Zugstrebe durch die Verbindungsschlaufen übernommen
werden.
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Es
sind Verwahrkästen
bekannt, bei welchen die Stirnfläche
und der Kastenboden einen rechten Winkel einschließen. Die
Druckstrebe oder Druckfeld stützt
sich somit unter einem schrägen
Winkel auf diesen Flächen
des Kastenbodens und der Stirnfläche
ab. Es ergibt sich daher, dass die Abstützung nicht nur auf der Stirnfläche erfolgt,
sondern auch zu einem Teil auf dem Kastenboden. Es entsteht ein Spannungsfeld,
innerhalb dessen ein hydrostatisch dreidimensionaler Spannungszustand
herrscht. Dieses dreidimensionale, dreieckige Spannungsfeld ist begrenzt
durch die Aufstandsfläche
(siehe Bezugszeichen 10 in 7, diese
steht im Wesentlichen senkrecht zur Druckstrebenrichtung), die Stirnfläche und
einem Anteil des Kastenbodens in einer Länge, die ungefähr der Tiefe
der Stirnfläche
entspricht. Dieses dreieckige Spannungsfeld muss einer hohen Druckbelastung
standhalten. Die Ausbildung eines eventuellen Hohlraumes im Eckbereich
des Verwahrkastens würde
zu einer entsprechenden Schwächung
dieser Nahtstelle führen.
Die Ausbildung von entsprechenden Hohlräumen ist aufgrund des zähflüssigen Vergussmörtels nicht
sicher bei den Lösungen
im Stand der Technik ausschließbar.
Diese Hohlräume
verschlechtern die statische Belastbarkeit.
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Die
Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Verbindungsvorrichtung
wie eingangs beschrieben zur Verfügung zu stellen, bei deren
Verwendung eine sichere und zuverlässige Übertragung der Querkräfte, also
der Kräfte,
welche parallel zur Fuge auftreten, möglich ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Verbindungsvorrichtung,
wie eingangs beschrieben, und schlägt vor, dass zumindest ein
Teil der Stirnfläche
an dem Verwahrkasten derart angeordnet ist, dass sich der Verwahrkasten
vom Kastenboden in Richtung zur Kastenöffnung aufweitet. Durch ein
Neigen oder Biegen der Stirnfläche
aus der rechtwinkeligen, orthogonalen Stellung bezüglich des
Kastenbodens nach außen (bezogen
auf den Kastenboden) ergibt sich, dass sich der Verwahrkasten vom
Kastenboden in Richtung der Kastenöffnung, die dem Kastenboden
am Ende der Seitenwand beziehungsweise der Stirnfläche gegenüberliegt,
aufweitet. Hieraus erreicht die Erfindung überraschenderweise zwei einander
unterstützende
Effekte. Die erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtungen
werden an den Betonteilen derart eingebaut, dass die jeweilige Stirnfläche in Längsrichtung
der Fugen übereinander
angeordnet sind. Zwei Verbindungselemente liegen je paarig (je eines
aus einem Betonteil) in der Fuge gegenüber. Wird nun Vergussmörtel eingefüllt, so
ist die Ausprägung
einer Luftblase durch die nach außen (in Einbauanordnung nach oben)
gewölbten
oder geneigten Stirnflächen
erheblich reduziert, wenn nicht sogar ausgeschlossen. Auch zähflüssiger Mörtel wird,
je nach Neigungswinkel, hohlraumfrei das durch den Verwahrkasten
bedingten Volumen (das Kasteninnere) ausfüllen. Der erfindungsgemäße Vorschlag
vermeidet daher die Ausbildung von Hohlräumen gerade in dem im Lastfall
entscheidenden Spannungsfeld. Aber auch die mechanisch beziehungsweise
statische Ausgestaltung im Belastungsfall verbessert sich erheblich. Nach
der Lösung
im Stand der Technik (siehe 7), stützt sich
die Druckstrebe unter einem schrägen Winkel
an dem Verwahrkasten beziehungsweise den Verbindungsvorrichtungen
nach dem Stand der Technik ab. Nach der Lösung nach der Erfindung (vergl. 8)
wird jetzt die Aufstandsfläche
der Druckstrebe direkt von der Stirnfläche gebildet und hat somit
eine bessere mechanische Wirkung. Die Stirnfläche wird an die Fugengeometrie
so angepasst, dass die Krafteinleitung in das Betonfertigteil gleichmäßiger über eine
rechtwinkelig oder weitgehend rechtwinkelig zu den Drucklinien des
Druckfeldes orientierte Grenzfläche
erfolgt.
