DE2419949C2

DE2419949C2 - Bewehrtes Bauelement

Info

Publication number: DE2419949C2
Application number: DE2419949A
Authority: DE
Inventors: Walter 7100 Heilbronn Löhl
Original assignee: Kenngott & Co Kg 7100 Heilbronn De GmbH; Kenngott & Co Kg 7100 Heilbronn GmbH
Current assignee: Kenngott & Co Kg 7100 Heilbronn De GmbH
Priority date: 1974-04-25
Filing date: 1974-04-25
Publication date: 1982-11-11
Also published as: BE828251A; IT1032753B; FR2268919A1; GB1502317A; ES211758Y; ES211758U; AT373658B; DE2419949A1; ATA299675A; US4003450A; CH606682A5; JPS50144239A; NL7504935A

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauelement mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Derartige kleinere in den DIN-Normen als »Bauteile«, in der Patentklassifikation als »Bauelemente« bezeichneten Teile halben einerseits als konstruktives Teil eine Tragfunktion zu erftfiien und dienen andererseits zur architektonischen Gestaltung des Bauwerkes. Deshalb sollen sie auch aus Naturstein oder anderen Werkstoffen mit ähnlichen .Eigenschaften, wie z. B. Agglo-M armor oder ähnlichen Verbundwerkstoffen mit Natursteinbestandteilen, die wie Natursteine aussehen und als Blockwerkstoff in fester Form vorliegen, bestehen. Sie werden nicht verdeckt eingebaut und verputzt oder verkleidet, so daß an ihr Aussehen hohe Anforderungen gestellt werden. Solche Bauelemente werden insbesondere als Treppenstufen benutzt, wo sie oft besonders hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind und wo ganz besondere Sicherheiten gefordert wurden. Sie können jedoch auch für andere Zwecke, wie Podestplatten, sonstige Abdeckplatten, als Sturz für Maueröffnungen oder sonstiges ähnlich angeordnetes und belastetes Teil eingesetzt werden. Als Treppenstufen kommen sie insbesondere für solche Treppen infrage, die als offene Montage-Treppen bezeichnet werdea Bei diesen sind die Stufen durch Bolzen verbunden und sie werden einseitig gegen Verdrehung gesichert befestigt Die Bolzenverbindungen sind wenigstens im Bereich einer Schmalseite jeweils zwischen zwei Stufen bzw. zwischen der jeweils letzten Stufe und dem Boden oder Podest angeordnet Die Sicherung gegen Verdrehen erfolgt in bekannter Weise an einer Stützeinrichtung, wie einer Treppenhauswand oder sonstigen Gestellen oder Verstrebungen, Stabkonstruktionen oder dgl. Die Bolzen werden in der Regel mit einem Schraubkopf in eine in der Stufe verankerte Hülse eingeschraubt Es können jedoch auch im Bereich jeder Seite zwischen zwei Stufen zwei Verbindungsbolzen auf jeder Seite vorgesehen werden. Auch kann man zwischen den Stufen im Bereich der Enden Abstandsstücke fest einspannen, Diese Treppen sind dann im Überlappungsbereich miteinander starr verbunden und bilden bekannte wandfreie Treppenläufe. Diese waren bisher nicht mit massiven Marmorstufen auszubilden. Gleiches gilt für die Treppen, deren Stufen im Abstand von einer Treppenhauswand liegen und deren Stufen alle oder in gewissen Abständen mit Wandankern an der Wand abgestützt sind.

um einerseits Vertikalkräfte aufzunehmen und andererseits die Verdrehabstützung zu bilden. Bei solchen Treppen sind nicht nur die Stufen, sondern alle in ihrem Bereich liegenden anderen Tragelemente gleichartig zu gestaltea Dazu gehören die Podestplatten und dgl

Stand der Technik:

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 19 94 136 ist eine Treppe bekannt, bei der die Natursteinstufen von Tragstäben durchdrungen werden. Es geht dabei darum, wertvollen Naturstein einzusparen und die gesamte Tragfunktion den waagerechten Trägern zuzuweisen, zumal die verwendeten Natursteine nicht stark auf Biegung beansprucht werden können. Besonders nachteilig bei dieser Konstruktion ist, daS die Träger aus beiden Stirnseiten der Trittstufen herausstehen müssen, um das Traggerüst zu bilden.

Bei difiser Treppe hat man nicht erkannt, daß die für die praktische Verwendung infrage kommenden Natursteine infolge der Schichtablagerung bevorzugte Richtungen für die Biegefestigkeit und 3iegezugfestigkeit haben und daß gerade die Richtungen hoher Festigkeit mit den schon vorhandenen Längsbewehrungen zusammenfallen, während Querbewegungen völlig fehlen. Diese waren bei der bekannten Treppe auch nicht erforderlich, weil es sich nicht um erheblich auf Torsion belastete Stufen handelt und weil beim Brechen einer einzelnen Stufe nicht der ganze Treppenlauf herunterzufallen droht, denn die Bewehrungseisen jeder Stufe sind in die Treppenhauswand eingelassen, was einen beträchtlichen Montageaufwand bedeutet und außerdem den gesamten Trittschall unmittelbar in die steifen, tragfähigen und Schwingungen gut übertragenden Stützteile des Bauwerkes überträgt Diese Schrift enthält keinen Hinweis auf die Anbringung von Querbohrungen und Bewehrungea Sie konnte auch keine Anregung geben, weil sie von anderer Bauart ist und andere Belastungsund Konstruktionsvorschläge enthält In vielen Fällen wird jedoch ein Bauteil, insbesondere eine Treppenstufe gewünscht, bei der die Bewehrung nicht sichtbar in Erscheinung tritt

