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"Verbindungsanker für Sandwich-Bauweise" Die vorliegende Erfindung
betrifft das Gebiet des Bauwesens und insbesondere einen Verbindungsanker zur Befestigung
@iner Vorsatzschale an einer Tragschicht.
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Im modernen Stahlbetonbau hat die sogenannte Sandwich-@a@@wei@ stark
an Bedeutung gewonnen. Hierbei handelt es sich um ei@@@ Mehrschicht-Bauweise, bei
welcher meistens eine tragende @@@@@-betonschicht, eine vorgehängte Außenschicht,
auch Vorsatzsch@-le genannt, und eine zwischen diesen beiden Schichten angeordnete
Schicht aus Isoliermaterial zu einem Mehrschichtelement zusammengestellt werden.
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Für die Verbindung dieser Schichten untereinander werden @@-licherweise
Verbindungsanker aus Stahl eingesetzt, deren Aufgabe darin besteht, die aus dem
Gewicht der Vorsatsschale resultierenden Kräfte auf die Tragschicht zu übertragen.
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Um temperaturbedingten Materialspannungen zu begegnen wurde in der
Sandwich-Bauweise bisher angestrebt, möglichst nur einen solchen Anker zu setzen,
der dann auf einer durch den Schwerpunkt des Systems verlaufenden Senkrechten angeordnet
werden mußte. Die Anordnung von nur einem Anker für jede vorgehängte
Betonplatte
wurde jedoch immer problematischer, da aus Rationalisierungsgründen der Wunsch besteht,
die Abmossungen und somit das Gewicht der einzelnen Vorsatzelemente zu steigern.
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Ein Ausweg hieraus und Aufgabe der Erfindung ist ein Verbindungsanker
für die Sandwich-Bauweise, der für verschiedene Laststufen verfügbar ist und eine
steife und eine nachgiebige Tragachse aufweist.
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Der erfindungsgemäße Verbindungsanker ist gekennzeichnet durch einen
Basiskörper aus im wesentlichen sinusförmig aufgefaltetem Flachmaterial mit beliebiger
Anzahl von n halbwellenförmigen Tragschenkeln.
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Verbindungsanker der erfindungsgemäßen Art haben eine steife und eine
flexible Achse und ge£tatten die spannungsfreie Anordnung an mehreren Punkten des
gleichen Sandwich-Blementes. Hierbei kann die Anordnung von Ankorn an mehreren beliebigen
Punkten auf einer Nullachse erfolgen, wobei die flexiblen Achsen der einzelnen Anker
in Richtung dieser Hullachse auszurichten sind.
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Es können auch weitere Anker außerhalb der Mullachse angeordnet werden,
wenn diese sich sämtlich auf einer gemeinsamen Querlinie zur Nullachse befinden,
die einen beliebigen Standor-t haben kann. Die flexiblen Achsen der auf der Querlinie
angeordneten Ankerelemente sind dann in Richtung der Querlinie auszurichten. Die
flexiblen Achsen der auf der Nullachse angeordneten Anker und die flexiblen Achsen
der auf der Querlinie angeordneten Anlrer sind hierbei also zueinander um etwa 900
vcrsetzt .
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ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anker besteht in der einfachen
Bildung von Ankerelement-Gruppen mit beliebiger Anzahl von n Einzelelementen, was
zu einer etwa n-fachen Tragfähigkeit der Anordnung führt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung mögen nun unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungen erläutert sein. Es
bedeuten: Fig. 1 zeigt einen vertikalen Detailschnitt durch ein Sandwich-Element,
welches durch einen erfindungsgemäßen Anker verbunden ist.
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Fig. 2 zeigt einen vertikalen Detailschnitt durch ein Sandwich-Element,
welches durch einen anders ausgestalteten Anker verbunden ist.
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Fig. 3 zeigt einen horizontalen Detailschnitt durch ein Sandwich-Element,
welches durch den der Fig. 1 @@ntsprechenden Anker verbunden ist.
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Fig. 4 zeigt ein vergrößertes Detail der Fig. 3.
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Fig. 5 zeigt eine räumliche Ansicht des der Fig. 1 entsprechenden
Ankers in liegender Darstellung.
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Fig. 6 zeigt ein Gedankenmodell und veranschaulicht die aus dem Anker
der Fig. 5 herausgetrennt gedachte Zug- bzw. Druckfaser als Streifen definierter
Breite in räumlicher Ansicht.
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Fig. 7 zeigt die der Fig. 2 entsprechende Form des Ankers in räumlicher
Ansicht in liegender Darstellung, die auf dem Gedankenmodell der Fig. 6 beruht.
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Fig. 8 zeigt den Anker der Fig. 2 in weiter abgewandelter Borm.
