DE202015008645U1

DE202015008645U1 - Stahlpilz für einen durchstanzgefährdeten Bereich eines Betonbauteils sowie Verstärkungsanordnung mit einem Stahlpilz

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Publication number: DE202015008645U1
Application number: DE202015008645.4U
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Original assignee: Ancotech AG
Current assignee: Ancotech AG
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2017-03-21
Anticipated expiration: 2025-12-19

Abstract

Stahlpilz zur zumindest teilweisen Anordnung innerhalb eines durchstanzgefährdeten Bereiches eines Betonbauteils (4'), umfassend einen Rahmen (2) und wenigstens ein innerhalb des Rahmens (2) angeordnetes Kreuzelement (3), wobei das Kreuzelement (3) mindestens drei in einem gemeinsamen Zentrum (z1) miteinander verbundene Arme (3a–3d) besitzt, welche sich in voneinander unterschiedliche Richtungen von dem Zentrum (z1) zu dem Rahmen (2) hin erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreuzelement (3) als ein schweißnahtloses Bauteil materialeinheitlich einstückig ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Stahlpilz zur zumindest teilweisen Anordnung innerhalb eines durchstanzgefährdeten Bereiches eines Betonbauteiles nach den Merkmalen im Obergriff von Schutzanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verstärkungsanordnung zur zumindest teilweisen Anordnung innerhalb eines durchstanzgefährdeten Bereiches eines Betonbauteils mit wenigstens einem Stahlpilz mit den Merkmalen von Schutzanspruch 19.
Technologischer Hintergrund
Im Betonbau gelten insbesondere solche Bereiche eines Bauteils als durchstanzgefährdet, welche einer im Wesentlichen senkrecht zu ihrer Erstreckung wirkenden konzentrierten Lasteinleitung unterliegen. Dies ist in der Praxis beispielsweise bei schlanken Decken- oder Boden- bzw. Fundamentplatten relevant. Konzentrierte Lasteinleitungen ergeben sich dabei beispielsweise im Skelettbau durch tragende Stützelemente, auf welchen das jeweilige Bauteil aufliegt oder von diesen belastet wird. In diesem Zusammenhang durchzuführende statische Bemessungen dienen dem Nachweis, dass die beispielsweise punktuell einwirkende Querkraft die im Lasteinleitungsbereich des Bauteils aufnehmbare Querkraft nicht übersteigt.
Um den Widerstand in einem durchstanzgefährdeten Bereich eines Betonbauteils zu erhöhen, sind bereits diverse Möglichkeiten bekannt. Da der Widerstand insbesondere von der Lasteinleitungsfläche abhängig ist, kann beispielsweise ein als Einzelstütze ausgebildetes Stützelement so ausgestaltet sein, dass dieses insgesamt oder zumindest zum durchstanzgefährdeten Betonbauteilbereich hin einen vergrößerten Querschnitt aufweist. Aufgrund der sich aus solchen Querschnittsvergrößerungen ergebenden optischen wie auch räumlichen Einschränkungen werden allerdings Lösungen bevorzugt, welche sich quasi ”unsichtbar” auf den durchstanzgefährdeten Bereich des aufliegenden oder belasteten Betonbauteils beschränken. Neben einer Erhöhung der mitunter erforderlichen Schubbewehrung kommen dabei auch spezielle Lösungen zum Einsatz, welche eigens hierfür konzipierte Durchstanzbewährungselemente beinhalten.
Eine überaus praktikable Möglichkeit stellt hierbei der im Stand der Technik bekannte und in 1 in einer perspektivischen Ansicht gezeigte klassische Stahlpilz 1' dar. Dieser umfasst einen in sich geschlossenen viereckigen Rahmen 2' und ein Kreuzelement 3', welches innerhalb des Rahmens 2' angeordnet ist. Vorliegend umfasst das Kreuzelement 3' insgesamt vier Arme 3a'–3d', welche in einem gemeinsamen Zentrum z1' miteinander verbunden sind, von wo aus sie sich zu dem Rahmen 2' hin erstrecken. Zwei der Arme 3a', 3c' werden vorliegend durch ein gemeinsames Bauteil in Form eines Flachstahls gebildet, welcher sich zwischen dem offenen Innenquerschnitt des Rahmens 2' erstreckt. Demgegenüber sind die beiden anderen Arme 3b', 3d' als einzelne Teile ausgeführt, wobei das Kreuzelement 3' insgesamt als Schweißkonstruktion ausgeführt ist. Im bestimmungsgemäßen Gebrauch wird der Stahlpilz 1' in einem durchstanzgefährdeten Bereich eines Betonbauteils eingegossen, bei dem es sich vorliegend um eine Betondecke 4' bzw. Stahlbetondecke handelt. Hierzu ist der Stahlpilz 1' vollständig innerhalb der sich in einer Längs- und Querrichtung x, y ausdehnenden Ebene der Betondecke 4' oberhalb einer sich senkrecht hierzu in eine Hochrichtung z erstreckende Stütze 5' angeordnet, so dass die Betondecke 4' über den Stahlpilz 1' auf der Stütze 5' aufgelagert ist.
2 veranschaulicht eine im Stand der Technik bekannte alternative Ausgestaltung eines Stahlpilzes 1' in einer Aufsicht, dessen über der Stütze 5' angeordnetes Kreuzelement 3' insgesamt sechs Arme 3a'–3f umfasst. Von dem ebenfalls als Schweißkonstruktion ausgeführten Stahlpilz 1' erstrecken sich insgesamt vier seiner Arme 3b', 3d' parallel zur Längsrichtung x, während die restlichen Arme 3a', 3c' in Querrichtung y verlaufen. Erkennbar sind auch hier die beiden Arme 3a', 3c' aus einem zusammenhängenden Flachstahl gebildet, während die anderen Anne 3b', 3d' über zwei in Querrichtung y zueinander beabstandete Zentren z1' an diesen angeschweißt sind.
