DE2458750C3 - Verbindungskonstruktion für den Montagebau - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Verbindungskonstruktion für vorgefertigte Bauteile, insbesondere Stahlbetonbauteile, bei der eines der Bauteile, z. B. Stütze, einen Lagerkopf mit zum freien Ende hin kleiner werdenden Querschnitten aufweist, der in eine der Form des Lagerkopfs entsprechende Widerlageraussparung in einem anderen Bauteil, z. B. Platte, eingreift.

Verbindungskonstruktionen für Montagebauteile dieser Art sind bekannt. Die bekannten Lösungen zur Erzielung biegesteifer Verbindungen mittels punktförmiger Auflagerung von Bauteilen auf kegel- oder pyramidenstumpfförmige Köpfe erwiesen sich als ungünstig, da der Grad der damit erreichten Einspannung relativ gering ist. An der Verbindungsstelle auftretende Drehkräfte verursachen eine parallel zur Fuge wirkende, bauteillösende Kraft, die durch den Reibungswiderstand der Bauteile im Fugenbereich nur teilweise aufgenommen werden kann. Hierdurch sind die Grenzen des Wirkungsgrads in bezug auf eine biegesteife Verbindung aufgezeigt, da die Größe der für den Gleichgewichtszustand erforderlichen Reibungskraft nicht allgemeingültig angegeben werden kann. Als statisch günstig muß daher eine Auflagerl'orm betrachtet werden, bei der Reibungskräfte innerhalb der Fuge zur Kraftübertragung nicht herangezogen werden müssen, sondern nur zusätzlich die Tragfähigkeit der Verbindung bzw. deren Sicherheit vergrößern.

Ein weiterer Nachteil der konischen Elementaufiagerung liegt in der durch die Vertikallast erzeugten, horizontal gerichteten Spaltkraft, die je nach Neigung des Konizitätswinkels ein Vielfaches der V-Last betragen kann. Die Größenordnung der Spaltkraft ist mitbestimmend für die den Köcher umschließende Spiralbewehrung oder die Stärke der Mantelfläche einer Zapfen-Muffenverbindung oder die Größe der horizontal gerichteten Schubspannungen und berührt damit entscheidend konstruktive und wirtschaftliche Faktoren.

Die Erfindung setzt sich zum Ziel, eine Verbindungskonstruktion zu schaffen, die dem Kräftevcrlauf im Verbindungsbereich eher gerecht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fuge zwischen den beiden Verbindungselementen (Lagerkopf und Widerlageraussparung), im Querschnitt gesehen, zumindest teilweise entsprechend den Orthogonaitrajekiorien der Hauptspannungslinien im Fugenbereich gekrümmt verläuft. Die Lösung beruht auf der Tatsache, daß sich eine gekrümmte Fläche in Form und Lage so ausbilden läßt, daß ihre Neigung in jedem Punkt einer der beiden senkrecht aufeinanderstellenden Hauptspanniingslinien entspricht. Bildet man eine derart gekrümmte Fläche als Fuge zwischen Bauteilen aus, so ist eine statisch günstigere Auflagerform mit biegesteifer Verbindung gegeben. Je nach dem Zvveck der Verbindung, je nach statischer Beanspruchung, kann die räumlich gekrümmte Kontaktfläche am Fußpunkt, am Kopf oder an der Seite eines Bauteils als Auf- oder Widerlager ausgebildet sein. Auch die Spaltkraft wird etwas vermindert.

