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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blitzschutzeinrichtung für Betonbauteile, insbesondere für Betonwände mit innerer Stahlbewehrung. Betonwände und andere Betonbauteile werden, abgesehen von wenigen Ausnahmen, fast durchgehend mit einer inneren Stahlbewehrung hergestellt. Die Stahlbewehrung besteht im Allgemeinen aus einzelnen Stahlstäben, die auch als vorgefertigte Stahlgitter vorliegen können oder zu einem sogenannten Bewehrungskorb miteinander verbunden sind. Zur Herstellung eines Bewehrungskorbes werden einzelne Stahlstäbe miteinander verflochten oder durch Drähte verbunden, so dass sie insgesamt eine zusammenhängende Einheit in Form eines Stahlgeflechtes bilden, welche zur Herstellung einer Betonwand in eine Schalung eingelegt und anschließend mit Beton umgossen wird. Die Stahlbewehrung dient der Erhöhung der Tragfestigkeit und Bruchfestigkeit entsprechender Betonwände. In der Regel verlaufen dabei einzelne Stahlstäbe der inneren Stahlbewehrung zumindest teilweise relativ nahe an der Oberfläche einer fertigen Betonwand, beispielsweise in einem Abstand von 2 bis 3 cm von der Oberfläche der Betonwand. Die Bewehrungsstähle erstrecken sich dabei aber nicht notwendigerweise vollständig und im durchgehenden Verbund und elektrischen Kontakt auch über die Stirnseiten der Betonwände hinweg, beispielsweise in darüber- oder darunterliegende Decken oder Böden oder darüber oder darunter angeordnete weitere Betonwände. In Einzelfällen kann zwar eine durchgehende Stahlverbindung über Decken und benachbarte Wände hinweg bestehen, jedoch wird diese nicht in jedem Fall zuverlässig gewährleistet, da die Betonwände sehr häufig als Fertigteile hergestellt und verwendet werden und benachbarte Betonwände nur durch Zusatzbauteile und in die Fugen zwischen Betonwänden und -decken gegossenen Fugenmörtel miteinander verbunden werden, ohne dass dabei eine durchgehende, elektrisch leitfähige Verbindung zwischen verschiedenen Wänden und Decken hergestellt wird.
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Bei einem Blitzeinschlag in ein Gebäude, das keine ausreichende getrennte Blitzschutzeinrichtung hat, kann es daher geschehen, dass einzelne Bewehrungsstähle oder Bewehrungskörbe im Inneren einer Betonwand kurzzeitig unter sehr hoher Spannung stehen, da der Blitzstrom nicht schnell genug über einen geringen Widerstand in das Erdreich oder geerdete Bauteile, wie z. B. die Wasserleitung eines Gebäudes, abgeleitet werden kann. Dies kann dazu führen, dass Spannungsüberschläge zu in oder auf der Wand verlegten Leitungen, insbesondere zu Stromleitungen stattfinden, durch die damit verbundene Haushaltsgeräte beschädigt werden und unter Umständen sogar Personen, die in Kontakt mit entsprechenden Geräten oder Leitungen stehen, zu Schaden kommen können.
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Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Blitzschutzeinrichtung für Betonbauteile und ein entsprechendes Betonbauteil zu schaffen, die es ermöglichen, die Stahlbewehrung im Inneren eines Betonbauteils in einfacher Weise zu erden, so dass etwaige, durch Blitzschlag verursachte Spannungen abgebaut und hohe Ströme sicher und schnell über die Erdung abgeleitet werden können, ohne dass andere Leitungen im Inneren oder auf der Betonwand und damit verbundenen Geräte in Mitleidenschaft gezogen werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Blitzschutzeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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In der folgenden Beschreibung wird beispielhaft für Betonbauteile jeweils eine Betonwand betrachtet.