Aus der DE 20 2008 012 547 U1 geht ein Stahlpilz hervor, welcher sich im Wesentlichen ebenfalls aus einem Rahmen und wenigstens einem innerhalb des Rahmens angeordneten Kreuzelement zusammensetzt. Der Rahmen wird dabei aus miteinander verschweißten U-Profilen gebildet, dessen Innenbereich durch die Arme des Kreuzelements ausgekreuzt ist. Die Arme des Kreuzelements sind sowohl untereinander als auch über ihre freien Enden mit dem Rahmen verschweißt. Dabei übersteigt der Umfang des Rahmens den Umfang der Stütze, wodurch sich die Lasteinleitungsfläche des durchstanzgefährdeten Bereiches entsprechend erhöht.
Auch wenn sich der Einsatz solcher Stahlpilze im Stand der Technik bewährt hat, geht deren Herstellung und Transport mit entsprechendem Aufwand einher. Insbesondere die Vielzahl der notwendigen Schweißverbindungen erfordert neben deren Erstellung auch entsprechende Prüfungen. Vor diesem Hintergrund bietet die Ausgestaltung solcher Stahlpilze daher durchaus noch Raum für Verbesserungen.
Zusammenfassung der Erfindung
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Stahlpilz der zuvor aufgezeigten Art dahingehend weiter zu entwickeln, dass dessen Herstellung insgesamt vereinfacht ist. Weiterhin soll eine ebenfalls vereinfacht herzustellende Verstärkungsanordnung mit mindestens einem solchen Stahlpilz aufgezeigt werden. Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Stahlpilz mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie in einer Verstärkungsanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 19. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Gegenstände der Erfindung ergeben sich aus den jeweils anhängigen Unteransprüchen. Dabei basiert die Erfindung auf dem Grundgedanken, dass Kreuzelement als ein schweißnahtloses Bauteil und insofern materialeinheitlich einstückig auszubilden. Der sich hieraus ergebende Vorteil ist in der nunmehr bereits fertigen Ausbildung des Kreuzelements zu sehen, wobei dessen Arme aufgrund der materialeinheitlich einstückigen Ausbildung bereits miteinander verbunden sind. Hiernach entfällt das mitunter aufwändige Verschweißen der einzelnen Arme des Kreuzelements untereinander, wodurch im Ergebnis die Notwendigkeit einer weiteren Prüfung der Schweißnähte aufgrund der Vorfertigung entfallen kann. So kann über festgelegte Herstellungsverfahren eine gesicherte Reproduzierbarkeit des Kreuzelements erreicht werden, wodurch auch dessen Zulassung erleichtert sein kann. Dabei kann sich die Ausgestaltung des Kreuzelements bevorzugt an jenen dem Fachmann bekannten Formen orientieren, welche zumeist stegartige Arme vorsehen. Aufgrund der Belastungsrichtung sind diese dann in vorteilhafter Weise so innerhalb des Rahmens orientiert, dass deren sich senkrecht des aufliegenden oder belasteten Betonbauteils erstreckende Höhe deren Dicke übersteigt.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des grundsätzlichen Erfindungsgedanken kann das Kreuzelement wenigstens bereichsweise aus geschmiedetem Stahl gebildet sein. Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann das Kreuzelement zumindest bereichsweise aus gegossenem Stahl gebildet sein. Insbesondere die zumindest bereichsweise Herstellung des Kreuzelements aus gegossenem Stahl ermöglicht dessen überaus einfache Fertigung mittels bekannter Gießverfahren. Durch den Einsatz geschmiedeten Stahls kann dessen Dichte und somit auch dessen Festigkeit zumindest bereichsweise erhöht sein, wodurch entsprechend Kräfte über den Stahlpilz in das damit ausgestattete Betonbauteil einleitbar sind.
Mit Blick auf das Kreuzelement des erfindungsgemäßen Stahlpilzes kann dieses bevorzugt symmetrisch ausgebildet sein. Dies meint, dass dessen Arme eine einheitliche Länge und Form besitzen. Durch die symmetrische Ausbildung des Kreuzelements wird eine gleichbleibende Lastverteilung erreicht. Gemäß einer Alternativenausgestaltung hierzu kann das Kreuzelement auch asymmetrisch ausgebildet sein. Hiernach können dessen Arme beispielsweise eine voneinander unterschiedliche Länge und/oder Form besitzen. Eine derart asymmetrische Ausgestaltung des Kreuzelements kann beispielsweise dann von Vorteil sein, wenn sich der Stahlpilz insgesamt in seiner Form an örtliche Gegebenheiten anpassen muss. Dies ist beispielsweise in etwaigen Eckbereichen und/oder bei Durchbrüchen innerhalb des durchstanzgefährdeten Bereiches der Fall.