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Darüberhinaus
ergibt sich ein produktionstechnischer Vorteil, da für die Herstellung
des Verwahrkastens weniger Material benötigt wird, da die Oberfläche verkleinert
wird. Dabei ist es nach der Erfindung nicht zwingend vorgesehen,
dass die gesamte Stirnfläche
geneigt ist, es reicht bereits aus, dass zumindest ein Teil der
Stirnfläche
entsprechend angeordnet ist, damit sich eine Aufweitung des Verwahrkastens
nach oben beziehungsweise außen, also
in Richtung der Kastenöffnung
des Verwahrkastens ergibt. Dabei sieht die Erfindung nicht zwingend vor,
dass beide Stirnflächen,
die in einer Einbauanordnung übereinander,
zwischen den beiden vertikal orientierten Seitenwänden liegen,
entsprechend geneigt oder gebogen ausgebildet sind. Gerade eine entsprechende
Abwinkelung der in Einbauanordnung oben liegenden Stirnfläche verringert
die Neigung des Vergussmörtels,
beim Einpressen hier Hohlstellen zu bilden. Diese Hohlstellen können gegebenenfalls
der Belastung nicht standhalten beziehungsweise nur einen geringen
Widerstand bieten.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
beide Stirnflächen
beziehungsweise Teile beider Stirnflächen an dem Verwahrkasten derart
angeordnet sind, dass sich der Verwahrkasten am Kastenboden und
in Richtung der Kastenöffnung
aufweitet. Die Seitenwände
sind durch die Stirnflächen
miteinander verbunden. Somit schließen die Stirnflächen den
Verwahrkasten in Längsrichtung
ab. Durch eine gleichartige Ausgestaltung der beiden Stirnflächen derart,
dass sich der Verwahrkasten in Richtung zur Kastenöffnung hin aufweitet,
ist die genaue Einbauorientierung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
(welche Seite ist oben) nicht mehr zu beachten. Auch die Materialersparnis
erhöht
sich entsprechend aufgrund der doppelten Ausgestaltung der Stirnflächen wie
beschrieben. Auch die statischen Eigenschaften sind besser, da die
Druckstrebe sowohl im Bereich der Druckaufnahme des ersten Betonfertigteiles
wie auch im Bereich der Druckabgabe an das zweite Betonfertigteil
nicht schräg
sondern (im Wesentlichen) rechtwinkelig anschließt. Bei einem Lastwechsel (Richtungsumkehr)
ist dann ein gleich großer
Widerstand gegeben.
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Erfindungsgemäß kommt
es dabei nicht darauf an, dass die Anord nung beziehungsweise Neigung
der beiden Stirnflächen
gleichartig ist, die Erfindung umfasst natürlich auch Fälle, bei
welchen die Anordnungen auch unterschiedlich sind.
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Der
erfindungsgemäße Effekt
wird auch bereits zumindest teilweise erreicht, wenn nicht die gesamt
Stirnfläche
wie beschrieben ausgestaltet ist, sondern zumindest Teile beider
Stirnflächen.
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Eine
Variante die Erfindung zu realisieren besteht darin, dass zum Beispiel
der Kastenboden mit der Stirnfläche
beziehungsweise zumindest einem Teil der Stirnfläche einen stumpfen Neigungswinkel einschließt. Als
stumpfer Neigungswinkel wird dabei ein Winkel größer ca. 90° verstanden. Bevorzugte Ausgestaltungen
der Erfindung weisen Neigungswinkel beginnend bei mehr als 95° auf. Insbesondere werden
Neigungswinkel im Winkelbereich von 120° und 150° verwendet. In einer bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass die Ausgestaltung
der Stirnflächen
zueinander jeweils symmetrisch sind, also insbesondere gleiche Neigungswinkel
verwendet werden. Hierauf ist die Erfindung aber nicht beschränkt, es
sind auch Lösungen
möglich,
bei welchen unterschiedliche Neigungswinkel zwischen der jeweiligen
Stirnfläche
und dem Kastenboden eingesetzt werden.
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Für die Ausgestaltung
der Stirnfläche
selber gibt es ebenfalls mehrere Varianten nach der Erfindung. In
einer auch für
die Herstellung bevorzugten Variante wird eine in sich ebene Stirnfläche vorgeschlagen,
die Flächennormale
ist in diesem Fall immer gleichgerichtet.
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Neben
der Variante, bei welcher die Stirnfläche in sich eben ausgebildet
ist, umfasst die Erfindung aber auch Varianten, bei welchen die
Stirnfläche
in sich gewölbt
und/oder gebogen ist. Als Wölbung
im Sinne der Erfindung wird dabei eine Ausgestal tung verstanden,
bei welcher die Stirnfläche
um eine zum Kastenboden parallel orientierte, gedachte Wölbungsachse
gewölbt
ist. Unter einer Biegung ist eine Anordnung zu verstehen, bei welcher
die Stirnfläche
um eine (virtuelle) Biegeachse, die winkelig, insbesondere rechtwinkelig
zum Kastenboden orientiert ist, gebogen ist. Die vorbeschriebene
Biegung bzw. Wölbung
entspricht einer einfachen Krümmung, wie
sie in der Geometrie beziehungsweise Mathematik definiert ist.
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Natürlich umfasst
die Erfindung auch Varianten, bei welchen die Stirnfläche sowohl
eine Wölbung wie
auch einen gebogenen Abschnitt gleichzeitig aufweist, also um zwei
Achsen gewölbt/gebogen
ist. Die vorbeschriebene Anordnung ist auch als doppelte Krümmung definierbar,
wobei sowohl eine positive oder negative Krümmung erfindungsgemäß umfasst ist.
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Sowohl
bei einer Wölbung
wie auch bei einer Biegung sind die Flächennormalen, die auf den jeweiligen
Punkten der Stirnflächen
aufgestellt sind, unterschiedlich orientiert.