In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Verbindungskonstruktion in einer ersten Ausführungsförni in einem Längsschnitt,

F i g. 2 die Verbindungskonstruktion gemäß F i g. 1 in einem Querschnitt,

Fig. 3 eine weitere Verbindungskonstruktion in

einem Querschnitt,

Fig. 4 die Verbindungskonstruktion nach Fig. 3 in

einem Querschnitt,

F i g. 5 eine Fundamentausbildung im Schnitt, F i g. 6 einen Kragbalkenanschluß an eine Wand, F i g. 7 den Anschluß von zwei horizontalen Bauteilen, F i g. 8 den Anschluß von vier Bauteilen an ein

würfelförmiges Bauteil,

F i g. 9 bis 14 eine Konstruktion mit Deckelelementen

in der Untersicht, Horizontalschnitten und Ansichten, Fig. 15 ein rahmenartiges Stützelement in einer

Ansicht,

Fig. 16 ein scheibenartiges Stützelement in einer

Ansicht,

Fig. 17 bis 20 eine Verbindung von zellenartigen Bauteilen mit Stützen in verschiedenen Darstellungen,

Fig. 21 bis 25 weitere Ausführungsbeispiele von Verbindungskonstruktionen in Schnitten,

F i g. 26 ein Beispiel mit Hohlstützen,

F i g. 27 ein Detail der Verbindung gemäß F i g. 17 bis 20 im Schnitt und

F i g. 28 und 29 Details der Konstruktion nach F i g. 9

bis 14 im Schnitt.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Verbindungsstelle am Kreuzungspunkt zweier Bauteile 1 und 2, den Auflagerkopf 3 am Bauteil 1 sowie eine Fuge 4.

Das Bauteil 1 kann waagerecht, lotrecht oder auch schräg angeordnet sein. Das Bauteil 2 wird entsprechend angeordnet. Das Bauteil 1 kann statisch als Druck- oder Zugelement wirken.

Das Bauteil 2 kann z. B. horizontal angeordnet sein und z. B. eine Decken- oder Bodenplatte darstellen. Es kann auch z. B. vertikal angeordnet sein und z. B. eir Silo-Wandbauteil oder ein auf Erddruck beanspruchtes Wandteil darstellen.

Wahlweise kann die Fuge 4 zwischen den Bauteilen 1 und 2 trocken, gegebenenfalls mit einem vorgefertigter Fugenbauteil, z. B. Neopren, oder mit einer Mörtel- odei Kleberverbindung ausgebildet sein.

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Bauteil I gemäß der F i g. 1 mit dem zugehörigen Auflagerkopf 3 die Fuge gestrichelt. Die Querschnittsform des stützen den Bauteils 1 kann z. B. rund oder quadratisch sein.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Verbin dungskonstruktion, wie sie z.B. bei Stahlbeton-Fertig teilen im Mehrgeschoßbau verwendet wird. Hierbe stellen die lotrecht angeordneten Bauteile 5 und : geschoßweise gestoßene ^rtützende Bauteile dar; ihn Aussparung 6 im Kernbereich kann je nach Größe al senkrechter Versorgungsschacht dienen. Das waage

recht angeordnete Deckenbauteil 8 kann als Flächeniragwerk oder als gegliedertes LJnterzugtragwerk ausgebildet sein. Das als Stützelement dienende Bauteil 7 wird auf der Oberkante des ebenfalls als Stütze dienenden Bauteils 5 gelenkig aufgesetzt. Die Unverschieblichkeit in waagerechter Richtung wird im Beispiel durch ein Stahlrohr 11 bewirkt, das im Bauteil 5 fest verankert ist und mittels einer Vergußfuge 9 kraftschlüssig in das Bauteil 7 eingreift. Wahlweise können an den zu verbindenden Bauteilen 5 und 8 im Bereich der Fuge 4 einander gegenüberliegende Vertiefungen 10 ausgebildet sein, in denen der eingebrachte Fugenmörtel oder ähnliches wie eine Verdübelung wirkt.

F i g. 4 zeigt einen Horizontalschnitt durch das Bauteil 5 in der F i g. 3 mit einer Untersicht de:' Auflagerausbildung. Fig.5 zeigt einen Längsschnitt durch eine biegesteife Verbindung zwischen einem als Stütze wirkenden Bauteil 12 und einer Ortbetonfundamentplatte 13. Fig. 6 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Ortbetonwand 14 und ein horizontal angeordnetes, als Kragbalken wirkendes Bauteil 15, das durch eine Bolzenverbindung 16 angebunden ist.