Die deutsche Offenlegungsschrift 16 83 539 schlägt hier eine Teillösung vor, bei der Stahlanker von Kragplatten von unten in Schlitze einseitig eingespannter Natursteinstufen eingelegt und dann in von unten eingebrachten Öffnungen verspannt werben. Diese Ausbildung erfordert einen sehr hohen Herstellungsaufwand und läßt an der Unterseite die Verstärkungskonstruktion sichtbar erscheinen oder erfordert besonders in die Schlitze eingesetzte Abdeckungen, die stets sichtbar sind und deshalb vom Abnehmer und Architekten oft nicht gewünscht werdea

Aus der DE-AS 10 21 998 ist eine freitragende, aus Einzelstufen aus Beton, aus Kunststein oder einer anderen geeigneten Masse zusammengesetzte Treppe bekannt, bei der in den Stufen eingebettete U-förmige Bügel vorgesehen sind, mittels deren stirnseitig herausragenden Enden die Stufen in entsprechenden in die Wand eingelassenen Elementen verankert werden. Solche U-förmigen Bügel stellen zwar eine Längs- und Querbewehrung dar, sie können jedoch, wie schon der Titel dieser Schrift sagt, nur in eine geeignete Masse, also eine bei der Herstellung nicht in fester Form vorliegende Beton- oder Kunststeinmasse eingebettet werden. Auch diese Schrift vermochte deshalb keine Anregung zu geben, wie man einen in fester Form vorliegenden Werkstoff mit Längs- und Querbewehrungen versehen kann. Ähnliche Bewehrungen sind auch ansonsten in der Bautechnik, beispielsweise bei vorgespannten Betonschwellen und Bauelementen bekannt, jedoch handelt es sich stets um Werkstoffe, die bei der Verarbeitung plastisch sind und eine beliebige Umformung von Bewehrungen gestatten.

Aus der DE-OS 14 34 075 ist ferner noch ein Verfahren zur nachträglichen bzw. zusätzlichen Bewehrung von aus Beton bestehenden Bauteilen bekannt, bei dem der zu bewehrende Betonteil in der Länge der einzulegenden Bewehrung mit Ausnehmungen versehen wird, in welche je ein Bewehrungseisen eingelegt und die verbleibende Höhlung mit einem kalthärtenden 18-sungs-und weichmacherfreien polymerisierbaren bzw. copolymerisierbaren Harz enthaltenden Kunstharzmörtel ausgefüllt wird. Das Verfahren, zu welchem insbesondere bezüglich seiner chemischen Bestandteile und der Bindung zwischen Beton, K'jnstharzmörtel und Eisen Ausführungen gemacht werden, ist vor allem für die Reparatur von Beton-Brücken, Beton-Platten auf Autobahnen und dgl. geeignet und «?bt dafür Lehren. Dabei ist vorgesehen, die Ausnehmungen einzufräsen. Auch bei diesem Verfahren ist die Einbringung der Bewehrungen nachträglich sichtbar, weshalb es für tragende Gestaltungselemente, wie kleine Natursteintreppenstufen oder dgL nicht infrage kommt Da bei Eisenbahnbrucken und Autobahnplatten auch nicht über die Länge der einzubringenden Bewehrungseisen Bohrungen von Stirnseiten eingebracht werden können, weil das Einbringen solcher Bohrungen besonders genau und ausreichend tief bohrende SpezialVorrichtungen und Spezialtechnologien erfordert, gibt auch diese Schrift keine Anregung, kleinere gestalterische Bauteile aus festem Werkstoff praktisch unsichtbar zu bewehrea

Zweck/Aufgabe:

In vielen Einsatzfällen werden zur Anpassung an sonstige Natursteinverkleidungen im Bauwerk oder wegen der Ausstattungswünsche der Bauherrn kleinere Bauelemente benötigt, die einerseits mit Sicherheit konstruktiv tragen und die entsprechende Belastungen aufnehmen müssen und andererseits jedoch allseits, auf jeden Fall an vier oder fünf Seiten, das Aussehen von unverändertem Naturstein haben sollen. Natursteine und selbst zuvor gebrochene Natursteinbrocken in Verbundwerkstoffen, deren Bauelemente aus größeren Blöcken herausgeschnitten sind, haben vielfach feine Haarrisse. Sie können deshalb ohne Bewehrung nicht als konstruktiv

so tragende Teile verwendet werden, insbesondere nicht für Treppen, bei denen die Stufen Bestandteil der Tragkonstruktion sind. Auch Bauteile aus anderen Werkstoffen, die aus Blöcken geschnitten werden, benötigen als konstruktiv tragende Teile eine Bewehrung. Bei Torsionsbeanspruchungen müssen Längs- und Querbewehrungen vorgesehen werdea Die Einbringung der Bewehrung darf die Kosten solcher Bauteile nicht wesentlich erhöhen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement der im Oberbegriff des Anspruches 1, erwähnten Art zu schaffen, daß eine einfache, in mehreren Richtungen wirksame Bewehrung aufweist, denn Einbringung nicht oder nur an untergeordneten Stellen erkennbar ist

Lösung:

Erfindungsgemäß sind die im Kennzeichen des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale vorgesehen. Weitere

Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen sind in den übrigen z. T. an sich bekannte Merkmale enthaltenden Ansprüchen behandelt und ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Vorteile:

Weil wenigstens eine Querbohrung vorgesehen ist, die mit den Längsbohrungen kommuniziert, kann eine einheitliche Bewehrung verwendet werden, die sich durch die Längsbohrungen und die Querbohrung erstreckt und es somit gestattet, auch Querbeanspruchungen mit Sicherheit aufzunehmen und dabei vor allem als Sicherheitsbewehrung im Bruchfalle zu dienen. Weil es sich zumindest im Hauptsichtbereich um Bohrungen und nicht um Schlitze handelt, ist die Einbringung der Bewehrung auch nicht zu sehen und das Bauelement hat das Aussehen von unverändertem Naturstein oder dgl. Die Bewehrung kann sich wenigstens teilweise an den Ecken, dort eingelegten Elementen oder an der Seitenwand der Querbohrung abstützen und so 2u eine unsichtbare Basis für die Abstützung der Bewehrung und die Aufbringung der besonders vorteilhaften, ggf. nur geringen Vorspannung bilden.