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Des
Weiteren umfasst die Erfindung Varianten, bei welchen die Stirnfläche aus
mindestens zwei miteinander verbundenen Stirnflächenteilen besteht, die zueinander
gefaltet angeordnet sind. Die einzelnen Stirnflächenteile sind in sich entweder
eben oder auch wiederum gewölbt
oder gebogen ausgebildet. An der Faltungskante stoßen die
beiden Stirnflächenteile
zusammen, wobei die Kante gerade verlaufend oder auch im Raum gebogen
ausgebildet ist. Im Bereich der Faltung ist ein unstetiger Übergang
der Stirnfläche
vorgesehen. Die Faltkante kann dabei am Kastenboden beginnen oder
aber die Faltkante verläuft
parallel hierzu in einem gewissen Abstand. Die so gefaltet aneinander
anstehenden Stirnflächenteile sind
dann ähnlich
wie bei einer Wölbung
angeordnet.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen,
dass die Stirnflächenteile
mit dem Kastenboden je einen stumpfen Neigungswinkel einschließen.
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Für die Anordnung
und die Anzahl der Durchdringungsöffnung gibt es gemäß der Erfindung ebenfalls
mehrere Varianten. Die Zahl der Durchdringungsöffnungen hängt dabei von der Anzahl der
Verbindungselemente, welche die Verbindungsvorrichtung umfasst,
ab. Es sind Anordnungen bekannt, bei welchen nur eine Durchdringungsöffnung im
Verwahrkasten vorgesehen ist. Diese ist zum Beispiel exzentrisch,
mittig oder nahe oder sehr nah an einem Ende des Verwahrkastens
angeordnet. Der jeweilige Vorteil ergibt sich aus dem Anwendungsbereich
am Betonfertigteil. Oftmals ist jedem Verbindungselement eine Durchdringungsöffnung zugeordnet.
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In
einer erfindungsgemäßen Variante
ist vorgesehen, dass in einer Durchdringungsöffnung nur ein Strang einer
Seilschlaufe angeordnet ist. Bei einer solchen Ausgestaltung wird
die Seilschlaufe erst danach gebildet, wenn die zwei Seilstränge durch
die beiden Durchdringungsöffnungen
durchgeführt
sind.
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Erfindungsgemäß ist auch
eine Anordnung umfasst, bei welcher die Durchdringungsöffnung zur Aufnahme
der zwei Seilstränge
der Seilschlaufe dient. Vorteilhafterweise ist dabei eine Durchdringungsöffnung erfindungsgemäß vorgesehen,
welche zumindest eine Führungstasche
für das
Verbindungselement, insbesondere den Seilstrang aufweist. Dabei
ist die Führungstasche
zum Beispiel durch einen Teil der Durchdringungsöffnung definiert, der einen
Durchmessr aufweist, der wenig größer ist wie der Durchmesser
des Seilstranges.
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Die
Form der Durchdringungsöffnung
ist sehr variabel, es sind sowohl eckige wie auch runde oder ovale
Ausgestaltungen der Durchdringungsöffnungen von der Erfindung
umfasst.
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Auch
ist es möglich,
dass in der Druchdringungsöffnung
mehrere Verbindungselemente angeordnet sind, gegebenenfalls wären hierzu
entsprechende Einrastteile vorgesehen, die in der Durchdringungsöffnung fixierbar
sind und so die verschiedenen Verbindungselemente halten und ausrichten.
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Es
sind auch Anordnungen bekannt, bei welchen eine Mehrzahl, mindestens
aber zwei Verbindungselemente am Verwahrkasten vorgesehen sind. Hier
ist es insbesondere günstig,
die Durchdringungsöffnungen
zweier Verbindungselemente nahe den gegenüberliegenden Enden des Verwahrkastens vorzusehen.
Bei einer solchen Ausgestaltung ergibt sich ein in sich geschlossenes
statisches Tragverhalten, bei dem sich in Folge Querkraftbeanspruchung eine
geneigte Druckstrebe im Beton ausbildet, die sich an ihren (gedachten)
Enden der Verbindungselemente abstützten kann, um Zugkräfte in den
Beton beziehungsweise Mörtel
zu übernehmen.
Hierdurch kann einer schädlichen
Rissbildung im Verbindungsbereich vorgebeugt werden.
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Es
wurde bereits darauf hingewiesen, dass es günstig ist, dass in der Einbauanordnung
der Verbindungsvorrichtung die Stirnflächen des Verwahrkastens übereinander
an dem Betonfertigteil angeordnet sind. In einer solchen Einbaustellung
wird das Risiko eines Einschlusses von Fehlstellen wie Luftblasen
oder Hohlkammern im Bereich der Stirnfläche beim Vergießen der
Verbindungsfuge mit Mörtel
erheblich reduziert.
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Im
Hinblick auf die Ausgestaltung des Verbindungselementes, welches
gemäß der Erfindung von
der Durchdringungsöffnung
aufgenommen wird, umfasst die Erfindung eine Vielzahl von Varianten.