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Fig. 9 zeigt die einfachste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ankers
und seine Verklammerung an einer Baustahlmatte.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 befindet sich in üblicher Weise in einer
Tragwand 1, die als Fertigteil aus Beton hergestellt sein kann, eine Baustahlmatte,
deren horizontale Stäbe mit 4 und deren vertikale Stäbe mit 5 bezeichnet sind. Eine
entsprechende Matte kann sich im Bedarfsfall auch innerhalb der Vorsatzschale 2
befinden.
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Die Tragwand 1 und die Vorsatzschale 2 sowie die zwischen diesen beiden
befindliche Isolierschicht 3 sind mittels einer Verbindungsankers verbunden, dessen
Basiskörper in Fig. 1 mit 10 bezeichnet ist. Der Basiskörper 10 besteht aus einem
langen, kräftigen Blechstreifen von mehreren Zentimetern Breite, der eiltlang seiner
Längsachse sinusförmig aufgefaltet ist, wie in ig. 4 perspektivisch dargestellt
ist.
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Der hierdurch entstandene gewellte Basiskörper besteht seinem Wesen
nach aus einer liehrzahl von in einem Abstand benachbarten Einzelelementen oder
Tragscheiilceln in Borm von zueinander im wesentlichen parallel ausgerichteten,
ungefähr ebenen Blechplatten oder Hauptabschnitten, die an sich gegenüberliegenden
Enden durch gekrümmte Zwischenstücke mit der jeweils folgenden Platte verbunden
sind. Hierdurch erkennt man, daß der erfindungsgemäße Verbindungsanker mechanisch
gesehen eine parallele Anordnung mehrerer Plattenanker darstellt, sobald mehr als
ein Tragschenkel vorgesehen werden.
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Zur Montage kann der Anker an einem seiner beiden Enden in die Ebene
der Baustahlmatte eingetaucht und mit horizontalen Montage stäben 6 bzw. vertikalen
Montage stäben 7 an der Baustahlmatte verklammert werden. Hierbei werden die Montagestäbe
6 hintereinander durch gleichartig angeordnete Löcher 8 in den Basiskörper 10 gesteckt.
Die Löcher 8 befinden sich im Bereich der vier Ecken der den gedachten Einzelplatten
entsprechenden, nahezu ebenen Hauptabschnitte der Tragschenkel.
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Die eingeführten horizontalen Montagestäbe 6 liegen im montierten
Zustand an den vertikalen Stäben 5 der Baustahlmatte an, die sie unter 900 kreuzen.
Weiterhin können auch vertilale Montage stäbe 7 vorgesehen sein, die zwischen den
horizontalen Stäben 4 der Baustahlmatte und dem Boden der durch die Auffaltung des
Basiskörpers gebildeten Rinnen eingeschoben sein können. Einzelheiten der Verklammerung
des Basiskörpers 10 an den
Stäben 4 bzw. 5 der Baustahlmatte ergeben
sich aus Fig. 4, die einen vergrößerten Teilausschnitt der illig. 3 darstellt.
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Es mag deutlich geworden sein, daß der hier beschriebene linker,
der mechanisch einer Mehrfach-Anordnung einander paralleler, vertikal ausgerichteter
Einzelplatten entspricht, ein solchen Einzelplatten ähnliches Verhalten aufweist.
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Hieraus ergibt sich, daß der Anker in seiner Hauptsache, die in den
Darstellungen der Sign. 1 und 3 senkrecht verläuft, eine hohe Festigkeit bzw. Steifigkeit
aufweist, während er sich in der dazu senkrecht verlaufenden Querachse, die in den
genannten Figuren horizontal verläuft, flexibel verhält.
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In weiterer Verfolgung des erfindungsgemäßen Grundgedankens werden
bei Ankern größerer räumlicher Abmessung andere Ausgestaltungen vorgeschlagen, die
im folgenden beschrieben werden: Unter Last bilden sich bekanntlich in einem solchen
Anker Druck- und Zugbereiche aus, zwischen welchen sich eine neutrale Zone befindet.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 darf angekommen werden, daß die neutrale Zone in mittlerer
Höhe des Basiskörpers 10 horizontal verlauft. Oberhalb dieser neu-tralen Zone bildet
sich der Zugbereich aus, während der Druckbereich unterhalb der neutralen Zone zu
erwarten ist.
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Es darf weiterhin angenommen werden, daß sich eine Linie maximaler
Zugkraft ausbildet, die sich im Falle der l'ig. 1 von der oberen linken Ecke des
Basiskörpers 40 auslaufend als Halb diagonale zum Mittelpunkt der rechten Außenlinie
erstreckt. In ähnlicher Weise kann man sich eine Linie maximaler Druckkraft denken,
die von der unteren linken Ecke auslaufend als Halb diagonale ebenfalls zum Mittelpunkt
der rechten Begrenzungslinie führt, so daß sich in diesem genannten Mittelpunkt
die Zuglinie, die Drucklinie und die neutrale Zone treffen.