Fig. 7 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein schachtartiges Bauteil 17, in das 2 einander gegenüberliegende, horizontal angeordnete Bauteile 18 eingreifen. Diese Bauteile 17 und 18 sind durch eine Schraubenverbindung 19 zusammengespannt.

Fig. 8 zeigt einen Horizontalschnitt durch ein würfelförmiges Bauteil 20. Vier horizontal angeordnete Bauteile 21 sind zueinander um jeweils 90 Grad versetzt. Sie sind durch eine Schraubenverbindung 19 zusammengespannt. Setzt man das Bauteil 20 in den Systemknotenpunkt eines räumlichen Skeletttragwerksystems, so lassen sich hiermit ein- oder mehrgeschossige Tragwerke in Skelettform erstellen. Diese Konstruktion ein ermöglicht eine biegesteife Verbindung in den sechs kartesischen Koordinaten des Raums. Das Bauteil 20 kann auch Kugelform haben, je nach Wahl des Fugenfüllstoffs sind alle vorgenannten Verbindungen wahlweise auch lösbar ausgebildet.

In Fig.9 ist die Untersicht eines Deckenelements dargestellt, das vorgefertigt ist und auf vier Stützelementen ein räumlich biegesteifes Tragwerk bildet. Die hierfür erforderlichen Verbindungskonstruktionen entsprechen den in den Fig. 1 und 3 dargestellten. Im Bereich 22 der Widerlageraussparungcn ist das rippenförmig gegliederte Deckenelement massiv ausgeführt. Die technischen und wirtschaftlichen Vorteile sind eine geringe Konstruktionshöhe, einfache Anschlüsse, Durchlaufwirkung infolge Kragarmausbildung sowie die kraftschlüssige Auflagerverbindung zwischen Dekken- und Stützelementen.

F i g. 10 zeigt analog zu F i g. 9 ein Deckenelement mit Dreipunktlagerung. Die Zwischenbauieile 23 können herkömmlich ausgeführt werden.

F i g. 11 zeigt in der Untersicht zwei Deckenelemente 24 mit Zweipunktlagerung, die in den Bereichen 22 massiv ausgeführt sind. Die Deckenelemente 24 dienen gleichzeitig als Auflager für die herkömmlichen Zwischenbauteile 25 und 26, die zumindest teilweise mit den Deckenelementen 24 biegesteif verbunden sind. F i g. 12 zeigt einen HuHzonialschniu durch F i g. 11, Die Kennzeichnung der Stützen durch 1, 5 bedeutet, daß diese wahlweise als Vollelement gemäß Fig. 1 oder als Hohlelement gemäß Fig. 3 ausgeführt sein können. Fig. 13 zeigt einen Schnitt durch das Deckenelement

24. Fig. 14 zeigt als Stützelement ausgebildete Bauteile 1 oder 5 in einer Ansicht.

In Fig. 15 ist ein rahmenartiges Stützbauteil dargestellt und in F i g. 16 ein scheibenartiges Stützbauteil.

Fig. 17 zeigt im Grundriß zwei zellenartige Geschoßbauteile 27 für Wohngebäude, wobei das Zellensystem relativ dünnwandige Böden und Decken aufweist (vgl. Teil 28 in der Fig. 18). Zwischen den schottenartigen Stütz- oder Wandbauteilen 29, die die Boden- und Deckplatten verbinden, ist eine Verstärkung 30 ausgebildet, in der die zugehörige Widerlageraussparung vorgesehen ist. Hierdurch ist auch bei dünnwandigen Böden oder Decken eine biegesteife Verbindung mit den Stützbauteilen gegeben. Die Geschoßbauteile 27 können gleichzeitig als Auflager für herkömmliche Zwischenbauteile 25 und 26 dienen, die ganz oder teilweise biegesteif mit dem Geschoßbaineil 27 verbunden sind. Fig. 18 zeigt einen Höhenschnitt durch Fig. 17 und Fig. 19 zeigt einen Höhenschnitt durch eine einzelne Geschoßzclle 27 sowie Fig. 20 ein Stützbauteil für ein Zwischengeschoß.