Es hat sich insbesondere bewährt,
dieses Verbindungselement zum Beispiel als Stahl-Drahtseilschlaufe oder
Seilschlaufe auszubilden, wobei die Anordnung dann so gewählt ist,
dass sich die (Stahl-Draht-)Seilschlaufe zweier Verbindungsvorrichtungen,
die einander in den jeweiligen Betonfertigteilen benachbart in der
Zusammenbaustellung gegenüberstehen,
in geschickter Weise überlappen.
Der sich bildende Ring überlappender
Schlaufen wird dann durch den Vergussmörtel ausgefüllt. Hierauf ist die Erfindung aber
nicht beschränkt,
an Stelle einer Seilschlaufe ist es auch möglich, nur ein Seil- beziehungsweise Stahl-Drahtseilelement
als Verbindungselement auszubilden. Auch die Anordnung eines Bewehrungsstahles
oder Betonstahles als Verbindungselement ist erfindungsgemäß vorgesehen.
Neben einem aus Stahl-Drahtseil
sind natürlich
gegebenenfalls auch andere, zum Beispiel auf synthetischen Komponenten
aufbauende Seilmaterialien erfindungsgemäß verwendbar.
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Neben
den elastisch verformbaren Verbindungselementen umfasst die Erfindung
aber auch die Verwendung von Verbindungselementen, die plastisch
verformbar sind, wie z. B. ein Stahldraht, ein Stahlstab oder ein
Stahlformteil.
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Nachfolgend
wird die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand eines
Beispiels erläutert.
Das nachfolgend geschilderte Beispiel umfasst dabei nicht die einzig
mögliche
Ausgestaltung der Erfindung, sondern beschreibt eine von mehreren
Varianten nach der Erfindung.
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Die
erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtungen
werden bei der Erstellung des Betonfertigteiles an der Stirnseite
eingebaut. Des Weiteren umfasst die Erfindung auch Anwendungsfälle, bei
welchen zwei Betonteile nicht nur bezüglich ihrer Stirnseite miteinander
verbunden werden, sondern zwei Betonteile T-artig aneinander anschließen, das
heißt die
erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtungen nicht
an der Stirnseite, sondern an der Wandseite angeordnet sind. Dabei
werden die Betonfertigteile durch eine Schalung erstellt, wobei
die Verbindungsvorrichtung auf der Innenseite der Schaltafel an
der gewünschten
Position befestigt wird. Dabei nimmt die Verbindungsvorrichtung
auch gleich das Verbindungselement auf, welches durch die Durch dringungsöffnung aus
dem Kasteninneren in das Betonfertigteil hineinsteht. Bei der Herstellung
des Betonfertigteiles ist die Kastenöffnung durch die Schaltafel abgedeckt
oder verschlossen, das Verbindungselement ist aber bereits eingelegt
und in geeigneter Weise im Inneren des Verwahrkastens abgewinkelt.
Um die Montage zu erleichtern, weist die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung
Halteelemente auf, die für
ein Halten der Verbindungselemente in dem Verwahrkasten dienen.
Dabei sind die Halteelemente bevorzugt an der Seitenwand beziehungsweise
den Seitenwänden
und/oder Stirnflächen
angeordnet. Dabei haben die Halteelemente in einer erfindungsgemäßen Variante
auch die Aufgabe, nicht nur das Verbindungselement zu halten, sondern
dies nach dem Ausschalen in einfacher Weise wieder freizugeben,
damit dieses zum Beispiel mit damit korrespondierenden Verbindungselementen
von Verbindungsvorrichtungen benachbart angestellter Betonfertigteile
wie beschrieben zusammenwirken kann. Das Halteelement hat somit
eine haltende aber auch eine ausrastende, freigebende Aufgabe für das Verbindungselement.
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In
einer bevorzugten Variante der Erfindung ist ein länglicher
Verwahrkasten vorgesehen, wobei sich am Kastenboden in Längsrichtung
seitliche Seitenwände
anschließen
und endseitig am Kastenboden zwischen den Seitenwänden je
eine Stirnfläche angeordnet
ist. Somit verlaufen die Seitenwände
in einer bevorzugten Einbauanordnung parallel zum Längsverlauf
der Nut an der Stirnseite des Betonteiles. Neben dieser eckigen
Ausgestaltung des Verwahrkastens ist es auch möglich, dass der Verwahrkasten
rund, oval oder elliptisch ausgebildet ist, wobei oftmals dann auch
der Kastenboden entsprechend eckig, rund, oval oder elliptisch ausgebildet
ist. Eine runde Ausgestaltung des Verwahrkastens nach einer erfindungsgemäßen Variante
hat den Vorteil, dass es auf eine genaue Ausrichtung beim Einbauen einer
solchen Verbindungsvorrichtung nicht ankommt, da immer gleich geneigte
Stirnflächen
in der Einbauanordnung zur Verfügung
stehen. Auch ist es möglich,
dass solche Verwahrkasten in einem einzigen Bearbeitungsschritt,
der ein Tiefziehen und ein Ausstanzen der Durchdringungsöffnung umfasst, hergestellt
wird. Dabei ist z. B. vorgesehen, dass bei einer erfindungsgemäßen Variante
die Seitenwand und die Stirnfläche
tangential in einer Krümmung
ineinander übergehen.