In besonders bevorzugter Weise ist das Kreuzelement über wenigstens einen seiner Arme unmittelbar mit dem Rahmen verbunden. Nach der Erfindung kann diese Verbindung bevorzugt durch verschweißen erfolgen. Hierdurch ist beispielsweise ein einfacher Transport sowie Einbau ermöglicht, da Kreuzelement und Rahmen über die Verschweißung eindeutig zueinander lagefixiert sind. Dabei ist/sind die Schweißverbindung/en so ausgestaltet, dass durch diese eine gesicherte Kraftweiterleitung zwischen dem Kreuzelement und dem Rahmen ermöglicht ist. Selbstverständlich sind auch hiervon abweichende oder diese ergänzende Ausgestaltungen denkbar, welche eine ausreichende Verbindung und somit Lasteinleitung über das Kreuzelement in den Rahmen hinein unter Verzicht auf eine stoffschlüssige Verbindung ermöglichen. Zu nennen wäre hierbei beispielsweise die zumindest bereichsweise Ausbildung geeigneter Hinterschneidungen, welche mit Teilen des Rahmens und/oder der Arme korrespondieren.
Nach einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Stahlpilzes kann dessen Kreuzelement unter Eingliederung wenigstens einer Zwischenstrebe innerhalb des Rahmens angeordnet sein. Dies meint, dass sich die wenigstens eine Zwischenstrebe dabei zwischen einem der Arme des Kreuzelements und dem Rahmen erstreckt. Besonders bevorzugt kann die Zwischenstrebe dabei eine Verlängerung des zugehörigen Armes ausbilden, wobei sich Zwischenstrebe und Arm in einer gemeinsamen Richtung erstrecken. Über eine geeignete Formanpassung der Zwischenstrebe an den zugehörigen Arm kann so dessen starke Achse in vorteilhafter Weise über die Zwischenstrebe hinaus verlängert werden. Die Zwischenstrebe ermöglicht damit den Einsatz des Kreuzelements in Form eines Baukastensystems, so dass ein formgleiches Kreuzelement mit unterschiedlich ausgestalteten Rahmen kombinierbar ist. Auf diese Weise sind auch große Abstände zwischen dem freien Ende eines Armes des Kreuzelements und dem Rahmen durch eine entsprechend lang ausgestaltete Zwischenstrebe überbrückbar.
Basierend auf dem zuvor geäußerten Gedanken des Baukastensystems kann das Kreuzelement des erfindungsgemäßen Stahlpilzes auch unter Eingliederung mehrerer Zwischenstreben innerhalb des Rahmens angeordnet sein. Dabei entspricht die Anzahl der Zwischenstreben in bevorzugter Weise der Anzahl der Arme des Kreuzelements. Mit anderen Worten können die jeweiligen Enden der Arme des Kreuzelements dabei insgesamt von dem sie umgebenden Rahmen beabstandet sein, sodass sich die einzelnen Zwischenstreben jeweils zwischen einem der Arme und dem Rahmen erstrecken. Insbesondere vor dem Hintergrund einer standardisierten Fertigung des Kreuzelements kann dieses so in vorteilhafter Weise für verschiedenartig dimensionierte Rahmen Verwendung finden, ohne dass es zwingend einer Anpassung des Kreuzelements selbst an die jeweilige Rahmengeometrie erfordert.
Im Zusammenhang mit dem Einsatz wenigstens einer Zwischenstrebe wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die wenigstens eine Zwischenstrebe mit dem Rahmen und dem zugehörigen Arm des Kreuzelements verschweißt ist. Dies gilt auch für den Einsatz mehrer Zwischenstreben, welche dann ebenfalls in besonders bevorzugter Weise sowohl mit dem zugehörigen Arm des Kreuzelements als auch mit dem Rahmen verschweißt sind. Im Ergebnis reduziert sich die notwendige Schweißarbeit lediglich auf die Verbindung des Kreuzelements mit dem Rahmen direkt oder mit den zuvor erwähnten Zwischenstrebe/n und dem Rahmen. Hiernach entfällt die Notwendigkeit einer Verschweißung der Arme des Kreuzelements selbst gänzlich, wodurch der Herstellungsaufwand insgesamt reduziert und auch die Sicherheit des mitunter hochbelasteten Kreuzelements erhöht ist.
Im Rahmen der Erfindung wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die wenigstens eine Zwischenstrebe aus Flachstahl gebildet ist. Bei Anordnung von zwei oder mehr Zwischenstreben sind diese bevorzugt ebenfalls aus Flachstahl gebildet. Der Vorteil in der Verwendung von Flachstahl liegt insbesondere in dessen genormten Verfügbarkeit in Bezug auf die Ausgestaltung des Stahlpilzes, näherhin dessen Kreuzelements. Weiterhin ist eine sofortige Verschweißung einer Zwischenstrebe aus Flachstahl mit dem Rahmen und dem Kreuzelement durchführbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens kann der Stahlpilz auch zwei oder mehr Kreuzelemente beinhalten, welche dann zusammen innerhalb des Rahmens angeordnet sind. Auf diese Weise ist der so ausgestaltete Stahlpilz nicht auf ein einzelnes Zentrum eines einzelnen Kreuzelements zur Lasteinleitung bzw. Lastweiterleitung reduziert. Durch die Erhöhung der Anzahl der Kreuzelemente des Stahlpilzes erhöht sich natürlicherweise auch die Anzahl deren Arme, wodurch eine gleichbleibende Lastverteilung und Belastungsreduzierung ermöglicht ist. Im Zusammenhang mit der Anordnung von zwei oder mehr Kreuzelementen ist vorgesehen, dass diese dann bevorzugt über wenigstens einen ihrer Arme untereinander verbunden sein können. In besonders bevorzugter Weise können die Kreuzelemente dabei über ihre Arme miteinander verschweißt sein. Vorteilhafterweise können die Kreuzelemente dabei so zueinander ausgerichtet sein, dass deren untereinander verbundene Arme miteinander fluchten. Alternativ oder in Ergänzung hierzu können einzelne Kreuzelemente auch nur unmittelbar unter Zwischenschaltung einer Zwischenstrebe miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, sein. Unabhängig von der jeweiligen Verbindungsart der einzelnen Kreuzelemente untereinander können diese entweder unmittelbar über ihre Arme mit dem Rahmen oder unter entsprechender Zwischenschaltung von Zwischenstreben mit diesen verbunden, insbesondere verschweißt, sein.