Fig. 21 zeigt z.B. einen Höhenschnitt durch eine Dachkonstruktion mit Einpunktabstützung. wobei das Stützelement und die Dachkonstruktion in ihrem Verbindungspunkt die erfindungsgemäßen Bedingungen aufweisen. Am Fußpunki wird das Stützbauteil in herkömmlicher Weise durch nachträglichen Verguß in einen Fundamentköcher eingespannt. Diese Dachkonstruktion kann auch eine punktförmig gestützte Hochstraße sein.

Die Fig. 22 und 23 zeigen punktförmig gestützte, lunnelartige Versorgungs- oder Verkehrsbauwerke. F i g. 24 zeigt ein terrassiertes Mehrgeschoß-Skelettbauwerk im Höhenschnitt. Es handelt sich um eine unicr/.iigsfreic Konstruktion mit veränderlicher Kragarmausbildung 31.

Fig. 25 zeigt z.B. einen Hö'.ienschnitt durch ein mehrgeschossiges Gebäude, an dessen auf herkömmliche Weise erstelltem Kernteil die stüizenartigen Bauteile 32 befestigt sind.

Fig. 26 zeigt einen Höhenschnitt durch die Achse eines Stützbauteils, das einen Versorgungsschacht aufweist. Am Fußpunkt 33 ist das Stützbauteil gelenkig, jedoch vertikal und horizontal unverschieblich auf dem Gründungskörper aufgelagert. Zur Erhöhung der Tragfähigkeit des Stützenbauteils im Bereich der unbewehrten Fuge zum Gründungskörper wird der Stützquerschnitt im unteren Bereich nicht als Hohlquer· schnitt, sondern geschlossen ausgebildet.

Zur Verbesserung der räumlichen Gebäudesteifigkeii ist im oberen Drittel des zweiten Geschosses dei Stützenstoß 34 ähnlich F i g. 3 ausgebildet. Die horizon tale Unverschieblichkeit wird durch das Stahlrohr Γ gewährleistet. Eine veränderbare lnstallationsversor gung der einzelnen Geschosse wird vom Zwischendach bereich aus vorgenommen.

F i g. 27 zeigt einen Höhenschnitt durch die Stützach se eines mehrgeschossigen Gebäudes mit den Teile gemäß den Fig. 17, 18, 19 und 20. Die Verbindung de Stützbauteils zum Gründungskörper 36 zeigt di erfindungsgemäße Ausbildung. Fig. 28 zeigt eine Querschnitt durch das in den F ig. 11 und 12 dargestellt System in dem Bereich des Zwischcnbauteils 25.

F i g. 29 zeigt einen Querschnitt durch dft» in de F i g. 11 und 12 dargestellte System mit der herkömm chen, biegesteifen Schlaufenverbindung 37 mit Ortb tonverguß.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verbindungskonstruktion für vorgefertigte Bauteile, insbesondere Stahlbetonbauteile, bei der eines der Bauteile, z. B. Stütze, einen Lagerkopf mit zum freien Ende hin kleiner werdenden Querschnitten aufweist, der in eine der Form des Lagerkopfs entsprechende Widerlageraussparung in einem anderen Bauteil, z.B. Platte, eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuge zwischen den beiden Verbindungselementen (Lagerkopf, Widerlageraussparung) im Querschnitt gesehen, zumindest teilweise entsprechend den Orthogonaltrajektorien der Hauptspannungslinien im Fugenbereich gekrümmt verläuft