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Des
Weiteren betrifft die Erfindung ein Betonfertigteil mit an seiner
Stirnseite angeordneten Verbindungsvorrichtungen sowie eine Anordnung von
mehreren Betonfertigteilen, wobei bei einem Aufstellen der Betonfertigteile
zwischen diesen eine Vergussfuge besteht und in dem Betonfertigteil
zumindest eine Verbindungsvorrichtung, wie oben beschrieben, im
Bereich der mit Mörtel
zu vergießenden Vergussfuge
angeordnet ist. Das Betonfertigteil ist dabei sowohl ein scheibenförmiges Wandelement wie
auch ein Stützenelement.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
verbessert erheblich die Ausgestaltung des ebenfalls von der Erfindung
umfassten Betonfertigteils sowie dessen Verbindung, also die Anordnung
von mehreren entsprechenden Betonfertigteilen. Die statische Zuverlässigkeit
solcher erfindungsgemäßen Betonfertigteile
beziehungsweise Anordnungen steigt erheblich.
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In
der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
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1 bis 6, 9 bis 13 je
in eine dreidimensionalen Ansicht den schematischen Einsatz zweier
Verbindungsvorrichtungen nach der Erfindung in unterschiedlichen
Varianten;
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7 in
einer Ansicht das Detail zweier benachbart anstoßender Betonfertigteile, unter
Verwendung der Verbindungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik
und
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8 in
einer Ansicht das Detail zweier benachbart anstoßender Betonfertigteile, unter
Verwendung der Verbindungsvorrichtungen nach der Erfindung.
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In
den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils
mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht
zweckmäßig, nicht
erneut beschrieben.
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1 zeigt
zwei erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtungen 1, 1', die in einer
gedachten Einbauanordnung (unter Weglassung der jeweiligen Betonfertigteile)
gezeigt sind. Die Kastenöffnungen 22 sind
einander zugewandt, zwischen den beiden Verbindungsvorrichtungen 1, 1' würde sich
die Fertigteilfuge beziehungsweise Vergussfuge befinden.
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1 bis 6 zeigen
insofern jeweils zwei erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtungen 1, 1', die Erfindung
betrifft jeweils eine Verbindungsvorrichtung 1, 1' allein. Zur
besseren Beschreibung wird teilweise auf die jeweils andere Verbindungsvorrichtung 1' Bezug genommen,
da die gewählte
dreidimensionale Ansicht einen Blick in das Innere des Verwahrkastens 2,
durch die Kastenöffnung 22 hinein,
wie auf die Rückseite
des Verwahrkastens 2 erlaubt.
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Die
erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 besteht
aus einem länglichen
Verwahrkasten 2. Der Verwahrkasten 2 besteht aus
einem Kastenboden 20 und sich in Längsrichtung (durch den Doppelpfeil 24 angedeutet)
seitlich daran anschließenden Seitenwänden 21a, 21b.
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Im
Endbereich des Kastenbodens werden die beiden Seitenwände 21a, 21b durch
je eine Stirnfläche 3, 3a, 3b verbunden.
Die Anordnung ist dabei so gewählt,
dass beim Betonieren des Betonfertigteiles kein Beton in das Kasteninnere 29 einzudringen vermag.
Erreicht wird dies dadurch, dass die Stirnfläche 3 und die Seitenwand 21a, 21b möglichst
spaltfrei aneinanderschließen
oder einander geschickt überlappen
oder einstückig
ineinander übergehen.
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Aufgrund
der länglichen
Ausgestaltung des Verwahrkastens 2, angedeutet durch die
Längsrichtung 24,
ergibt es sich, dass die Stirnfläche 3 kürzer ist
als die Seitenwand 21. Dabei umfasst die Erfindung sowohl
Lösungen,
bei welchen die Seitenwand 21 mit dem Kastenboden 20 einen
rechten Winkel oder einen stumpfen Winkel, also einen Winkel > 90°, zum Beispiel mehr als 95°, zum Beispiel
100° oder 135° einschließt.
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Des
Weiteren umfasst die Verbindungsvorrichtung ein Verbindungselement 4,
das in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel
als Verbindungsschlaufe 40 realisiert ist. Die Verbindungsschlaufe 40 besteht
dabei aus einem Drahtseilstück,
dessen Enden mit einer Presshülse 41 verbunden
sind. Der Bereich der Schlaufe wird von dem Kasteninneren 29 während des
Betonierens aufgenommen, das Ende mit der Presshülse 41 steht in das
Betonfertigteil ein und ist in geeigneter Weise dort verankert oder
befestigt.
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An
dem Verwahrkasten 2, bevorzugt an dem Kastenboden 20,
ist eine Durchdringungsöffnung 25 vorgesehen,
durch welche das Verbindungselement 4 hindurchragt. Die
in der Presshülse 41 zusammengepressten
Seilenden verlaufen außerhalb
des Kasteninneren 29 im Wesentlichen parallel, um sich
kurz vor der Durchdringungsöffnung 25 gabelartig
aufzuweiten und so die Schlaufe 40 zu formen, die sich
auf der Kasteninnenseite 29 dann ausbildet. Um übermäßiges Eindringen
von Beton beim Betonieren durch die Durchdringungsöffnung 25 in
das Kasteninnere 29 zu vermeiden wird angestrebt, die Durchdringungsöffnung 25 verhältnismäßig klein
zu gestalten oder aber die verbleibende Öffnung mit einem zusätzlichen
Verschlusselement, zum Beispiel aus Kunststoff oder ähnlichem,
zu verschließen.
