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Die Neuerung betrifft ein Deckenelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 20 2022 105 282 U1 ist ein gattungsgemäßes Deckenelement bekannt, welches als hybrides Fertigteil ausgestaltet ist und zwischen den beiden Betonschalen ein Holzelement aufweist, welches als Steg oder Balken mit einem dementsprechend geringen Querschnitt, oder welches als Platte mit einem dementsprechend größeren Querschnitt ausgestaltet sein kann.
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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Deckenelement dahingehend weiterzuentwickeln, dass dieses nach seiner Nutzungsdauer besonders gut wiederaufbereitet werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Deckenelement nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, den Steg, der zur Aufnahme von Schubkräften statisch aktiviert an die beiden Betonschalen anschließt und dem Deckenelement eine hohe Biegesteifigkeit verleiht, wie die beiden Betonschalen auch als bewehrtes Betonbauteil herzustellen. Auf diese Weise sind sowohl die Schalen als auch der eine bzw. die mehreren in einem Deckenelement angeordneten Stege aus stets dem gleichen Grundwerkstoff hergestellt, nämlich aus Beton, so dass eine spätere Aufbereitung des Deckenelements erleichtert wird, indem das Deckenelement möglichst wenig unterschiedliche Materialien enthält. Der Steg kann aus faserarmiertem Beton bestehen, wobei Fasern aus unterschiedlichen Materialien Betracht kommen wie z. B. Kunststoff-, Carbon- oder Stahlfasern, und jeweils als Wirrfasern oder als Fasermatten vorliegen können. Der Steg kann jedoch auch, und zwar entweder ausschließlich oder ergänzend zu den Fasern, stabförmige Bewehrungselemente enthalten wie z. B. die an sich bekannten Bewehrungsstahlstäbe.
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In einer Ausgestaltung bestehen sowohl die Schalen, der Steg als auch die Knaggen aus Stahlbeton, so dass die für die verschiedenen Bauteile verwendeten Materialien möglichst weitgehend identisch sind.
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Die Ausgestaltung des Stegs als bewehrtes Betonbauteil ist insofern überraschend, als lange Betonbauteile mit vergleichsweise geringem Querschnitt bruchempfindlich sind. Die Stege sind schmal und können eine Länge von beispielsweise 10 oder 12 m aufweisen. Die Neuerung geht allerdings von der Überlegung aus, dass die Handhabung der Stege ausschließlich im Herstellungswerk der Deckenelemente und somit unter kontrollierten Bedingungen erfolgt, während sowohl beim Transport als auch bei der Handhabung an einer Baustelle nicht die Stege einzeln gehandhabt zu werden brauchen, sondern vielmehr Bestandteile des gesamten Deckenelements bilden und dementsprechend geschützt sind. Hinzu kommt, dass durch Bewehrungsmaterial die Bruchempfindlichkeit des Stegs erheblich reduziert werden kann, und da die beiden Schalen ohnehin als bewehrte Betonbauteile ausgestaltet sind, typischerweise als Stahlbetonbauteile, beeinträchtigt es die Wiederaufbereitung des Deckenelements nicht nachteilig, wenn auch die Stege aus bewehrtem Beton bestehen, beispielsweise als Stahlbetonbauteile stählernes Bewehrungsmaterial enthalten.
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Die Knaggen dienen dazu, bei dem auf Durchbiegung beanspruchten Deckenelement jeweils Schubkräfte zwischen einer Schalen und dem daran angrenzenden Steg übertragen zu können. Als Knaggen kommen daher Elemente infrage, welche die in Längsrichtung des Stegs auftretenden Schubkräfte, die zwischen dem Steg und einer benachbarten Schale wirken, auf diese benachbarte Schale oder von der Schale auf den Steg übertragen können. In einer Ausgestaltung bestehen die Knaggen aus Beton, also aus einem ähnlichen oder sogar dem gleichen Werkstoff wie die bewehrten Betonelemente. In einer anderen Ausgestaltung bestehen die Knaggen aus einem anderen Material als Beton, beispielsweise aus Stahl, so dass die Knaggen aus einem ähnlichen oder sogar dem gleichen Werkstoff bestehen wie die Bewehrung, falls die bewehrten Betonbauteile als Stahlbeton-Bauteile ausgestaltet sind.