Grundsätzlich kann der Rahmen des Stahlpilzes unterschiedliche Formgebungen besitzen, wodurch dieser an die jeweiligen Belastungen und/oder insbesondere auch an örtliche Gegebenheiten angepasst sein kann. Denkbar hierbei sind beispielsweise runde oder eckige Ausgestaltungen, von denen letztere beispielsweise eine viereckige oder eine rechteckige Form aufweisen können. Unabhängig davon sieht die Erfindung vor, dass der Rahmen aus einem einzelnen Stahlprofil oder bevorzugt aus mehreren miteinander verbundenen Stahlprofilen gebildet sein kann. Bei der Verwendung mehrerer Stahlprofile sind diese in vorteilhafter Weise miteinander verschweißt. Als mögliche Stahlprofile eignen sich beispielsweise U-, L- oder I-Profile.
In Bezug auf das Kreuzelement des erfindungsgemäßen Stahlpilzes sieht eine bevorzugte Weiterentwicklung vor, dass dieses sich zu den freien Enden seiner Arme hin verjüngen kann. Mit anderen Worten können dessen Arme sich in ihrer Erstreckung verschlanken, wodurch eine vorteilhafte Querschnittsanpassung an die jeweiligen Belastungen ermöglicht ist. Dies ist beispielsweise aufgrund der mitunter erforderlichen Dimensionen eines Stahlpizes und das damit einhergehende Gewicht relevant.
Mit Blick auf eine möglichst einfache Verschweißung des Kreuzelements mit einem weiteren Kreuzelement und/oder dem Rahmen selbst wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn wenigstens einer der Arme der Kreuzelements an seinem freien Ende eine wenigstens einseitig angeordnete Fase besitzt. Vorliegend wird unter einer Fase eine am Endabschnitt des jeweiligen Armes gelegene Fläche verstanden, welche gegenüber der zugehörigen Seitenfläche des Armes geneigt ist (Ecke ist ”gebrochen”). Im Ergebnis verschlankt sich der Endabschnitt des Armes so zu dessen freien Ende hin. Der zwischen der Seitenfläche des Armes und der Fase eingeschlossene Winkel kann dabei in Abhängigkeit der vorzunehmenden Schweißnaht bestimmt werden. Die Fase ist dazu vorgesehen, um die jeweilige Schweißnaht zwischen den Armen zweier Kreuzelemente oder einem Arm eines Kreuzelements und dem Rahmen als vorteilhafte V-Naht auszubilden. Auf diese Weise können die zu verbindenden Bauteile auf Stoß miteinander verschweißt werden, wodurch etwaige negative Einflüsse aus Querschnittssprüngen oder Formänderungen, beispielsweise durch eine zumindest bereichsweise Überlappung, vermieden werden.
In einer Fortbildung des zuvor aufgezeigten Gedankens kann der erfindungsgemäße Stahlpilz auch dergestalt sein, dass wenigstens einer der Arme des Kreuzelements an seinem freien Ende beidseitig angeordnete Fasen besitzt. Dies meint, dass der Endabschnitt des entsprechenden Armes zu seinem freien Ende hin an beiden gegenüberliegenden Seitenflächen derart abgeschrägt ist, dass sich hieraus ein im Ergebnis keilförmiger Querschnitt ergibt. Naturgemäß schließen dabei die beiden Fasen einen Winkel von ≤ 180 Grad zwischen sich ein. Der sich aus einem so ausgestalten freien Ende bzw. Endabschnitt eines Armes ergebende Vorteil besteht in der Möglichkeit zur Anordnung zweier gegenüberliegender V-Nähte, um so die miteinander zu verbindenden Bauteile stumpf zu stoßen.
In diesem Zusammenhang ist weiter angedacht, dass die beiden Fasen eine in ihrer jeweiligen Größe gleiche oder aber voneinander abweichende Schrägfläche besitzen. Dies kann beispielsweise dadurch bedingt sein, dass die beiden Fasen gegenüber der Längsrichtung des Armes unterschiedlich geneigt sind, so dass beispielsweise eine Fase flach verläuft, während die gegenüberliegende Fase steil zum Ende des Armes hin ausgestaltet ist.
Nach einer vorteilhaften Weiterentwicklung können die Arme des jeweiligen Kreuzelements einen ausgerundeten Übergangsbereich zwischen sich aufweisen. Ein solcher auch als ”Kehle” bezeichneter Übergangsbereich weist den Vorteil einer verbesserten Kraftweiterleitung auf, da so eine unvorteilhafte Spannungskonzentration an etwaigen rechtwinklig zueinander stehenden Flächen oder gar Querschnittssprüngen wirksam vermieden wird.