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Erfindungsgemäß besteht die Blitzschutzeinrichtung aus einem Drahtseil, auf dessen eines Ende eine Gewindehülse aufgepresst ist und dessen anderes Ende eine Schraubklemme für das Umgreifen und Festklemmen eines im Inneren der Betonwand angeordneten Bewehrungsstahls aufweist. Eine solche Blitzschutzeinrichtung kann in der Weise verwendet werden, dass vor dem Herstellen der Betonwand ein innerhalb einer entsprechenden Schalung angeordneter Bewehrungsstahl von der Schraubklemme der erfindungsgemäßen Blitzschutzeinrichtung umfasst und fest mit dieser verbunden wird, während die Gewindehülse in der Schalung derart angeordnet wird, dass sie in einer Schalungsaussparung liegt oder mit der Schalungsoberfläche bündig abschließt. Nachdem anschließend der Beton in die Schalung eingegossen worden ist und anschließend ausgehärtet wurde, liegt die Gewindehülse an der Oberfläche der Betonwand oder einer entsprechenden Aussparung frei zugänglich und kann mit einem außerhalb der Betonwand vorgesehenen Erdungskabel verbunden werden, das zweckmäßigerweise an einem Ende mit einer passenden Schraube versehen ist.
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Auf diese Weise kann jede einzelne separat hergestellte Betonwand sicher geerdet werden, was zu einer drastischen Verbesserung der Blitzschutzsicherung von Leitungen auf oder in der Betonwand und mit diesen Leitungen verbundenen Geräten führt. Dies kann insbesondere in wissenschaftlichen Einrichtungen und Labors, in der Halbleiterindustrie und anderen Wirtschaftszweigen, in denen spannungsempfindliche Gegenstände verarbeitet oder hergestellt werden, von großem Interesse sein
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In einer Ausführungsform ist die Blitzschutzeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindehülse im Wesentlichen aus zwei verschiedenen Abschnitten besteht, nämlich einer Hülse mit Innengewinde und einstückig mit dieser Hülse verbundenen Quetschhülse, wobei die Quetschhülse auf ein Ende des Drahtseiles aufgepresst ist.
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Entsprechende Gewindehülsen mit einem ersten Hülsenabschnitt, welcher ein Innengewinde aufweist und einem zweiten Hülsenabschnitt, der als Quetschhülse ausgebildet ist, sind im Stand der Technik im Prinzip bekannt und werden beispielsweise als Transportsicherung für Betonwände verwendet.
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Weiterhin ist eine Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubklemme einen Klemmabschnitt mit Klemmschraube aufweist, der wiederum mit einer zweiten Quetschhülse einstückig verbunden ist, die auf das zweite Drahtseilende aufgepresst ist.
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Die Quetschhülsen stellen eine sichere mechanische und elektrische Verbindung des Drahtseiles mit der Gewindehülse bzw. der Schraubklemme her.
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Die Schraubklemme wiederum ermöglicht eine einfache, mechanische und elektrische sichere Verbindung des Drahtseils bzw. der Klemme mit einem Bewehrungsstahl.
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Insbesondere kann eine solche Schraubklemme einen Klemmabschnitt aufweisen, der aus einem flachen Grundabschnitt mit einer Querbohrung und einer Klammer besteht die ihrerseits aus einem bogenförmig gekrümmten Halteabschnitt und einem flachen durchbohrten Befestigungsabschnitt besteht, wobei eine Klemmschraube die Bohrungen des Befestigungsabschnittes und des Grundabschnittes durchgreift und wobei der Klemmabschnitt für die Aufnahme eines zwischen dem bogenförmigen Halteabschnitt und dem diesem gegenüberliegenden Grundabschnitt angeordneten Bewehrungsstahles ausgelegt ist, der durch Anziehen der Klemmschraube zwischen Halteabschnitt und Grundabschnitt festgeklemmt wird. Auf diese Weise ist die Blitzschutzreinrichtung sicher mit einem Bewehrungsstahl verbunden, der wiederum Teil eines kompletten Bewehrungskorbes sein kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Gewindehülse an ihrem freien Ende einen umlaufenden Flanschrand auf. Dieser Flanschrand kann bei der Herstellung einer Betonwand beispielsweise bündig an die Innenseite einer Schalung angelegt werden und ist dann nach dem Vergießen und Aushärten des Betons bündig mit der Oberfläche der Betonwand und auf diese Weise einfach zugänglich. Gegebenenfalls kann die Öffnung am freien Ende der Gewindehülse durch einen Stopfen verschlossen werden, der nach dem Fertigstellen der Betonwand wieder entfernt werden kann und der verhindert, dass beim Herstellen der Betonwand Betonmilch in das Innere der Gewindehülse gelangt.