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Die Ausgestaltung der Knaggen aus Beton, mit oder auch ohne Bewehrung, wird insofern als besonders vorteilhaft angesehen, als dies einerseits eine besonders gute Verbindung und Kraftübertragung mit benachbarten Betonbauteilen ermöglicht, und diese Ausgestaltung zudem produktionstechnisch vorteilhaft und damit besonders wirtschaftlich ist. Daher wird nachfolgend, wo nicht ausdrücklich anders erläutert, als typische Ausgestaltung des Stegs davon ausgegangen, dass die Knaggen aus Beton bestehen.
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Wenn die Knaggen als Betonteile ausgestaltet sind, ist über die rein mechanische Wechselwirkung hinausgehend eine hervorragende Kraftübertragung zwischen dem Steg und den Schalen gewährleistet. Da in diesem Fall nicht nur die Knaggen, sondern auch der Steg jeweils aus Beton bestehen, können die Knaggen als integrale Bestandteile des Stegs ausgestaltet sein, was die Herstellung des Deckenelements vereinfacht. Dabei kann durch Ausgestaltung der Bewehrung bei der Herstellung des Stegs beeinflusst werden, ob die Knaggen mit oder ohne eine Bewehrung ausgestaltet werden. Eine weitere Vereinfachung kann darin bestehen, dass der Steg in einer standardisierten, stets gleichen Länge hergestellt wird, so dass vorteilhaft die Herstellung in gro-ßen Stückzahlen und dementsprechend wirtschaftlich erfolgen kann. Da die exakten Maße des Deckenelements und somit auch der Steglänge ohnehin durch das jeweilige Maß des zu errichtenden Bauwerks individuell vorgegeben sind, müssen die Stege ohnehin jeweils auf das individuell erforderliche Maß abgelängt werden.
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Falls die Knaggen nicht aus Beton bestehen, können Sie ebenfalls als integrale Bestandteile des Stegs ausgestaltet sein, beispielsweise in Form sogenannter Kopfbolzen, die aus dem Steg nach oben und / oder nach unten in die jeweils benachbarte Schale ragen. Beispielsweise können die Kopfbolzen aus Stahl bestehen und Teil der Bewehrung des Stegs sein, die allerdings abschnittsweise aus dem Steg herausragt. Derartige Knaggen können schräg oder gebogen oder abgewinkelt verlaufen, z. B. U- oder L-förmig, um nicht nur die erwähnten Schubkräfte, sondern auch Tragkräfte zwischen dem Steg und der benachbarten Schale übertragen zu können.
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Die Knaggen, mit denen der Steg an die Schalen anschließt, sind in einer dazu alternativen Ausgestaltung nicht als integrale, sondern vielmehr als separate Bestandteile des Stegs geformt. Dies bietet die Möglichkeit, in Anpassung an die jeweiligen statischen Verhältnisse die Position und die Anzahl der Knaggen individuell zu bestimmen und somit die statischen Erfordernisse möglichst wirtschaftlich zu erfüllen. Auch in diesem Fall können die Knaggen aus Beton bestehen. Die zunächst separaten Knaggen können unabhängig davon, aus welchem Werkstoff sie bestehen, mit dem Steg verklebt oder verschraubt werden und somit ortsfest am Steg fixiert werden, um die gewünschte Kraftübertragung sicherzustellen.
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Falls die separaten Knaggen nicht aus Beton bestehen, können sie beispielsweise in Form sogenannter Tellerschrauben ausgestaltet sein, die handelsüblich und dementsprechend wirtschaftlich erhältlich sind. Der Steg kann in diesem Fall in einer geschlossenen Form hergestellt werden, ohne über die Form hinausragenden Elemente. Vielmehr können Gewindehülsen in den Steg eingegossen sein, so dass nach Fertigstellung des Stegs die erwähnten Tellerschrauben in die Gewindehülsen eingeschraubt werden können, um Knaggen zu bilden, die einerseits Schubkräfte in Längsrichtung des Stegs, andererseits aber auch vertikale Tragkräfte aufnehmen und in das jeweils benachbarte Bauteil übertragen können.