Im Rahmen der Erfindung wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn der Stahlpilz eine im Zentrum des Kreuzelements angeordnete Koppelstelle besitzt. Eine solche Koppelstelle ist dazu vorgesehen, um den Stahlpilz direkt oder beispielsweise unter Eingliederung eines geeigneten Verbindungsmittels zu transportieren. Da derartige Stahlpilze mitunter groß dimensioniert sind und ein entsprechend hohes Gewicht aufweisen können, werden diese in der Praxis mittels eines Kranes an ihren mitunter weit über dem Baugrund gelegenen Einsatzort bewegt. Hierzu wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Verbindung beispielsweise mit einem solchen Kran über die zuvor erwähnte Koppelstelle erfolgen kann. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Sicherheitsrisiko und/oder eine etwaige Beschädigung des Stahlpilzes durch dessen unvorteilhafte Verbindung mit einem Kran sicher vermieden werden. Überdies kann die Koppelstelle dabei so angeordnet sein, dass der Stahlpilz frei hängend waagerecht ausgerichtet ist. Hierdurch wird dessen Einbau insgesamt erleichtert. Gemäß einer Fortbildung der Koppelstelle ist vorgesehen, dass diese als eine ein Innengewinde aufweisende Öffnung ausgebildet sein kann. Hierdurch kann der erfindungsgemäße Stahlpilz in vorteilhafter Weise beispielsweise mit einem ein korrespondierendes Außengewinde aufweisendes Verbindungsmittel gekoppelt werden. Bei diesem kann es sich beispielsweise um ein einschraubbares Hakenelement handeln, welches seinerseits beispielsweise mit einem Kran verbindbar ist.
Der nunmehr vorgestellte erfindungsgemäße Stahlpilz ermöglicht aufgrund seiner Ausgestaltung seine überaus wirtschaftliche Herstellungsweise. Insbesondere die materialeinheitlich einstückige Ausbildung des zentralen Kreuzelements des wenigstens einen Kreuzelements in Form eines schweißnahtlosen Bauteils erleichtert dessen einfache Reproduzierbarkeit sowie Verwendung für unterschiedliche Geometrien des Rahmes. Besonders hervorzuheben ist dabei die Verwendbarkeit des so ausgebildeten Kreuzelements im Sinne eines einfach anpassbaren Stahlpilz-Baukastensystems. Dabei finden ein oder mehrere solcher Kreuzelemente Verwendung, welche dann in geeigneter Weise entweder direkt oder über entsprechende Zwischenstreben mit dem Rahmen verbindbar sind.
Weiterhin ist die Erfindung auf eine Verstärkungsanordnung gerichtet, welche sich zur zumindest teilweisen Anordnung innerhalb eines durchstanzgefährdeten Bereiches eines Betonbauteils eignet. Hierzu umfasst die Verstärkungsanordnung wenigstens einen Stahlpilz, bei dem es sich in besonders vorteilhafter Weise um einen wie zuvor aufgezeigten erfindungsgemäßen Stahlpilz handeln kann. Neben der Verwendung wenigstens eines Stahlpilzes weißt die erfindungsgemäße Verstärkungsanordnung zumindest ein zusätzliches Durchstanzbewährungselement auf, welches um den Stahlpilz herum anordenbar ist. Naturgemäß ist das wenigstens eine Durchstanzbewährungselement dafür vorgesehen, zumindest bereichsweise zusätzlich innerhalb des durchstanzgefährdeten Bereiches des Betonbauteils angeordnet zu werden. Durch den Einsatz des wenigstens einen Durchstanzbewährungselements kann der Widerstand des so ausgestatteten Betonbauteils gegenüber einem Schubversagen aufgrund Durchstanzen über die Verwendung wenigstens eines Stahlpilzes hinaus erhöht werden. Die sich aus der Verwendung des Stahlpilzes ergebenen Vorteile wurden bereits zuvor im Zusammenhang mit der Vorstellung des erfindungsgemäßen Stahlpilzes näher erläutert, so dass zur Vermeidung von Widerholungen an dieser Stelle auf die entsprechenden Ausführungen hierzu verwiesen wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Gegenstände der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen – beispielhaft – einige Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Stahlpilzes dargestellt sind.
Figuren Kurzbeschreibung
In den Zeichnungen zeigen
3–6 vier Ausführungsformen eines Stahlpilzes zur zumindest teilweisen Anordnung innerhalb eines durchstanzgefährdeten Bereiches eines nicht näher dargestellten Betonbauteils in einer Draufsicht;
7 ein Detail des in den 3–6 gezeigten Stahlpilzes in Alleinstellung in einer Draufsicht;
8 das Detail aus 7 in einer Seitenansicht;
9–13 fünf Ausführungsformen des Details aus 7 in selber Darstellungsweise;
14–17 vier beispielhafte Ausführungsformen eines Endabschnitts des in 7–13 gezeigten Details.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
3 zeigt die Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Stahlpilz 1, welcher einen Rahmen 2 und ein innerhalb des Rahmens 2 angeordnetes Kreuzelement 3 umfasst. Vorliegend weist der Rahmen 2 die Form eines Vierecks auf, welches sich aus einzelnen, miteinander verbundenen Stahlprofilen 2a–2d zusammensetzt. Bei den Stahlprofilen 2a–2d kann es sich bevorzugt um U-Profile handeln, deren jeweils offene Seite dem Kreuzelement 3 abgewandt ist (vgl. hierzu 1 zum Stand der Technik). Die Stahlprofile 2a–2d sind dabei so zueinander orientiert, dass jeweils eine ihrer Stirnseiten mit einem seitlichen Endabschnitt eines benachbarten Stahlprofils 2a–2d in Kontakt stehen. Bevorzugt sind die Stahlprofile 2a–2d dabei in ihre jeweiligen Kontaktbereichen in nicht näher gezeigter Weise miteinander verschweißt.