Bei mehreren Querbohrungen kann auch in Querrichtung eine Vorspannung aufgebracht werden. Bei vielen Bohrungen kann ein inneres räumliches Verstärkungswerk in den Naturstein od. dgl. eingebracht werden. Durch die Vorspannung werden auch feine Haarrisse zusammengedrückt Sie sind dadurch nicht mehr sichtbar und andererseits keine Quelle für größere Risse und Brüche.

Bei besonderen Anwendungsfällen können die Bohrungen oder Ausnehmungen auch an größeren nach dem Einbau nicht in Erscheinung tretenden Flächenstücken des Bauteils, wie der in oder vor der Treppenhauswand liegenden Stirnseite offen sein, wodurch die Einbringung der Ausnehmungen erleichtert wird. In der Regel werden die Bohrungen jedoch nur an einer Stirnseite offen seia Man bringt die Bohrungen jeweils von der Seite ein, an welcher die gegebenenfalls nachträglieh zu verschließende öffnung am wenigsten stört Die Längsbohrungen werden bei Treppenstufen deshalb von der Seite eingebracht, mit welcher die Stufe im eingebauten Zustand der Treppenhauswand zugekehrt ist Die Querbohrungen werden von der Rückseite der Stufen eingebracht

Die Bewehrung kann auf vielerlei Weise eingebracht werden, beispielsweise durch eine im Innern durch Abbrennstumpfschweißen zusammengefügte Stahlstabkonstruktioa Das erfordert einen besonderen Herstellungsaufwand. In «ielen Fällen, insbesondere dann, wenn nur zwei Längsbohrungen mit jeweils einer am Ende vorgesehenen Querbohrung für die Verstärkung ausreichen, ist es zweckmäßig, ein Stahlseil als Armierung einzuziehen und dieses entsprechend zu spannen. Es läßt sich leicht einfädeln und bringt ohne Schwierigkeiten die erforderliche Vorspannung auf. Bei mehr als zwei Bohrungen können gegebenenfalls in einer Bohrung auch zwei Stahlseile liegen, die sich am unteren Ende nach verschiedenen Seiten der Querbohrung erstrecken. Es können auch Stahlseile oder Stahlstäbe mit am inneren Ende vorgesehenen ösen verwendet werden, durch die jeweils in die Querbohrungen ein eingeführter Querstab eingreift Auch kann man Seilschlingen oder^an Seilen oder Stäben angebrachte oder ausgebildete Ösen an quer eingesteckten Hülsen abstützen. Solche Hülsen werden für die Anbringung der Abstandsbolzen bei bestimmten bekannten Treppenkonstruktionen benötigt Mit Spannschrauben und Muttern kann die Vorspannung leicht in der gewünschten Höhe aufgebracht werden.

Mit einer Kunststoffmasse können die Bohrungen voll ausgefüllt werden, so daß eine gute Verbindung und Haftung der Bewehrungseinlagen über die ganze Länge erzielt wird. Ferner werden kleine Poren ausgefüllt und die Kunststoffmasse stützt sich in diesen Poren oder Rissen ab. Außerdem schwinden die Kunststoffe beim Erhärten. Dadurch kann zusätzlich eine entsprechende Vorspannung aufgebracht werden, wie es auch im folgenden für die andere Art der Bewehrung noch ausgeführt werden wird.

Die Verwendung von Stahlstäben oder Seilen führt stets zu einer ganz besonderen Bevorzugung einer Spannrichtung, nämlich in Längsrichtung dieser hochtragfähigen Bewehrungen. Außerdem ist die Einbringung der Stahlbewehrungen bei der Herstellung verhältnismäßig aufwendig. Bei Verwendung der Merkmale des Anspruches 4 ergeben sich einerseits wesentliche Herstcllungsvorteile, weil die Glasseidenstränge oder Glasseidenrovings besser in die Bohrungen und um die Ecken geführt werden können. Man kann sie beispielsweise mit einem dünnen, leicht einzufädelnden Draht durch die entsprechenden Bohrungen ziehen und dann die Kunststoffmasse einführen, wobei sich wiederum die natürliche Schwindung der Kunststoffmasse in der Aufhängung einer entsprechenden Vorspannung bemerkbar macht

Auf das Einziehen und Einführen besonderer Armierungsstränge oder -stäbe kann jedoch ganz verzichtet werden, wenn gemäß Anspruch 5 eine Kunststoffmasse mit wirr verteilter, eingebetteter, geschnittener Glasseide oder Glasseidenkurzfasern vorgesehen wird.

Diese Stoffe können außerhalb des Bauteiles miteinander vermischt und dann mit Hilfe einer Presse eingepreßt werden, so daß sie die gesamten Hohlräume ausfüllen. Durch die Schwindung wird automatisch die Vorspannung aufgebracht Die Glasseidenfasern der entsprechenden Länge, bei Glasseidenkurzfasern nur ca. 1 mm, gegebenenfalls jedoch auch langer, etwa 10 bis 15 mm, führen zu einer wesentlichen Verstärkung des Kunststoffes, so daß dieser Verbundwerkstoff, zumal wenn er die Bohrungen voll ausfüllt, eine gegebenenfalls räumliche Verspannung und Bewehrung des ganzen Bauteiles ergibt, so daß ein Naturstein od. dgl. nunmehr ohne die Gefahr des Reißens auch bei Überlast als konstruktives Bauteil eingesetzt werden kann, ohne daß man von der Einbringung der Bewehrung mehr sieht als an den jeweiligen Stirnseiten kleine verschlossene öffnungen. Es ist nur wenig handwerkliche Arbeit erfo'ierlich. Selbst für wechselnde Formen ist leicht eine Serienfertigung durchzuführen, zumal nicht unterschiedlich lange Bewehrungsstäbe mit entsprechenden Gewinden versehen werden müssen oder unterschiedlich lange Seile mit entsprechenden Angriffsmitteln ausgestattet zu werden brauchen.