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Das Drahtseil kann ganz oder teilweise aus Kupferdraht bestehen und es kann alternativ ganz oder teilweise aus Stahldraht bestehen. Insbesondere könnte das Drahtseil ein Stahldraht mit einem Kupferkern sein.
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Weiterhin ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Grund der mit Innengewinde versehenen Hülse oberhalb der Quetschhülse abgedichtet, z. B. mit Silikon oder einem anderen Kunststoff, um das Eindringen von Feuchtigkeit und damit das Korrodieren der Verbindung zwischen Quetschhülse und Drahtseil zu verhindern.
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Zweckmäßigerweise bestehen die Quetschhülsen aus demselben Material wie das Drahtseil an seiner Oberfläche, so dass auch bei längerer Lagerung der Blitzschutzeinrichtung vor dem Verbauen in eine Betonwand eine Kontaktkorrosion vermieden wird.
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Im Inneren einer Betonwand ist die Blitzschutzeinrichtung ohnehin gegenüber Korrosionen geschützt. Gemäß einem weiteren Aspekt weist die Erfindung einen Bewehrungskorb zur Herstellung einer Betonwand auf, wobei mindestens ein Bewehrungsstahl eines solchen Bewehrungskorbes mit der Klemme einer Blitzschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 verbunden ist. Dabei ist die Länge des Drahtseiles der Blitzschutzeinrichtung so bemessen und angeordnet, dass das freie Ende der Gewindehülse in mindestens einer Richtung über eine Einhüllende des Bewehrungskorbes hinausragt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das freie Ende der Hülse bündig mit einer Schalungsoberfläche bzw. einer Betonwandoberfläche angeordnet werden kann.
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Der Überstand über die Einhüllende des Bewehrungskorbes sollte mindestens 1 cm, vorzugsweise mindestens 2 cm oder mehr betragen und ist nach oben hin nicht begrenzt, sicherheitshalber könnte also das Drahtseil grundsätzlich eine Länge haben, die größer ist als die Dicke herkömmlicher Betonwände, so dass das Drahtseil auch problemlos an Bewehrungsstählen und anderen in einer Schalung angeordneten und mit der Betonwand zu vergießenden Teilen vorbeigeführt werden kann und dennoch mit der Betonwand bündig abschließen oder ggf. auch in einer Aussparung an der Oberfläche der Betonwand aufgenommen werden kann.
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Schließlich ist die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt auch auf eine Betonwand mit einer inneren Bewehrung gerichtet, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine innere Stahlbewehrung mit Bewehrungsstählen aufweist und mit einer Blitzschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder einem Bewehrungskorb nach einem der Ansprüche 8 oder 9 ausgestattet ist, wobei die Blitzschutzeinrichtung sich von einem Bewehrungsstahl im Inneren der Betonwand bis zu einer Oberfläche der Betonwand bzw. einer Aussparung in der Oberfläche der Betonwand erstreckt, wo das freie Ende der Gewindehülse von außen zugänglich ist.
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Wie bereits erwähnt, kann dann ein Erdungskabel, mit der Blitzschutzeinrichtung verbunden werden, indem beispielsweise eine Schraube mit einer Erdungsklemme in die Gewindehülse eingeschraubt wird und das Erdungskabel mit der Erdungsklemme verbunden wird. Das Erdungskabel könnte auch in ähnlicher Weise wie das Drahtseil gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Quetschhülse verpresst sein, die ihrerseits mit einer Schraube mit Außengewinde verbunden ist, welche dann wiederum in die Gewindehülse der Blitzschutzeinrichtung eingeschraubt werden könnte.
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In einer Ausführungsform der Erfindung schließt das freie Ende der Gewindehülse bündig mit einer Oberfläche der Betonwand ab.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figur.