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Die
Verwendung eines elastischen verbiegbaren Verbindungselementes 4 hat
den Vorteil, dass das Verbindungselement 4, bevor die Verbindungsvorrichtung 1 an
der Schaltafel montiert wird, in das Kasteninnere 29, durch
die Kastenöffnung 22 hindurch,
hineingebogen oder -geklappt werden kann und dann nach dem Ausschalen
wieder, wie gezeigt, freikommt, um mit der Seilschlaufe einer benachbart angeordneten
Verbindungsvorrichtung 1' derart
zu überlappen,
dass eine gemeinsame Beton-/Mörtelsäule durch
beide Schlaufen hindurch beim Vergießen der Fertigteilfuge entsteht.
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Für die Anordnung
der Durchdringungsöffnung 25 an
den Verwahrkasten 2 sind eine Vielzahl von Varianten möglich, grundsätzlich ist
es vorgesehen, dass nicht nur der Kastenboden 20 die Durchdringungsöffnung 25 aufnimmt,
sie kann auch in anderen Bereichen, zum Beispiel in der Seitenwand oder
in der Stirnfläche
zumindest teilweise angeordnet sein.
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Aufgrund
des Verwendungszweckes der Verbindungsvorrichtung dient der Verwahrkasten
sowohl zur wahlweisen Aufnahme beziehungsweise Freigabe des Verbindungselementes 4,
je nach Fertigungsstadium.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,
dass zumindest ein Teil der Stirnfläche 3 an dem Verwahrkasten 2 derart
angeordnet ist, dass sich der Verwahrkasten 2 vom Kastenboden 20 beginnend
in Richtung der Kastenöffnung 22 aufweitet.
Für den
in die vertikal stehende Verbindungsfuge einzubringenden Vergussmörtel ergibt
sich so ein konischer Verlauf der Stirnflächen 3, durch welchen
sich die Gefahr der Ausbildung von Luftblasen oder Hohlräumen an der
Stirnfläche 3 erheblich
reduziert und damit auch ein möglichst
homogener Kraftübergang
der diagonal verlaufenden Druckstreben gewährleistet ist.
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In
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird dies dadurch
erreicht, dass die in sich ebene Stirnfläche mit dem Kastenboden 20 einen
stumpfen Neigungswinkel α (vergleiche
zum Beispiel 8) einschließt.
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In
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt die
erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 ein
Verbindungselement 4. In der in 2 gezeigten
Variante sind jeweils im Endbereich einander gegenüberliegend
zwei Verbindungselemente 4, 4a, 4b vorgesehen.
Jedem Verbindungselement 4a, 4b ist auch eine
Durchdringungsöffnung 25 im
Kastenboden 20 zugeordnet.
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5 zeigt
wiederum die Anordnung einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1 mit nur
einem Verbindungselement 4, welches mittig am Verwahrkasten 2 angeordnet
ist, wohingegen die Lösung
nach 1 das Verbindungselement 4 einseitig exzentrisch
anordnet. Im Übrigen
ist der Aufbau nach 5, was den Verwahrkasten 2 und
die Anordnung der Stirnflächen 3 betrifft,
identisch mit dem Vorschlag nach 1.
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2 zeigt,
wie bereits ausgeführt,
wiederum zwei miteinander zusammenwirkende Verbindungsvorrichtungen 1, 1' wobei hier
eine gewölbte Stirnfläche 33 vorgesehen
ist. Dabei ist erfindungsgemäß nicht
zwingend vorgesehen, dass die Wölbung 33 einen
90°-Bogen beschreibt,
eine gedachte tangentiale Fläche
an der Stirnflächenkante 34 schließt gegebenenfalls
ebenfalls einen stumpfen Winkel mit dem Kastenboden 20 ein.
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Die
Lösung
nach 3 unterteilt die Stirnfläche 3 in drei Stirnflächenteile 30, 31 und 32.
Diese Stirnflächenteile 30, 31 und 32 sind
benachbart zueinander angeordnet und entlang einer Faltkante 36 winkelig
aneinander anschließend.
Im Übrigen
sind die Stirnflächenteile 30, 31, 32 in
sich eben, hierauf ist die Erfindung aber nicht beschränkt.
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Der
erfindungsgemäße Vorschlag
nach 4 zeigt eine Verbindungsvorrichtung 1 nach
der Erfindung mit einer Stirnfläche 3, 35,
die neben einer Wölbung
auch eine Biegung umfasst. Bei einer Wölbung ist die Stirnfläche 3 (wie
in 2 gezeigt), um eine gedachte Wölbungsachse gewölbt, die
parallel zum Kastenboden 20 verläuft. Zusätzlich hierzu zeigt die Stirnfläche 35 auch
eine gebogene Ausgestaltung, wobei die Biegeachse (gedacht) rechtwinkelig auf
dem Kastenboden 20 angeordnet ist. Es entsteht eine fersenartige
Ausgestaltung der Stirnfläche 35.