Die Kunststoffe sind nach dem jeweiligen Verwendungszweck auszuwählen. Dabei sind auch die Füllstoffe zu berücksichtigen, vor allem aber das Kompressionsverhalten des Werkstoffes des Bauelementes und das Schwindungs- und Dehnungsverhalten des eingefüllten Kunststoffes. Die aus Tabellen zu entnehmenden oder durch Versuche zu ermittelnden Werkstoffkennwerte sind dabei so abzustimmen, daß sich die gewünschte Vorspannung ergibt

Zweckmäßig werden gemäß Anspruch 6 die Längsbohrungen nur an einer Seite ausgeführt Diese Gestal-

tung zeigt nur an wenigen oder gar keinen von außen sichtbaren Stellen die Einbringung der Bohrung und läßt sich sowohl für die Stahlbewehrung wie für die Kunststoffglasseidenbewehrung gut verwenden, wobei die Einbringung auch sehr gut luftfrei erfolgen kann. Die Absätze nach Anspruch 7 können sowohl zur Abstützung der mit Schrauben arbeitenden Vorspannelemente als auch zur Abstützung der langen Kunststoffstränge dieneh, damit diese beim Schrumpfen einen guten Widerhalt finden. Die Rovingstränge kann man in der Verbreiterung entsprechend aufgewickelt einlegen. Wenn der Halt nicht reichen sollte, können Füllstücke für eine gute Verankerung sorgen.

Wenn sich ein Strang der Bewehrung gemäß Anspruch 8 durch zwei Längs- und zwei Querausnehmungen, gegebenenfalls in Form von Querbohrungen, erstreckt, so kann sehr gut ein in mehreren Richtungen hohe Kräfte und insbesondere auch Torsionskräfte aufnehmendes Bauteil geschaffen werden, weil sich nun bei solchen Bauteilen auch mit geringem Autwand eine Rechteck- oder Ringbewehrung verwirklichen läßt, die den Einsatz dieser Teile in einem Torsion aufbringenden, räumlichen Tragwerk gestattet Wenn das Bauelement gemäß Anspruch 9 ausgeführt ist, kann die eine Ausnehmung für die Stränge einfach von der Stirnseite eingefräst werden, weil dieses Ende im Bereich der Treppenhauswand liegend eingebaut wird. Der Herstellungsaufwand wird verringert Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung nach Anspruch 11, weil in diesen Ecken die schwierig einzubringenden Längs- und Querbohrungen zusammentreffen. Außerdem kann man dann in den Ecken Elemente vorsehen, in die man hohe Kräfte ohne Schwierigkeiten einleiten kana Diese Kräfte können dann unmittelbar auf die Bewehrung übertragen werden. Vor allem stützt sich die Bewehrung im Innern des Bauelementes selbst gut an solchen Elementen ab und vor allem werden Glasseidenfasern der Stränge an den Ecken nicht verletzt Derartige Elemente, wie Hülsen od. dgl., erstrecken sich zweckmäßig durch das ganze Bauelement Sie können aber auch einseitig eingesetzt nur bis kurz unter die eine Fläche geführt seia So können gut Bolzen od. dgl. angeschlossen werdea Die Ausgestaltung nach Anspruch 13 sichert, daß auch bei Toleranzen und beim leichten Verlaufen des Bohrers bei den langen Bohrungen mit Sicherheit ein gutes Einfädeln der Bewehrung und eine günstige Lage derselben sichergestellt sind

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert

Es zeigen

F i g. 1 einen Horizontalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Treppenstufe mit Stahlseilbewehrung;

F i g. 2 einen der F i g. 1 entsprechenden Horizontalschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles einer Treppenstufe mit Glasseidenroving;

F i g. 3 einen Vertikalschnitt längs der linie 3-3 durch die Treppenstufe nach Fig. 2;

F i g. 4 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Treppenstufe wobei die Stufe in einer Einfülleinrichtung für den Kunststoff dargestellt ist und die im eingebauten Zustand an sich horizontal liegende Ebene in die Vertikale geschwenkt ist;

Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Treppenstufe mit eingesetzten Hülsen;

Fig. 6 einen Vertikalschnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 einen Horizontalschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Treppenstufe mit 4 Hülsen,

welches für eine wandfreie Treppe bestimmt ist und in welcher die Schnittebene 6-6 wie zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel angegeben ist;

F i g. 8 die schematische Seitenansicht von drei Bauelementen in Form von Treppenstufen, zum Teil geschnitten;
F i g. 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 in F i g. 8 mit

ίο der Rückansicht der unteren Treppenstufen;

Fig. 10einen Schnitt längs der Linie 10-10 in F ig. 11 durch drei Bauelemente in Form von Treppenstufen einer praktisch wandfreien Treppe und
Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie 11-11 in Fig. 10

is mit Rückansicht der unteren Treppenstufen und Teilschnitt der Wand und eines weiter vorn liegenden Wandankers.