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1 ist eine schematische, perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Blitzschutzeinrichtung.
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2 ist eine Schnittdarstellung einer insgesamt mit 20 bezeichneten Schraubklammer und
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3 ist eine Schnittdarstellung der Gewindehülse 10.
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Man erkennt in 1 in einer mehr oder weniger schematischen, perspektivischen Darstellung ein Drahtseil 1, dessen eines Ende mit einer Gewindehülse 10 und dessen andere Hülse mit einer Schraubklemme 20 verbunden ist. Die Verbindung des Drahtseils 1 erfolgt mit Hilfe eines als Quetschhülse 12 ausgebildeten Endes der Gewindehülse 10, die einstückig mit einer Hülse 11 verbunden ist, die ein Innengewinde und an ihrem freien Ende einen umlaufenden Flanschrand 15 aufweist. Ein Ende des Drahtseiles 1 wird in die Quetschhülse 12 eingeführt und anschließend wird die Quetschhülse 12 an sich bekannter Weise fest auf das Drahtseil 1 aufpresst, wobei die Quetschhülse 12 hierzu in Längsrichtung verlaufende Rillen (hier nicht dargestellt) aufweisen kann, die in Umfangsrichtung abwechselnd schwächere und stärkere Wandabschnitte der Quetschhülse 12 bilden und die dadurch ein gleichmäßiges radiales Zusammenquetschen der Quetschhülse 12 erlauben.
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Das andere Ende des Drahtseiles 1 ist in ähnlicher Weise mit einer weiteren Quetschhülse 28 verbunden, die ihrerseits Teil einer Schraubklemme ist. Die Schraubklemme 20 besteht neben der erwähnten Quetschhülse 28 aus einem Klemmabschnitt, der seinerseits aus einem flachen Grundabschnitt mit einer Querbohrung 23 und einer Klammer 24 besteht. Die Klammer 24 weist ihrerseits einen bogenförmig oder U- bzw. halbkreisförmig gekrümmten Halteabschnitt 26 auf und einen damit einstückig verbundenen Befestigungsabschnitt 27, der in dieser Ausführungsform im Wesentlichen kastenförmig ausgebildet ist und zwei miteinander fluchtende Bohrungen 29 und 31 aufweist, wobei die Bohrung 31 in der Draufsicht einen quadratischen Querschnitt für die Aufnahme eines korrespondierenden, quadratischen Abschnittes einer Schlossschraube 25 aufweist. Die Klammer 24 wird mit dem Grundabschnitt 21 derart ausgerichtet, dass die Bohrungen 23, 29 und 31 im Wesentlichen miteinander fluchten und die Schlossschraube 25, die selbstverständlich auch durch einen beliebigen anderen Schraubentyp ersetzt werden kann, wird durch die Bohrungen hindurchgeführt, so dass (im Falle der Schlossschraube) ein quadratischer Fixierabschnitt am Kopf der Schlossschraube passend in der quadratischen Bohrung bzw. Aussparung 31 sitzt und die Schraube gegen Verdrehen sichert. Das untere Ende der Schraube steht dann nach unten aus der Bohrung 23 hervor und kann mit einer entsprechenden Schraubenmutter versehen werden, durch welcher die Klammer 24 auf dem Grundabschnitt 22 festgeklemmt werden kann. Vor dem Festklemmen der Klammer 24 auf dem Grundabschnitt 22 wird ein in nur schematischem Schnitt wiedergegebener Bewehrungsstahl 30 auf den Grundabschnitt 22 bzw. in die U-förmige Aussparung des Halteabschnitts 26 eingelegt und anschließend wird die Klammer 24 mit Hilfe der Schraube 25 und der nicht dargestellten Schraubenmutter auf dem Grundabschnitt 22 festgespannt, wobei der Bewehrungsstahl 30, dessen Durchmesser größer ist als das innere Höhenmaß der U-förmigen Aussparung des Halteabschnitts 26, fest auf den Grundabschnitt 22 aufgepresst wird und dabei von dem Halteabschnitt 26 umfasst wird.