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In einer Ausgestaltung ragen die Knaggen seitlich über den Steg hinaus, so dass sie Tragkräfte übertragen können, die quer zur Fläche des Deckenelements bzw. einer Schale gerichtet sind. Die Knaggen können zu diesem Zweck beispielsweise einen annähernd T-förmigen Querschnitt aufweisen, so dass sie im Hinblick auf die Tragkräfte formschlüssig in der betreffenden Schale gehalten sind.
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In einer Ausgestaltung ragen die Knaggen höhenmäßig über den Steg hinaus, so dass sie Schubnocken bilden, welche in Längsrichtung des Stegs wirkende Schubkräfte zwischen der benachbarten Schale und dem Steg übertragen können.
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In einer Ausgestaltung weisen die Knaggen Querbohrungen auf, also Bohrungen, die quer zur Längsrichtung des Stegs verlaufen. Durch diese Querbohrungen erstrecken sich Tragstreben, die beispielsweise aus Stahl, beispielsweise dem gleichen Material wie der verwendete Bewehrungsstahl, bestehen können. Die Tragstreben ragen jeweils seitlich über den Steg und die Knaggen hinaus und verlaufen jeweils in einer Schale. Sie können daher ähnlich wie die oben erwähnten, seitlich über den Steg hinausragenden Knaggen Zugkräfte zwischen dieser Schale und dem Steg übertragen.
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In einer als vorteilhaft erachteten Ausgestaltung erstrecken sich die Tragstreben jeweils beidseitig über den Steg und die Knaggen hinaus zugunsten einer symmetrischen Lastverteilung. Durch die beidseitige Erstreckung kann eine insgesamt große lastübertragende Länge der Tragstreben bei gleichzeitig möglichst kurzen Hebelarmen gegenüber der Knagge verwirklicht werden.
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In einer Ausgestaltung sind die Knaggen oben und unten am Steg, nämlich zur oberen und zur unteren, jeweils benachbarten Schale des Deckenelements hin, versetzt zueinander angeordnet, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der über die Knaggen auf den Steg einwirkenden Kräfte zu erreichen.
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Die Herstellung des neuerungsgemäßen Deckenelements kann in der Art erfolgen, dass zunächst der Steg aus bewehrtem Beton hergestellt wird. Falls die Knaggen als separate Bauteile bereitgestellt werden, werden sie mit dem Steg verbunden. Eine Schale aus bewehrtem Beton, zum Beispiel die sogenannte obere Schale, wird flach liegend gegossen, wobei ihre spätere Oberseite nach unten weist. In den noch nicht abgebundenen, verformbaren Beton wird der Steg eingedrückt. Die Knaggen und ggf. die verwendeten Tragstreben werden von dem Beton der Schale umhüllt und bewirken eine formschlüssige Verbindung des Stegs mit der Schale. Eine zweite Schale aus bewehrtem Beton wird als untere Schale ebenfalls flach liegend gegossen, nachdem die erste, obere Schale abgebundenen ist. Diese erste, obere Schale wird mitsamt dem Steg als gemeinsam handhabbaren Baugruppe angehoben, um 180° gewendet, so dass der Steg sich unterhalb der oberen Schale befindet, und anschließend wird diese Baugruppe in den noch nicht abgebundenen, verformbaren Beton der unteren Schale eingedrückt, so dass auch hier die Verbindung zwischen der Schale und dem Steg beim Abbinden des Betons der unteren Schale erfolgt.