Mit Blick auf das innerhalb des Rahmens 2 angeordnete Kreuzelement 3 wird deutlich, dass dieses vorliegend insgesamt 4 Arme 3a–3d besitzt. Dabei sind die Arme 3a–3d in einem gemeinsamen Zentrum z1 miteinander verbunden. Hierzu ist das Kreuzelement 3 als ein schweißnahtloses Bauteil materialeinheitlich einstückig ausgebildet. Jeweils zwei der sich in einer Linie gegenüberliegenden Arme 3a–3d sind fluchtend zueinander orientiert, von denen sich die Arme 3a, 3c in einer Längsrichtung x und die Arme 3b, 3d in einer Querrichtung y des Stahlpilzes 1 erstrecken. Vorliegend befindet sich das Zentrum z1 des Kreuzelements 3 mittig innerhalb des Rahmens 2 und erstreckt sich in eine Hochrichtung z des Stahlpilzes 1. Aufgrund der symmetrischen Ausbildung des Kreuzelements 3 schließen jeweils zwei der unmittelbar benachbarten Arme 3a–3d jeweils einen Winkel von 90° zwischen sich ein. Ersichtlich ist das Kreuzelement 3 so auf den Rahmen 2 abgestimmt, dass dessen Arme 3a–3d jeweils endseitig mit den inneren Seitenflächen des Rahmens 2 in Kontakt stehen.
4 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Stahlpilzes 1 aus 3. Im Unterschied zu diesem weist der hier gezeigte Stahlpilz 1 einen deutlich größeren Rahmen 2 oder ein in Bezug auf den Rahmen 2 deutlich kleineres Kreuzelement 3 auf, dessen Arme 3a–3d selbst nicht bis an die inneren Seitenfläche des Rahmens 2 heranreichen. Zur Überbrückung des so vorhandenen Abstandes ist das Kreuzelement 3 unter Eingliederung mehrerer Zwischenstreben 4a–4d innerhalb des Rahmens 2 angeordnet. Ersichtlich orientiert sich die Anzahl der Zwischenstreben 4a–4d an der Anzahl der Arme 3a–3d des Kreuzelements 3. Dabei erstreckt sich jeweils eine der insgesamt vier Zwischenstreben 4a-4d zwischen jeweils einem der Arme 3a–3d und einer zugehörigen inneren Seitenfläche des Rahmens 2. In vorteilhafter Weise können die Zwischenstreben 4a–4d in Form einer Verlängerung der zugehörigen Arme 3a–3d des Kreuzelements 3 sowohl mit dem Rahmen 2 als auch mit dem jeweils zugehörigen Arm 3a–3d in nicht näher gezeigter Weise verschweißt sein. Bevorzugt sind die Zwischenstreben 4a–4d dabei aus Flachstahl gebildet.
5 zeigt eine zweite Variante des Stahlpilzes 1 aus 3 und 4, welcher vorliegend insgesamt zwei Kreuzelemente 3 besitzt. Die beiden Kreuzelemente 3 sind dabei so innerhalb des Rahmens 2 angeordnet, dass diese sich mit einem Ihrer Arme 3b, 3d stirnseitig entlang der Hochrichtung z des Stahlpilzes 1 berühren. Weiterhin sind die so miteinander verbundenen Arme 3b, 3d fluchtend zueinander orientiert, während die übrigen Arme 3a, 3c über jeweils eine Zwischenstrebe 4a, 4c, 4e zu den inneren Seitenflächen des Rahmens 2 hin verlängert sind. Da die in Querrichtung y des Stahlpilzes 1 verlaufenden Arme 3b, 3d der beiden Kreuzelemente 3 naturgemäß näher an den Rahmen 2 heranreichen, sind die sich ebenfalls in Querrichtung y erstreckenden Zwischenstreben 4e gegenüber den sich parallel zur Längsrichtung x erstreckenden Zwischenstreben 4a, 4c entsprechend kürzer ausgebildet. Im Ergebnis sind somit auch hier die beiden Kreuzelemente 3 unter Eingliederung der Zwischenstreben 4a, 4c, 4e innerhalb des Rahmens 2 angeordnet.
6 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung in Form einer dritten Variante des Stahlpilzes 1. Wie zu erkennen, umfasst dieser nun insgesamt vier Kreuzelemente 3, welche über jeweils zwei Ihrer aneinander zugewandten Arme 3a–3d untereinander in Kontakt stehen. Der zu den inneren Seitenflächen des Rahmens 2 bestehende Abstand einzelner Arme 3a–3d der Kreuzelemente 3 ist dabei ebenfalls durch Zwischenstreben 4e überbrückt, welche nunmehr allesamt kürzer als beispielsweise die Zwischenstreben 4a–4d aus 4 ausgebildet sind.