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Auch an diesem Ende ist die Quetschhülse 28 ähnlich ausgebildet wie die Quetschhülse 12 am anderen des Drahtseiles 1, so dass das Drahtseil 1 eine feste mechanische und damit gleichzeitig auch eine feste elektrische Verbindung mit der Schraubklemme 20 eingeht und über die Schraubklemme 20 auch fest mit einem Bewehrungsstahl 30 verbunden ist. Es versteht sich, dass nicht nur das Drahtseil, sondern auch die Gewindehülse 10 und die Schraubklemme 20 aus elektrisch leitfähigem Material, wie z. B. Stahl, verzinktem Stahl, Edelstahl oder ähnlich elektrisch leitfähigem und gleichzeitig mechanisch festem Material hergestellt ist. Das Drahtseil 1 kann insbesondere aus Stahl oder Kupfer hergestellt sein, insbesondere ist es auch möglich, das Drahtseil 1 mit einem Kupferkern und einer Stahldrahtummantelung herzustellen, um einerseits mechanische Festigkeit zu gewährleisten und gleichzeitig die elektrische Leitfähigkeit und Stromtragfähigkeit des Drahtseiles 1 zu erhöhen.
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Der Grundabschnitt 22 und die Quetschhülse 28 können im Übrigen ursprünglich gemeinsam als durchgehende Hülse ausgebildet sein, deren einer Abschnitt vollständig zusammengequetscht wird und damit den flachen Grundabschnitt 22 bildet, während der verbleibende Hülsenabschnitt die Quetschhülse 28 bildet.
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Gemäß der Erfindung wird beispielsweise bei der Herstellung einer Betonwand als Fertigteil die Schraubklemme 20 an einem Bewehrungsstahl 30 befestigt, der Teil eines Bewehrungskorbes im Inneren einer Schalung für die Betonwand ist. Das Drahtseil 1 ist dabei so bemessen, dass es problemlos erlaubt, die Gewindehülse 10 an einer gewünschten Position der Innenfläche einer Schalung, durch welche die äußere Oberfläche der fertigen Betonwand definiert wird, mit dieser Innenfläche bündig in Kontakt zu bringen. Gegebenenfalls kann die Gewindehülse 10 auch in einem nach innen weisenden Vorsprung der Schalung aufgenommen sein, der bei der fertigen Betonwand eine entsprechende Aussparung in der Wand definiert, in der dann die Gewindehülse frei zugänglich ist.
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Das Drahtseil 1 hat vorzugsweise eine Länge von mindestens 20 oder auch 30 cm, um zu gewährleisten, dass nach dem Festklemmen der Schraubklemme 20 an einem Bewehrungselement 30 das andere Ende der Blitzschutzeinrichtung mit der Gewindehülse (10) in einer bündigen Weise an der Innenwand einer Schalung platziert werden kann. Der Nenndurchmesser des Gewindes der Gewindehülse liegt typischerweise im Bereich von 10 bis 42 mm.
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Der Flanschrand 15 schließt zweckmäßigerweise bündig mit der Oberfläche der fertigen Betonwand an. In die Gewindehülse 10 kann wiederum eine Schraube eingedreht werden, die ihrerseits mit einem Erdungskabel verbunden ist, dass dann in dem betreffenden Gebäude mit der Gebäudeerdung (z. B. einer Hauptwasserleitung) verbunden wird. Auf diese Weise ist der gesamte Bewehrungskorb im Inneren einer Betonwand unmittelbar geerdet, so dass im Falle eines Blitzeinschlages, welcher das Gebäude bzw. die jeweilige Wand trifft, die auftretenden hohen Spannungen reduziert und schnell abgebaut und die entsprechenden Ströme schnell und sicher über die Gebäudeerdung abgeleitet werden können, ohne dass sich in anderen, mit dem Bewehrungskorb nicht unmittelbar verbundenen Leitungen, wie z. B. Wasserleitungen, Stromleitungen und dergleichen, die nahe der Oberfläche der Wand verlegt sind, schädliche Spannungen aufbauen können.