Die Treppenstufe 10 nach Fig. 1 besteht aus einem monolithischen Stück eines Natursteines, beispielsweise Marmor. Die nicht in den Fig. 1 und 2 erkennbare obere Fläche 1Oe und die ebenfalls nicht erkennbare untere Fläche 106 sind vollkommen geschlossen. Auch die der Treppenhauswand später abgewandte Stirnseite 11 ist geschlossen. Außerdem ist die vordere lange Stirnseite 12 vollkommen geschlossen. Von der später in die Treppenhauswand einzulassenden oder im Abstand von der Treppenhauswand vorzusehenden schmalen Stirnseite 13 sind im Abstand voneinander zwei zylindrische Bohrungen 14 und 15 eingebracht Die Bohrungen brauchen nicht unbedingt zylindrisch zu seia Mit den herkömmlichen drehenden Werkzeugen werden sie jedoch in der Regel als zylindrische Bohrungen eingebracht werden. Mit anderen Verfahren können gegebenenfalls jedoch auch andere Querschnitte für die Bohrangen gewählt werden. Die Bohrungen 14 und 15 enden im Abstand von der Stirnseite U und zwar in einer Querbohrung 16, die von der hinteren Stirnseite 17 der Treppenstufe bis zu der Längsbohrung 14 eingebracht ist und dort die Ecke 18 bildet Mit der Längsbohrung 15 wird die Ecke 19 gebildet Die Bohrungen 14 und 15 haben Erweiterungen 20, welche Absätze 21 bilden. In die Bohrungen 14,16 und 15 ist ein Stahlseil 22 eingefädelt Das Stahlseil ist an beiden Enden 23 und 24 mit Anschlußstücken 25 versehen. Diese haben Gewindezapfen 26, auf welche Muttern 27 aufgeschraubt sind, die sich unter Beilage von Unterlegscheiben 28 auf den Absätzen 21 abstützea Die Muttern 27 werden mit einem der gewünschten Vorspannung entsprechenden Drehmoment angezogen. Das Seil 22 bringt dann in Längsrichtung der Stufe und in dem der Bohrung 16 benachbarten Bereich auch in Querrichtung eine Vorspannunj auf den Naturstein auf, so daß das Bauelement — hier eine Treppenstufe — in verschiedener Weise hoch belastet und somit als tragendes Bauteil verwendet werden kann.

Die Bohrungen 14,15 und 16 können in den Räumen zwischen Seil und Seitenwänden mit einer Kunststoffmasse gefüllt sein, was jedoch nicht unbedingt notwendig ist Die Querbohrung 16 wird man in der Regel mit einem Stopfen 30 verschließen, der aus demselben Material besteht wie die ganze Stufe 10. Wenn es gewünscht wird, insbesondere wenn die Stirnseite 13 zu sehen ist, wird man auch die Bohrungen 14 und 15 im Bereich ihrer Erweiterungen mit Stopfen 31 verschlie-Ben. Die Stopfen werden zweckmäßig mit einem gleichfarbigen Klebstoff eingeklebt

Das Ausführungsbeispiel der F i g. 2 und 3 zeigt eine gleichartig gebohrte Treppenstufe 40, wobei ansonsten

gleiche Bohrungen und Wände sowie Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die vor und hinter der Schnittebene 3-3 liegenden Bohrungsbegrenzungen sind strichpunktiert dargestellt

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch kein Stahlseil, sondern ein Glasseidenroving in die Bohrungen 14, 16 und 15 eingezogen. Dabei handelt es sich um einen Glasseidenstrang, der aus Glasseidtnspinnfäden besteht, die in einer zweckmäßigen Anzahl annähernd parallel zu einem Strang zusammengefaßt sind, wobei nicht alle Spinnfäden die gleiche Länge zu haben brauchen. Auch könnte man eine andere Form eines Glasseiden- oder sonstigen Faserstranges mit entsprechender Festigkeit und Benetzungsfähigkeit für Kunststoff einziehen. In den Verbreiterungen 20 sind die Enden 42 des Glasseidenroving 41 so ausgelegt, daß sich eine gute Verankerung ergibt Gegebenenfalls kann der Glasseidenroving 21 dort auch eingekeilt werden. Wenn es die verarbeiteten Kunststoffe als zweckmäßig erscheinen iasscii, isi der Giasseiueriroving vor dem Einziehen mii einem entsprechenden Kunststoff vorgetränkt Den Glasseidenroving kann man zweckmäßig mit einem zuvor eingefädelten Draht in die Bohrungen einziehen. Da er gut beweglich ist, läßt sich diese Arbeit leichter ausführen als das Einfädeln eines Stahlseiles. Die den Glasseidenroving 41 umgebenden Räume in den Bohrungen 14,15 und 16 sind voll mit einem Kunststoff 43, insbesondere mit einem Polyesterharz, gefüllt, wobei dieser Kunststoff zweckmäßig so eingefüllt ist, daß beim Einfüllen alle Luft aus den Bohrungen verdrängt wird. Dazu wird man die Stufe oder das sonstwie gestaltete Bauelement mit den Längsbohrungen in die Vertikale geschwenkt aufstellen und den Kunststoff in eine Bohrung, beispielsweise die Bohrung 15 einfüllen, nachdem zuvor die öffnung 44 der Bohrung 16 mit dem Stopfen 30 verschlossen wurde. Der Kunststoff steigt dann unter Verdrängung aller Luft in der Bohrung 14 hoch und füllt die Zwischenräume gut aus, so daß er hochfest wird. Gegebenenfalls kann man die Luft auch absaugen, um Poren zu vermeiden, oder den Kunststoff durch die öffnung 44 einfüllen, wie es im nächsten Ausführungsbeispiel beschrieben werden wird.

Die Kunststoffmasse 43 welche vorzugsweise auf der Basis eines Zwei-Komponenten-Kunststoffes aufgebaut ist und insbesondere ein Polyesterharz sein kann, hat eine natürliche, beim Aushärten auftretende Schwindung. Diese führt dazu, daß die relativ langen Kunststoffglasseidenstränge in den Bohrungen 14 und 15 sich zu verkürzen trachtea Das Natursteinmaterial hat nur eine geringe Kompressibilität, so daß sich infolge der Schwindung eine Vorspannung ergibt Die Kunststoffglasseidenstränge werden dabei in den Erweiterungen 20 gut festgehalten und stützen sich im übrigen in der Bohrung 16 über die Ecken 18 und 19 ab, so daß ein vorgespanntes Bauteil entsteht Dabei sind das Schwindungsverhalten, die Dehnungseigenschaften des Kunststoffes und die Kompressionseigenschaften des jeweils verwendeten Natursteins oder sonstigen Materials aufeinander abzustimmen, damit die Kunststoffstränge nicht reißen, andererseits aber die gewünschte Vorspannung dauerhaft aufbringen. Gegebenenfalls kann man den Kunststoffen entsprechende Füllstoffe beimengen, z. B. Kreide oder Quarzsand, wodurch das Schwindungsverhalten beeinflußt wird. Wichtig ist auch, daß eine gute Benetzung zwischen dem Kunststoff und den Glasfasern einerseits und dem Kunststoff und dem Naturstein andererseits erfolgt Der Kunststoff tritt auch in Poren und Risse des Natursteins ein, füllt diese aus, verhakt sich dadurch in der Wandung und führt andererseits zum Verkleben kleiner Risse, wobei diese Risse auch noch beim Schwinden der Stränge aufeinander gepreßt und somit in ihrer ansonsten nachteiligen Wirkung auf das Bauelement gemildert werdca Polyesterharze bieten eine gute Verbindung mit den Verstärkungseinlagen und dem Naturstein, sind preiswert und haben ein günstiges Schwindungsverhaltea
Je nach dem Werkstoff des Natursteins, dem Einsatz-