7 ist ein einzelnes Kreuzelement 3 in Alleinstellung zu entnehmen. Das als schweißnahtloses Bauteil materialeinheitlich einstückig ausgebildete Kreuzelement 3 ist in der hier gezeigten Form derart ausgebildet, dass dessen voneinander weg weisenden, identisch ausgebildeten Armen 3a–3d sich zu Ihren jeweiligen Enden 5a–5d hin insgesamt verjüngen. Hierzu sind die sich jeweils gegenüberliegenden Wangen der einzelnen Armen 3a–3d um einen Winkel α gegenüber der Längsrichtung x bzw. Querrichtung y geneigt. Vorliegend beträgt der Winkel α = 7°. Zusätzlich weisen die einzelnen Arme 3a–3d beidseitig an Ihren jeweiligen freien Enden 5a–5d angeordnete Fasen 6a, 6b auf. Hierdurch besitzen die freien Enden 5a–5d der Arme 3a–3d zusätzlich zu deren ohnehin geneigten Wangen keilförmig ausgestaltete Endabschnitte. Die beiden Fasen, 6a, 6b sind hierzu um einen Winkel b parallel zur Längsrichtung x bzw. Querrichtung y geneigt. Vorliegend beträgt der Winkel b = 40°, so dass die beiden sich gegenüberliegenden Fasen 6a, 6b des jeweiligen Armes 3a–3d einen Winkel von 100° zwischen sich einschließen. Aufgrund der vorliegend symmetrischen Ausgestaltung des Kreuzelements 3 weisen dessen Arme 3a–3d eine einheitliche Form und Länge L auf. Ersichtlich sind die jeweils benachbarten Arme 3a–3d weiterhin so ausgestaltet, dass diese einen ausgerundeten Übergangsbereich 7a–7d in Form einer Kehle zwischen sich aufweisen.
Das Kreuzelement 3 kann grundsätzlich eine im Bereich seines Zentrums z1 angeordnete Koppelstelle 8 besitzen, welche beispielsweise dem Transport des Stahlpilzes 1 dienen kann.
8 zeigt nochmals das Kreuzelement 3 der 7 in einer Seitenansicht. Ersichtlich erstreckt sich dieses in Hochrichtung z, wobei dessen Höhe H eine Breite d der einzelnen Arme 3a–3d übersteigt (vgl. 7).
Die 9 bis 13 zeigen alternative Ausgestaltungsformen des Kreuzelements 3 aus 7. Beginnend mit 9 weist das hier gezeigte Kreuzelement 3 symmetrisch angeordnete Arme 3a–3d auf, deren jeweilige Breite d über Ihre Länge L hinweg gleichbleibend ist. Die freien Enden 5a–5d der Arme 3a–3d sind dabei stumpf ausgebildet, so dass die Stirnseiten (freie Enden 5a–5d) der Arme 3a–3d rechtwinklig zu deren Wangen verlaufen. 10 veranschaulicht nochmals die keilförmige Ausgestaltung der freien Enden 5a–5d der Anne 3a–3d des Kreuzelements 3, wie bereits aus 7 bekannt.
Die 11 bis 13 zeigen asymmetrische Ausgestaltungsformen des Kreuzelements 3, welche sich insbesondere in der Länge L einiger ihrer Arme 3a–3d unterscheiden. Beginnend mit 11 sind dessen sich in Längsrichtung x erstreckenden Arme 3a, 3c gegenüber den sich in Querrichtung y erstreckenden Armen 3b, 3d deutlich kürzer ausgestaltet. Darüber hinaus weisen die einzelnen Arme 3a–3d an ihren jeweiligen freien Enden 5a–5d beidseitig angeordnete Fasen 6a, 6b auf, wie bereits aus 7 und 10 ersichtlich.
12 ist gegenüber dem in 11 gezeigten Kreuzelement 3 dergestalt, das dieses nunmehr Anne 3a–3d mit insgesamt drei verschiedenen Längen L zeigt. Im direkten Vergleich zu dem Kreuzelement 3 auf 11 ist erkennbar, dass einer der sich in Längsrichtung x erstreckende Arm 3a, 3c so ausgestaltet ist, dass dessen Länge L zwischen den Längen L des kürzesten Armes 3a und der beiden längsten Armen 3b, 3d liegt.
13 zeigt eine Ausgestaltung des Kreuzelementes 3, welches im Wesentlichen einer Kombination zweier Kreuzelemente 3 aus 11 entspricht. Besagte Kombination ist dabei nur in Bezug auf dessen Form zu verstehen, da auch das hier gezeigt Kreuzelement 3 als schweißnahtloses Bauteil materialeinheitlich einstückig ausgebildet ist. Wie zu erkennen, umfasst dieses insgesamt vier sich parallel zur Längsrichtung x erstreckenden Arme 3a, 3c, welchen gegenüber den beiden sich in Querrichtung y erstreckenden Armen 3b, 3d kürzer ausgestaltet sind (vgl. 11).
Aus 14 bis 17 gehen alternative Ausgestaltungsformen für die freien Enden 5a–5d der Arme 3a–3d eines Kreuzelements 3 hervor. Am Beispiel des Armes 3d zeigt 14 eine Ausgestaltung seines freien Endes 5d, sowie sie bereits aus 7 und 10 bis 13 hervorgeht. Hiernach weist dessen freies Ende 5d beidseitig angeordnete Fasen 6a, 6b auf, wodurch sich eine keilförmige Ausgestaltung ergibt. Aufgrund der symmetrischen Anordnung der beiden Fasen 6a, 6b weisen deren jeweiligen Schrägflächen die gleiche Größe auf.
15 ist eine nur einseitig angeordnete Fase 6a zu entnehmen, wodurch die Spitze des freien Endes 5d quasi an den Rand des Armes 3d wandert.
16 ist eine veränderte Anordnung der Fasen 6a, 6b zu der aus 14 bekannten. Im Unterschied hierzu weisen die beiden Fasen 6a, 6a unterschiedliche Neigungen auf, sodass deren jeweiligen Schrägflächen voneinander unterschiedliche Größen besitzen. Unabhängig davon verbleibt die Spitze des freien Endes 5d und des Armes 3d auf dessen Systemachse (vgl. Querrichtung y).