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Das Deckenelement ist konstruktiv so ausgestaltet, dass es im Gebrauch eine bestimmte Lage und somit eine definierte Ober- und Unterseite und dementsprechend eine obere und eine untere Schale aufweist. In einer Ausgestaltung weist das Deckenelement in seiner unteren Hälfte ein Spannelement auf, also in seiner unteren Schale, oder im unteren Bereich des Stegs, oder im Übergangsbereich zwischen Steg und unterer Schale. Das Spannelement ist so ausgestaltet, dass es eine Druckspannung innerhalb des Deckenelements erzeugt. Hierdurch wird einer Durchbiegung des Deckenelements nach unten entgegengewirkt.
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Das erwähnte Spannelement ist in einer Ausgestaltung des Deckenelements vorgespannt, nämlich gedehnt. Das Spannelement kann beispielsweise als Stange, als Litze oder dergleichen ausgestaltet sein. In diesem vorgespannten Zustand wird es bei der Herstellung des Deckenelements von dem Beton des Stegs und / oder der unteren Schale umgossen, so dass bei dem fertig gestellten Deckenelement der Beton unmittelbar mit dem Spannelement Kontakt hat. Wenn nach dem Abbinden des Betons das Spannelement entlastet wird, ist es bestrebt, sich zusammenzuziehen. Aufgrund der Mantelreibung zwischen Spannelement und Beton werden die Spannkräfte über die Mantelreibung an den Beton übertragen, so dass in der unteren Hälfte des Deckenelements im Inneren des Betons Druckkräfte wirken.
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In einer dazu alternativen Ausgestaltung hat das Spannelement keinen direkten Kontakt mit dem Beton, sondern ist vielmehr in einem Hüllrohr angeordnet. An dem Spannelement sind Spannmittel angeordnet, die dem Steg und / oder der unteren Schale anliegen. Das Spannelement kann als Stange ausgestaltet sein, insbesondere als Gewindestange, oder auch als Litze, wobei in dem Bereich, in dem sich die Spannmittel befinden, das Spannelement jeweils einen als Gewindestange ausgestalteten Abschnitt aufweisen kann. Die Spannmittel können Anlageplatten aufweisen, die dem Beton anliegen, sowie jeweils eine Spannmutter, die auf der vom Beton abgewandten Seite der jeweiligen Anlageplatte auf der Gewindestange läuft. Die Länge des Hüllrohrs ist so kurz bemessen, dass es keinen Kontakt mit den beiden Anlageplatten aufweist. Nach Abbinden des Betons werden die Spannmittel betätigt, indem die Muttern auf den Gewindestangen gegen die Anlageplatten geschraubt werden, so dass über die Anlageplatten Druckkräfte in der unteren Hälfte des Deckenelements in den Beton eingeleitet werden.
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Entsprechend den Abmessungen des Deckenelements werden typischerweise mehrere Stege verwendet, um die oberen und unteren Schalen miteinander zu verbinden.
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Ausführungsbeispiele der Neuerung werden anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine perspektivische, ausschnittsweise Ansicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Deckenelements,
- 2 eine Draufsicht auf den Steg des Deckenelement von 1,
- 3 eine Draufsicht auf den Ausschnitt von 1,
- 4 einen Vertikalschnitt durch den Ausschnitt der 3 entlang der Linie IV - IV, und die
- 5 - 8 Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels ähnlich den 1 bis 4.
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In 1 ist ein Deckenelement 1 ausschnittsweise dargestellt. Das Deckenelement 1 weist eine obere Schale 2 und eine untere Schale 3 auf, die jeweils aus Stahlbeton bestehen, und die durch einen dazwischen verlaufenden Steg 4 aus bewehrtem Beton miteinander verbunden sind, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls aus Stahlbeton besteht. Die Bezeichnungen als obere Schale 2 und untere Schale 3 beziehen sich nicht nur auf die Anordnung in den Zeichnungen, sondern auch auf die spätere Lage, die das Deckenelement 1 im Gebrauch einnehmen wird
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In 1 sind verdeckte Kanten der einzelnen Bauteile in gestrichelten Linien dargestellt. Daher ist ersichtlich, dass der Steg 4 an seiner Oberseite, zu der oberen Schale 2 hin, mehrere Knaggen 5 als integrale Bestandteile des Stegs 4 bildet und auch an seiner Unterseite, zu der unteren Schale 3 hin, Knaggen 5 bildet. Die unteren Knaggen 5 sind in Längsrichtung des Stegs 4 zu den oberen Knaggen 5 versetzt angeordnet. Obwohl die Knaggen 5 materialeinheitlich als integrale Bestandteile des Stegs 4 ausgestaltet sein können, was bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auch der Fall ist, wird sprachlich zwischen dem Steg 4 und den Knaggen 5 unterschieden, da die Knaggen 5 auch, abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel, als separate Bauteile hergestellt sein können und ggf., ebenfalls von dem dargestellten Ausführungsbeispiel abweichend, aus einem anderen Werkstoff als Beton bestehen können.