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Von diesen Überlegungen ausgehend könnte man daran denken, nur entlang
der Zuglinie und entlang der Drucklinle tatsächlich Material anzuordnen und die
weniger beanspruchten Bereiche
des Basiskörpers einfach auszusparen.
Die Realisierung eines solchen Gebildes würde zu einem Basiskörper 12 führen, wie
er in liegender Anordnung in Fig. 6 dargestellt ist. Hierbei könnte der übriggebliebene
Blechstreifen 13 beispielsweise das Zugband sein, während der Ubriggebliebene Blechstreifen
14 dem Druckband entsprechen könnte. Im Bereich der neutralen Zone greifen das Zugband
13 und das Druckband 14 ineinander iiber. Der hierdurch entstandene in Fig. 6 gezeigte
Basiskörper könnte zwar tatsächlich eine gewisse Belastung aufnehmen, doch wäre
seine Fer-tigung nicht vorteilhaft.
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Urn die soeben beschriebenen Gesichtspunkte dennoch fertigungsgerecht
realisieren zu können, wird eine tatsächliche Ausgestaltung des Ankers vorgeschlagen,
wie sie beispielsweise in Fig. 7 dargestellt ist, wobei der Basisk,örper mit 16
bezeichnet ist. Der Basiskörper 16 besteht hier aus zwei gleichartigen entlang ihrer
Längsachse sinusförmig aufgefalteten relativ schmalen Blechstreifen, deren Sinusebenen
entlang einer Linie gleichartig gelegener Punkte auf den einzelnen Tragschenkeln
durchdringen.
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Auf der Schnittlinie der beiden Sinusebenenbefinden sich die tatsächlichen
Berührungspunkte 19 zwischen dem ersten aufgefalteten Blechstreifen 17 und dem zweiten
aufgefalteten Blechstreifen 18. Die Berührungspunkte 19 liegen vorzugsweise im Übergangsgebiet
zwischen den ungefähr ebenen H,auptabsehnitten und den angrenzenden gekrümmten Abschnitten.
Wie man durch einen Vergleich mit dem Basiskörper 12 der Fig. 6 erkennt, liegen
die Berührungspunkte 19 etwa dort, wo das Zugband 13 und das Druekband 14 ineinander
übertreten. Das Zugband 17 und das Druckband 18 des Basiskörpers 16 der Fig. 7 sind
an den Berührungspunkten 19 beispielsweise durch Verschweissung aneinander fixiert.
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Die Anordnung des Basiskörpers 16 und seine Verklammerung an den Baustahlmatten
der Tragwand 1 bzw. der Vorsatzschale 2 ergibt sich aus Fig. 2, die den montierten
Anker innerhalb der Sandwich-Anordnung in Seitenansicht zeigt.
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Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausgestaltung durchgreift ein bestimmte
Montage stab 7 immer nur die Schlaufe eines der beiden Bänder 17 bzw. 18, da die
Sinusfiguren der Einzelbänder der hier gezeigten Ausgestaltung um 1800 phasenversetzt
zusammengefügt sind. Die Anordnung des Basiskörpers 16 und seine Verklammerung an
den Baustahlmatten der Tragwand 1 bzlr. der Vorsatzschale 2 ergibt sich aus Fig.
2, die den montierten Anker innerhalb der Sandwich-Anordnung in Seitenansicht zeigt.
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Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausgestaltung sind die Sinusfiguren der
Einzelbänder phasengleich zusammengefügt, so daß die Montage stäbe hier immer durch
die Schlaufen beider Teilschenkel geführt werden können.
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Eine besonders vorteilhafte Form ergibt sich durch die phasengleiche
Zusammenfügung von nur zwei halbwellengroßen Teilschenkeln entsprechend der in Fig.
8 gezeigten Art, was in Fig. 9 nochmals separat dargestellt ist, wobei die Anzahl
der halbwellenförmigen Tragschenkel n = 1 ist. Durch die gegenseitige Fixierung
der Teilschenkel an ihren beiden Berührungspunkten 19 entsteht bereits ein räumlicher
Basiskörper, der sich durch einen einzigen Montage stab an eine Baustahlmatte anklammern
läßt, was ebenfalls in Fig. 9 dargestellt ist.
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Die mechanischen Eigenschaften der beschriebenen Sonderausgestaltu,ngn
entsprechen weitgehend den Eigenschaften des anhand der Fign. 1, 3 und 5 beschriebenen
Ankers.
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Zur Gewinnung einer höheren Festigkeit können die zunächst offenen
Enden der jeweils letzten Schenkel auch auf die vorletzte Faltung zurückgebogen
und an dieser fixiert sein, wodurch man eine geschlossene Schlaufe erhält. Auch
können die den Figuren 7 bis 9 entsprechenden Ausgestaltungen des Ankers für bestimmte
Anwendungsfälle aus Rund- oder sonstigem ProSilmaterial gefertigt sein.