Gegenüber der Ausgestaltung in 16 zeigt 17 eine weitere alternative Ausgestaltung, welche ebenfalls zwei beidseitig angeordnete Fasen 6a, 6b umfasst. Im Unterschied zu der Darstellung in 16 liegt vorliegend allerdings die Spitze des freien Endes 5d außerhalb der Systemachse des Armes 3d (vgl. Querrichtung y).
Bezugszeichenliste
Stand der Technik

1': Stahlpilz
2': Rahmen
3': Kreuzelement
3a'–3d': Arm von 3'
4': Betonbauteil (hier Betondecke bzw. Stahlbetondecke)
5': Stütze

1: Stahlpilz
2: Rahmen
2a–2d: Stahlprofil
3: Kreuzelement
3a–3d: Arm
4a–4e: Zwischenstrebe
5a–5d: freies Ende
6a: Fase
6b: Fase
7a–7d: Übergangsbereich
8: Koppelstelle
a: Winkel
b: Winkel
d: Breite
H: Höhe
L: Länge
x: Längsrichtung
y: Querrichtung
z: Hochrichtung
z1: Zentrum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202008012547 U1 [0006]

Claims

Stahlpilz zur zumindest teilweisen Anordnung innerhalb eines durchstanzgefährdeten Bereiches eines Betonbauteils (4'), umfassend einen Rahmen (2) und wenigstens ein innerhalb des Rahmens (2) angeordnetes Kreuzelement (3), wobei das Kreuzelement (3) mindestens drei in einem gemeinsamen Zentrum (z1) miteinander verbundene Arme (3a–3d) besitzt, welche sich in voneinander unterschiedliche Richtungen von dem Zentrum (z1) zu dem Rahmen (2) hin erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreuzelement (3) als ein schweißnahtloses Bauteil materialeinheitlich einstückig ausgebildet ist.
Stahlpilz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreuzelement (3) wenigstens bereichsweise aus geschmiedetem oder gegossenem Stahl gebildet ist.
Stahlpilz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreuzelement (3) symmetrisch ausgebildet ist, wobei dessen Arme (3a–3d) eine einheitliche Länge (L) und Form besitzen.
Stahlpilz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreuzelement (3) asymmetrisch ausgebildet ist, wobei dessen Arme (3a–3d) eine voneinander unterschiedliche Länge (L) und/oder Form besitzen.
Stahlpilz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreuzelement (3) über wenigstens einen seiner Arme (3a–3d) unmittelbar mit dem Rahmen (2) verschweißt ist.
Stahlpilz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreuzelement (3) unter Eingliederung wenigstens einer Zwischenstrebe (4a–4e) innerhalb des Rahmens (2) angeordnet ist, wobei die Zwischenstrebe (4a–4e) sich zwischen einem der Arme (3a–3d) des Kreuzelements (3) und dem Rahmen (2) erstreckt.
Stahlpilz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreuzelement (3) unter Eingliederung mehrerer Zwischenstreben (4a–4e) innerhalb des Rahmens (2) angeordnet ist, deren Anzahl der Anzahl der Arme (3a–3d) des Kreuzelements (3) entspricht, wobei die Zwischenstreben (4a–4e) sich jeweils zwischen einem der Arme (3a–3d) und dem Rahmen (2) erstrecken.
Stahlpilz nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenstrebe/n (4a–4e) mit dem Rahmen (2) und dem zugehörigen Arm (3a–3d) des Kreuzelements (3) verschweißt ist/sind.
Stahlpilz nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenstrebe/n (4a–4e) aus Flachstahl gebildet ist/sind.
Stahlpilz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch zwei oder mehr innerhalb des Rahmens (2) angeordnete Kreuzelemente (3), wobei die Kreuzelemente (3) über wenigstens einen ihrer Arme (3a–3d) unmittelbar untereinander oder unter Zwischenschaltung einer Zwischenstrebe (4a–4e) verbunden, insbesondere verschweißt, sind.
Stahlpilz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (2) aus einem oder mehreren miteinander verbundenen, insbesondere verschweißten, Stahlprofilen (2a–2d) gebildet ist.
Stahlpilz nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreuzelement (3) sich zu deren freien Enden (5a–5d) hin verjüngende Arme (3a–3d) aufweist.
Stahlpilz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Arme (3a–3d) des Kreuzelementes (3) an seinem freien Ende (5a–5d) eine einseitig angeordnete Fase (6a, 6b) besitzt.
Stahlpilz nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Arme (3a–3d) des Kreuzelementes (3) an seinem freien Ende (5a–5d) beidseitig angeordnete Fasen (6a, 6b) besitzt, wobei die beiden Fasen (6a, 6b) einen Winkel kleiner < 180° zwischen sich einschließen.
Stahlpilz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Fasen (6a, 6b) eine in ihrer jeweiligen Größe gleiche oder voneinander abweichende Schrägfläche besitzen.
Stahlpilz nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (3a–3d) des Kreuzelements (3) einen ausgerundeten Übergangsbereich (7a–7d) zwischen sich aufweisen.
Stahlpilz nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine im Zentrum (z1) des Kreuzelements (3) angeordnete Koppelstelle (8).
Stahlpilz nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstelle (8) als eine ein Innengewinde aufweisende Öffnung ausgebildet ist.
Verstärkungsanordnung zur zumindest teilweisen Anordnung innerhalb eines durchstanzgefährdeten Bereiches eines Betonbauteils (4'), umfassend wenigstens einen Stahlpilz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 18 sowie wenigstens ein um den Stahlpilz (1) herum anordenbares Durchstanzbewehrungselement.