to fall des Bauelementes und damit der auftretenden und von dem Bauelement und seiner Bewehrung aufzunehmenden Spannungen brauchen die Glasseidenrovings auch nicht in verbreiterten Bohrungen am Ende festgelegt zu werden, sondern können bei der Herstellung an diesen Enden einfach herausstehea Die überstehenden Enden werden nach dem Einfüllen und Aushärten des Kunststoffes dann gegebenenfalls abgeschnitten. Es können auch mehrere Bohrungen, sowohl Längsbohrungen als auch Querbohrungen, eingebracht und entsprechenu mii GiassciucnfCivings versehen üiiu urnln mit dem Kunststoff gefüllt werden, wenn die Form des Bauelementes das als zweckmäßig erscheinen läßt

Das Ausführungsbeispiel der F i g. 4 zeigt eine gleichartige Treppenstufe 50, die mit den gleichen Bohrungen versehen ist wie die Treppenstufe der beiden ersten Ausführungsbeispiele, jedoch zusätzlich mit den Bohrungen 51 und 52 beispielsweise versehen ist Bei diesem Ausführungsbeispiel sind keinerlei Stäbe oder Stränge in die Bohrungen als solche eingezogen, sondern es wird eine Kunststoffmasse 53 eingefüllt, die mit kurzen Glasfasern 54 gefüllt ist Dafür können vorzugsweise Glasseidenkurzfasern verwendet werden, wobei es sich um auf unbestimmte Länge um ca. 1 nun, anders als durch Schneiden verkleinerte und in Einzelfasern aufgespaltene Glasseidenspinnfäden oder auch auf bestimmte Länge geschnittene Glasseidenspinnfäden, sogenannte »geschnittene Glasseide«, handeln kann. Die Kunststoffmasse 53 mit den zuvor eingemischten Glasfasern 54 wird mit der beispielsweise dargestellten Preßvorrichtung 60 in die Bohrungen eingepreßt Dabei hat ein Zylinder 61 eine Düse 62, die an die öffnung 44 der Bohrung 16 angesetzt wird. Die Stufe stützt sie aufrecht auf den Auflagern 63 und 64 ab; der Druck wird von einem Gegenlager 65 aufgenommen. Eine Wegwerfpatrone 66 ist mit der Kunststoffmasse 53 gefüllt Ein Stempel 67 drückt auf die Wegwerfdruckplatte 68. Er wird beispielsweise mit Hilfe eines Pneumatikzylinders 69, der über die Leitung 70 mit Druck beaufschlagt wird, vorgeschoben, nachdem er mit einer Überwurfmutter 71 verriegelt wurde. So kann auch eine verhältnismäßig schnell aushärtende Masse eingefüllt werdea Die Füllung wird jeweils nach den zu füllenden Volumina der Bohrungen 14,15,16,51, 52 bestimmt So können Bauteile verschiedener Form und mit verschieden angeordneten und verschieden großen Bohrungen serienmäßig sehr schnell und preiswert mit einer guten Bewehrung versehen werdea Die Schrumpfung des Kunststoffes, welche im Zusammenwirken mit der Elastizität auf das jeweilige Natursteinmaterial od. dgl. abgestimmt ist, führt auch hier wieder zu einer Vorspannung des ganzen Bauteiles. Da keine Stränge eingezogen zu werden brauchen, kann man auch leicht ein räumliches Versträrkungswerk einbringen und mit der Bewehrungsmasse füllen. Die Füllung mit den Glasfasern führt zu einer Verstärkung, die der von Stahl recht ähnlich ist, jedoch viel leichter eingebracht werfen kann. Die Bewehrungen können bei größeren Bauelementen auch in mehreren Ebenen eingebracht werdea Es sind jeweils nur we-

nige iiiellen des Bauelementes mit den öffnungen der Bohrungen versehen und diese können leicht verschlossen werJen. Die Herstellung von selbsttragenden Bauelementen mit Naturstein-Aussehen ist wesentlich einfacher als wenn man tragende Kerne mit Natursteinplatten abdeckt oder in eine Schale aus Natursteinplatten einen tragenden Kern einbringt.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 zsigt eine Treppenstufe, die derjenigen des Ausführungsbeispieles nach den F i g. 2 und 3 ähnlich ist Gleiche Teile bzw. Flächen und Bohrungen sind mit gleichen Bezugszeichen versehen wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen. Die Treppenstufe ist hier im ganzen mit 75 bezeichnet. Sie unterscheidet sich vor allem in zweierlei Hinsicht von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen. Einerseits sind Hülsen 76 vorgesehen und andererseits ist in die der Wand zugekehrte Stirnseite 13 anstelle einer Bohrung ein sich über die ganze Länge der Seite 13 erstreckender Schlitz 78 eingearbeitet In diesen sind dip F.ndpn Ai a ijnH 41 b hineingelegt, se daß sis sich, wie sche/natisch dargestellt, überlappen, wobei die fasrigen Enoan in der Natur eine etwas andere Gestalt einnehmen können, als sie hier nur schematisch dargestellt werden konnte. Auch der Schlitz 78 mit den Enden 41a und 41ödes Glasseidenroving 41 ist mit der Kunststoffmasse 43 gefüllt So ist auch an diesem Ende eine Querbewehrung vorgesehen. Die Stufe kann deshalb sehr hohen Torsionsbelastungen ausgesetzt werden, ohne zu reißen.