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Ähnlich wie 2 zeigt
die 6 die Verwendung von zwei Verbindungselementen 4, 4a, 4b in
einem Verwahrkasten 2. Die Ausgestaltung der Stirnfläche 3 ist
in 6 wie bei 1 oder wie
bei 5 ausgeführt,
wohingegen die Variante nach 2 eine gewölbte Stirnfläche 33 zeigt.
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In 7, 8 sind
schematisch die statischen Gegebenheiten bei mit Verbindungsvorrichtungen
nach dem Stand der Technik (7) oder nach
der Erfindung (8) gezeigt.
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Bei
der in 7 gezeigte Variante ist eine herkömmliche
Verbindungsvorrichtung 1a, 1b eingesetzt, bei
welcher die Stirnfläche 3' mit dem Kastenboden 20' einen rechten
Winkel einschließt.
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Mit 5 beziehungsweise 5' sind jeweils
zwei benachbart angeordnete Betonfertigteile gezeigt, die mit Hilfe
der Verbindungsvorrichtung 1a, 1b zu verbinden
sind.
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Mit 50 ist
der Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Beton fertigteilen 5, 5' angedeutet,
welche mit Mörtel
auszufüllen
ist. Die Ausgestaltung an der Stirnfläche des jeweiligen Betonfertigteiles 5, 5' ist dabei so
gewählt,
dass sich eine U-förmige Nut
ergibt. Zwischen den beiden Betonfertigteilen verbleibt hernach
eine deutlich schmalere Fertigteilfuge 51, die mit dem
Mörtel
ausgegossen ist.
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Ist
der Zwischenraum 50 zwischen den beiden Betonfertigteilen
mit Mörtel
ausgefüllt
und werden dann die Betonfertigteile 5, 5' mit den mit 7 gekennzeichneten
Querkräften
(parallel zum Verlauf des Zwischenraums 50 beziehungsweise
der Fertigteilfuge 51) belastet, so bildet sich ein verhältnismäßig komplexes
Druckfeld 52 aus. Die Anordnung ist dabei so gewählt, dass
in dem rechten Betonfertigteil 5' eine zum Zwischenraum 50 beziehungsweise
zur Fuge 51 längsverlaufend
(hier im Anwendungsfall vertikal nach unten gerichtete) Querkraft 7a besteht, die
im linken Betonfertigteil durch eine entsprechende Reaktionsquerkraft 7b aufgefangen
wird. Das Druckfeld 52 verläuft daher diagonal von rechts
oben nach links unten und stützt
sich jeweils in den Ecken zwischen der Stirnfläche 3' und dem Kastenboden 20' der jeweiligen
Verbindungsvorrichtung 1a, 1b (oben beziehungsweise
unten) ab, wobei die Ecken hier rechtwinkelig zueinander anstoßen.
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Im
Eckbereich der jeweiligen Verbindungsvorrichtung 1a, 1b bildet
sich ein hydrostatischer Spannungszustand 53 aus, der schräg, nicht
rechtwinkelig, auf den Kastenboden 20' beziehungsweise die Stirnfläche 3' trifft. Auch
ist klar, dass der Zwischenraum 50 (die Vergussfuge) von
unten nach oben mit Mörtel
verfüllt
wird. Bei dieser Ausgestaltung der Verbindungsvorrichtung 1a, 1b besteht
die Gefahr, dass sich ein Hohlraum im Eckbereich von Stirnfläche 3' und Kastenboden 20', gerade im
Bereich der statisch wichtigen hydrostatischen Spannungszustandes,
ausbildet, was unweigerlich zu einer statischen Schwächung in
diesem Bereich führt.
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Hiergegen
ist in 8 der erfindungsgemäße Effekt deutlich zu erkennen.
Die Verhältnisse
sind in 8 mit den in 7 vergleichbar,
nur dass anstelle der bekannten Verbindungsvorrichtungen 1a, 1b hier
in den jeweiligen Betonfertigteilen 5, 5' erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtungen 1, 1' Verwendung
finden. Die Drucklinien 54 des Druckfeldes 52 enden
im Wesentlichen rechtwinkelig auf der schräg oder geneigt angeordneten
Stirnfläche 3,
die das Druckfeld symbolisierende Druckstrebe ist somit direkt aufgelagert
und hat damit eine bessere mechanische Wirkung. Deutlich zu erkennen
ist, dass ein stumpfer Neigungswinkel α zwischen der Stirnfläche 3 und
dem Kastenboden 20 vorgesehen ist. In dem hier gezeigten
Ausführungsbeispiel
beträgt
der Neigungswinkel α ca.
135°. In
vertikaler Richtung nach oben ergibt sich somit eine konische Verjüngung des Raumes,
der gebildet ist durch den Zwischenraum 50 und dem jeweiligen
Kasteninnenraum 29, 29'. Der unter Druck eingefüllte Vergussmörtel kann
sich so in dem sich verjüngenden
Volumen ausbreiten und sich hohlaumfrei an die jeweiligen Stirnflächen 3 anordnen.