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2 zeigt den Steg 4 von 1 als einzelnes Bauteil von oben. Die Knaggen 5 sind breiter als der Steg 4, so dass die oberen Knaggen 5 den Steg 4 verdecken. Zwischen zwei benachbarten oberen Knaggen 5 ist der Steg 4 erkennbar und darunter der Überstand, mit welchem die unteren Knaggen 5 seitlich über den Steg 4 hinausragen. In Längsrichtung des Stegs 4 sind die Lücken zwischen den jeweils benachbarten Knaggen 5 an der Oberseite genauso groß wie die Knaggen an der Unterseite, und umgekehrt, so dass sich in der Draufsicht die oberen und unteren Knaggen nicht überlappen, sondern abwechseln.
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3 zeigt den Ausschnitt von 1 des Deckenelements 1 in einer Draufsicht. Verdeckte Kanten sind hier sichtbar eingezeichnet, so dass der Steg 4 die gleiche Ansicht bietet wie in 2 und die untere Schale 3 von der oberen Schale 2 verdeckt ist.
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4 zeigt einen Schnitt durch die Situation von 3 entlang der Linie IV - IV in 3. Die Knaggen 5 ragen nicht nur seitlich über den Steg 4 hinaus, sondern auch höhenmäßig, so dass sie als Schubnocken Schubkräfte übertragen können, die in Längsrichtung des Stegs 4 wirken. Sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite wird somit eine annähernd burgzinnenartige Kontur des Stegs 4 geschaffen. Aufgrund der versetzten Anordnung der oberen und der unteren Knaggen 5 verläuft der Schnitt durch eine obere Knagge 5, während von der benachbarten unteren Knagge 5 in 4 die Stirnansicht zu sehen ist.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Deckenelements 1. Dieses Ausführungsbeispiel stimmt in den Grundzügen mit dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 überein, so dass nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Die auch bei diesem Ausführungsbeispiel an dem Steg 4 materialeinheitlich angeformten oberen und unteren Knaggen 5 ragen zwar wie beim ersten Ausführungsbeispiel höhenmäßig nach oben bzw. unten über den Steg 4 hinaus. Seitlich jedoch ragen die Knaggen 5 nicht über die Stegbreite hinaus, was aus den 6 und 7 deutlich wird und die Fertigung des Stegs 4 vereinfacht.
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Stattdessen sind einige der Knaggen 5 mit Durchgangsbohrungen versehen, die als Querbohrungen 6 quer zur Längsrichtung des Stegs 4 verlaufen.
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Die 7 und 8 machen deutlich, dass in die Querbohrungen 6 Tragstreben 7 eingesetzt sind. Aus 8 ist erkennbar, dass die Querbohrungen 6 in einer solchen Höhe in den Knaggen 5 angeordnet sind, dass die darin geführten Tragstreben 7 in den Schalen 2 und 3 liegen und vollständig vom Material der jeweiligen Schale 2, 3 umgeben sind, so dass sie Schub- und Tragkräfte übertragen können.
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Bezugszeichen:
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- 1
- Deckenelement
- 2
- Obere Schale
- 3
- Untere Schale
- 4
- Steg
- 5
- Knagge
- 6
- Querbohrung
- 7
- Tragstrebe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202022105282 U1 [0002]