Derartige Treppenstufen wsrden oft für Treppen eingesetzt, bei denen die einzelnen Stufen untereinander durch Abstandsbolzen verbunden sind. Diese werden zum Höhenausgleich und zur guten Verankerung und Überleitung der Kräfte in Hülsen eingeschraubt Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement ist es nun in sehr einfacher Weise möglich, die Hülsen mit der Bewehrung zu verbinden. Dazu werden von der oberen Fläche 10a bis zur unteren Fläche 106 durchgehende Bohrungen 80 im Bereich der Ecken, in denen die Bolzen einzuschrauben sind, eingebracht Der Durchmesser dieser Bohrungen 80 sollte größer sein als der Durchmesser der Bohrungen 14,15 und 16. Einerseits ist das wegen des Hülsenquerschnittes und der Unterbringung des Glasseidenrovings 41 und des Kunststoffes erforderlich und andererseits werden dadurch Toleranzen, die beim Einbringen der langen Bohrungen 14 und 15 oft unvermeidbar sind, ausgeglichen. Zweckmäßig werden die Bohrungen 80 so gelegt, daß ihre Achsen A sich mit den Achsen Ader Bohrungen 14 und 15 schneiden, während die Bohrungen 80 bezüglich der Querbohrung 16 so gelegt sind, daß die Innenkante 82 der Bohrung 16 bei eingebauten Hülsen 76 eine Tangente an die Außenfläche der Hülsen bildet und der Glasseidenroving somit tangential anliegt Durch diese Lage der Bohrungen und Hülsen und des Glasseidenroving od. dgl. werden nicht nur die erwähnten Vorteile bezüglich der Herstellung erzielt, sondern auch eine gute und innige Verbindung der die Hauptkräfte aufnehmenden Teile gewährleistet, wenn der Kunststoff nach Einsetzen der Hülsen und Einfädeln des Rovings eingebracht und ausgehärtet ist In die Hülsen 80 können in an sich bekannter Weise die Abstandsbolzen 84 eingeschraubt sein. Die Hülsen können auch in anderer Weise ausgebildet werden, je nach dem Einsatzfall und dem verwendeten Werkstoff.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 ist in seinem in den Zeichnungen unten liegenden, an der Treppe das freie Ende darstellenden Teil genauso ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, weshalb auch die Fig. 6 beiden Ausführungsbeispielen gemeinsam Lt Hier sind jedoch im Bereich der Stirnseite 13 ebenfalls Hülsen 76 in gleicher Weise eingebaut und angeordnet wie am anderen Ende der Stufe, nur ist auch hier eine bis auf die Einführöffnung 44 allseits geschlossene Bohrung 52 vorgesehen, welche jedoch nahe an die Stirnseite 13 verlegt ist Der Glasseidenroving is» in dieser Bohrung mit seinen Enden 41a und 416 Überlappt Alle Bohrungen sind, wie vorher beschrieben, mit Kunststoff gefüllt

ίο und gegebenenfalls mit Stopfen 30 verschlossen. Es ergibt sich so ein hervorragend längs- und querbewehrtes Bauelement, in dessen vier Ecken ein einwandfreier Anschluß von Verbindungsbolzen oder sonstigen Kräfte einleitenden Teilen möglich ist Eine solche Treppenstufe kann besonders gut bei sogenannten wandfreien Treppen verwendet werden, bei denen die Stirnseiten 13 im Abstand von der Treppenhauswand liegen, so daß keine Wandeinbindung der ganzen Stufe erforderlich ist Je nach Ausbildung der Treppenkonsirukiicn werden gegebenenfalls Wäfiüuiiker vorgesehen. Ein solches Bauelement 88 kann Bestandteil eines räumlichen Tragwerkes sein und dabei alle auftretenden Längs- und Querbeanspruchungen, vor allem aber auch Torsionsbeanspruchungen gut aufnehmen. Es ist deshalb als konstruktiv tragendes Bauteil geeignet

Die erläuterten Bauelemente eignen sich besonders als Treppenstufen und gegebenenfalls Treppenpodeste, da bei vielen heute verwendeten, besonders ansprechenden und gut vorzufertigenden Treppen hohe Beanspruchungen, insbesondere Torsionsbeanspruchungen auftreten und bei diesen unter 45 Grad zur Vorder- oder Hinterkante der Stufe liegende schiefe Hauptzugkräfte auftreten, die aufgenommen werden müssen, weshalb in Treppenstufen nicht nur Längsbewehrungen, sondern auch Querbewehrungen eingesetzt werden müssen, was bei solchen bekannten Treppenstufen nicht möglich war, die aus einstückigen Blöcken bestanden, die aus Naturstein oder sonstigen größeren Werkstoffen herausgetrennt waren. Diese besonderen Belastungsverhältnisse treten vor allem an den folgenden behandelten Treppen auf, die jedoch in vielerlei Weise noch abgewandelt werden können.