Die Erfindung kombiniert somit den Vorzug einer guten mechanischen
Ein- und Ausleitung der Druckbelastungen in die Druckstrebe/das
Druckfeld zwischen den beiden Betonfertigteilen mit einer sicheren hohlraumfreien
Herstellung des Vergusses zwischen den beiden Betonfertigteilen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass die jeweiligen Neigungswinkel bei den beiden oben und unten
angeordneten Stirnflächen
bezüglich
des Kastenbodens 20 entweder gleich oder auch unterschiedlich
sein können,
wie dies durch die unterschiedlichen Neigungswinkel α1, α2 angedeutet
werden soll.
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Die
in 9 gezeigte Ausgestaltung der Erfindung entspricht
im Wesentlichen den in 1 gezeigten. Allerdings sind
in diesem Ausführungsbeispiel
zusätzlich
die Seitenwände 21e gegenüber dem Kastenboden 20 derart
nach außen
geklappt, dass sich ein stumpfer Winkel zwischen dem Kastenboden und
den Seitenwänden 21e ergibt.
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Ähnlich wie 2 zeigt 10 die
Anordnung von zwei Verbindungselementen (hier als Stahldrahtseilschlaufen
realisiert) 4, 4a, 4b in einem Verwahrkasten 2.
Der hier gezeigte Verwahrkasten 2 entspricht der Variante
nach 9, allerdings dass dieser eben zwei Durchdringungsöffnungen 25 an seinem
Kastenboden 20 aufweist. Das zu 2 diesbezüglich Ausgeführte ist
in gleicher Weise auf 10 lesbar.
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Die
verschiedenen gezeigten erfindungsgemäßen Varianten nach 1 bis 6 beziehungsweise 9 und 10 zeigen
jeweils einen viereckigen Kastenboden 20. Von dieser eckigen
Ausgestaltung des Kastenbodens 20 wird bei dem in 11 gezeigten
Ausführungsbeispiel
abgewichen. Hier hat der Kastenboden 20a einen elliptische
Form, woraus insgesamt ein elliptisch geformter Verwahrkasten 2a resultiert.
Geometrisch wird eine Ellipse durch seine zwei Hauptachsen definiert.
Die größere Hauptachse
entspricht in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Längserstreckung,
die kürzere
die Quererstreckung. Die kürzere
Hauptachse definiert daher auch die Stirnfläche 3c, die sich in
dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel
jeweils oben und unten an dem Verwahrkasten 2a befindet.
Verbunden werden diese Stirnflächen 3c durch
eine Seitenwand 21c, wobei die Anordnung so gewählt ist,
dass die Seitenwand 21c und die Stirnfläche 3c tangential
in einer Krümmung
ineinander übergehen.
Die Ausgestaltung ist dabei derart harmonisch beziehungsweise stimmig
ausgeführt,
dass keine Abwinkelung oder Faltung entsteht.
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In 11 ist
die Anordnung eines Verbindungselementes 4 im unteren Bereich
des Verwahrkastens 2 gezeigt, 12 entspricht
der Ausgestaltung des Verwahrkastens wie nach 11,
jedoch mit dem Zusatz, dass hier zwei Verbindungselemente 4a, 4b in
dem Verwahrkasten 2a jeweils an gegenüberliegenden Enden angeordnet
sind.
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Allgemein
ist zu bemerken, dass sich die Stirnfläche 3, 3a, 3b, 3c, 3d dadurch
definiert, in welchen sich das Druckfeld 52 an die in dem
Innenraum 29 des Verwahrkastens 2 begrenzenden
Flächen
abstützt.
Insofern ist das genaue Ende der Seitenwand 21c und der
Beginn der Stirnfläche 3c in
dem Ausführungsbeispiel
nach 11, 12 definiert.
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Ähnliches
ergibt sich auch bei der Ausgestaltung nach 13, bei
welchen der Kastenboden 20b eine Kreisform aufweist und
somit die Spezialform der Ellipse (mit zwei gleichgroßen Hauptachsen)
beschreibt. Auch hier ist der obere und untere Bereich durch die
Stirnfläche 3d definiert,
die durch die Seitenwand 21d miteinander verbunden sind.
Auch hier gehen Stirnfläche 3d und
Seitenwände 21d übergangslos
mit konstanter Krümmung
ineinander über. Der
Bereich der Stirnfläche 3d ist
wiederum dadurch definiert, in welchem die Druckstrebe 52 sich
auf diesen winklig zum Kastenboden 20b stehenden Wandbereich
abstützt.
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Die
jetzt mit der Anmeldung und später
eingereichten Ansprüche
sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
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Sollte
sich hier bei näherer
Prüfung,
insbesondere auch des einschlägigen
Standes der Technik, ergeben, daß das eine oder andere Merkmal
für das
Ziel der Erfindung zwar günstig,
nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon
jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere
im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist.
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Die
in den abhängigen
Ansprüchen
angeführten
Rückbeziehungen
weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches
durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind
diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen,
gegenständlichen
Schutzes für
die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
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Merkmale,
die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im
Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel
zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.
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Merkmale,
die nur in der Beschreibung offenbart wurden, oder auch Einzelmerkmale
aus Ansprüchen,
die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit zur Abgrenzung
vom Stande der Technik in den ersten Anspruch übernommen werden, und zwar
auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen
erwähnt wurden
beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders
günstige
Ergebnisse erreichen.