Die Fig. 8 und 9 veranschaulichen eine besonders vorteilhafte Anwendung erfindungsgemäßer ~?auelemente, wie sie insbesondere anhand der F i g. 5 ur.a 6 erläutert worden sind. Dabei sind nur drei Treppenstufen 75 dargestellt, die wie zuvor beschrieben im Innern ausgebildet sein können. Sie sind mit ihren Enden 91 einseitig mit nur geringer Tiefe T in die Treppenhauswand 94 eingelassen und in dieser gegen Verdrehung gesichert befestigt An ihren freien Enden 95 sind sie mit Hilfe der schon in Fig. 6 dargestellten Verbindungsbolzen 84 oder anderer ähnlicher Verbindungsbolzen aus hochwertigem Stahl verbunden. Diese werden zweckmäßig in Gewindehülsen in der jeweils oberen Stufe von unten her eingeschraubt und in der jeweils unteren Stufe mit Hilfe von Muttern 96 in entsprechenden Durchgangshülsen festgespannt, wie es für aus anderen Werkstoffen aufgebaute Treppen bekannt ist Diese Treppenstufen sind sehr hoch auf Torsion beansprucht, weil die Abstützung am einen freien Ende über die Bolzen und die Einspannung an der Treppenhauswand oder einer anderen entsprechenden Einrichtung eine besondere dem räumlichen Tragwerk entsprechende Belastung mit sich bringt

Die Fig. 10 und 11 veranschaulichen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Treppe, bei der die Bauelemente 88 nach F i e. 7 als Trpnnpnetnfon mnmtaht ^i^A

die Ober die Bolzen 84 miteinander verbunden sind. Zum Unterschied vom zuvor behandelten Ausführungsbeispiel liegen die inneren seitlichen Stirnflächen 13 im Abstand von der Treppenhauswand 94, wie es in F i g. 11 veranschaulicht ist Nur unter einzelnen Stufen sind in die Wand 94 eingelassene Wandanker 98 vorgesehen, die mit den Bolzen 84 verschraubt sind, wie es für aus anderen Werkstoffen ausgebildete Treppenstufen bekannt ist An jeder Seite der Treppe ist also eine Bolzenreihe vorgesehea Auch bei diesen Treppen ergeben sich recht hohe Belastungen für die Treppenstufen, so daß aus Naturstein, wie Marmor oder anderen Werk-

stoffen, die keine innere Bewehrung haben, herausgeschnittene Platten nicht ohne Bewehrung verwendet werden könntea Die erfmdungsgemaß eingebrachte Bewehrung gestattet es für die ansprechenden Treppen

s nun auch Werkstoffe zu verwenden, die bisher nicht oder nur mit besonderem großen Einsatz verwendet werden konntea Die Herstellungskosten lassen sich in günstigen Grenzen halten. Die erfindungsgemäßen Bauelemente können jedoch auch in andersartig aufgebau-

ten Treppen oder sonstigen ähnlichen Einsatzfällen verwendet werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1, Konstruktiv tragendes gestalterisches kleines Bauelement, vor allem Treppenstufe, insbesondere für offene Montagetreppen, deren Stufen durch Bolzen verbunden und einseitig gegen Verdrehung gesichert befestigbar sind, Podestplatte, Abdeckplatte, Sturz oder dgL, aus Naturstein oder ähnlichem in fester Form vorliegendem Werkstoff, welches in Längsrichtung wenigstens zwei mit Bewehrungen versehene Bohrungen aufweist, dadurch gekennzeichnet,

daß sich jeweils zwischen zwei Längsbohrungen (14, 15; 51) wenigstens im Bereich ihrer im Abstand von der einen Endfläche (11) des Bauelementes (10, 40, 50, 75, 88) liegenden Enden eine Querbohrung (16, 52, 78) befindet, die mit einer Bewehrung versehen ist, und

daß die Bewehrungen (22,21; 53,54) der Längsbohrungen (H i5; 51) und der Querbohrungen (16, 52, 7S) verbunden sind.

Z Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung (22,41; 53,54) vorgespannt ist

3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung mit wenigstens einem Stahlseil (41) oder Stahlstäben gebildet ist

4. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung wenigstens ein in Kunststoffmasse (43) eingebetteter Glasseidenstrang oder G'asseidenroving (41) oder dgl. ist

5. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit wirr verteilter geschnittener Glasseide oder Glasssidenkurzfasern (54) gefülltes Kunstharz (53) als Bewehrung sich ununterbrochen durch die Längsbohrungen (14,15,51) und die Querbohrungen (16,52) erstreckend vorgesehen ist

6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 —5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrungen (14,15,51) sich nur von der einen Stirnfläche (13) bis zur der letzten Querbohrung (16) vor der gegenüberliegenden Stirnfläche (11) erstrecken.

7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrungen (14, 15) an ihren an der Stirnseite (13) liegenden Enden Erweiterungen (20) mit Absätzen (21) aufweisen, auf denen sich die Bewehrung (22,41; 53,54) abstützt

8. Bauteil nach einem der Ansprüche 1—7, da durch gekennzeichnet, daß sich ein durchgehender Strang der Bewehrung (41) durch zwei Längsbohrungen (14,15) und zwei Querbohrungen oder Querausnehmungen (16,52,78) erstreckt

9. Bauteil nach einem der Ansprüche 1—8, dadurch gekennzeichnet, daß an der einen Stirnseite (13) eine Ausfräsung (78) vorgesehen ist, in welcher die Enden (4Ie₁ 416) des Bewehrungsstranges (41) liegen.

10. Bauelement nach einem der Ansprüche 1—9, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrungen (16,52) sich nur von der einen seitlichen Stirnfläche (17) bis zu der der gegenüberliegenden Stirnfläche (12) am nächsten liegenden Längsbohrung (14) erstrecken und die Eintrittsstellen (44) mit Stopfen (30) aus dem gleichen Naturstein oder dgl. wie das ganze Bauelement verschlossen sind.

11. Bauelement nach einem der Ansprüche 1—10, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kreuzungs-oder Eckpunkte der Längs-und Querbohrungen (14,15; 16; 52, 78) normal dazu verlaufende Bohrungen (80) angeordnet sind, in denen Hülsen (76) oder dgL vorgesehen sind, um die die Bewehrung (41) herumgeführt ist und welche ggf. mit in die Kunststoffmasse eingebettet sind.

12. Bauelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (80) wesentlich größer als die Längs- und Querbohrungen (14, 15; 16) sind und sich durch die gesamte Dicke des Bauelementes (75,88) erstrecken.

13. Bauelement nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrungen (14, 15) zentrisch (A, B) auf die großen Bohrungen (80) geführt sind, während die Querbohrungen (16) tangential zu den äußeren Hülsenkanten liegen.