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Betonträger
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Betonträger mit- vorgespannter
oder schlaffer Bewehrung, der im wesentlichen bei der Herstellung von Verbundkonstruktionen
als Zuggurt verwendet werden soll.
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Verbundkonstruktionen, die aus einem vorgefertigten Zuggurt und einer
auf diesen als Druckzone aufgebrachten Ortbetonergänzung zusammengesetzt werden,
sind bereits bekannt und werden insbesondere für den oberen Abschluß von Tür--und
Fensteröffnungen, für Balken- und Deckenkonstruktionen, für Flächentragwerke oder
dergleichen eingesetzt.
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Wegen der längs der Fuge zwischen Fertigteil und Ortbeton auftretenden
horizontalen Schubkräfte und der dadurch tiervorgerufenen Schubbruchgefahr wurde
es bisher in den meisten Fällen für erforderlich gehalten, den vorgefertigten Zuggurt
mit der an der Baustelle aufgebrachten Betonergänzung zu verbügeln.
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Eine solche Verbügelung ist trotz des dadurch bedingten technischen
und finanziellen mehraufwandes allgemein vorgeschrieben, da die Fachwelt auf diesem
Gebiet auch heute noch überwiegend der Auffassung ist, daß die Fuge zwischen Zuggurt
und Ortbeton immer der schwächste Teil einer derartigen Verbunokonstruktion ist,
und daß deshalb zusammengesetzte Querschnitte nur eine sehr geringe Schubkraft aufnehmen
können, wenn nicht besondere maßnahmen ergriffen werden und beispielsweise eine
Schubbewehrung in Form der erwähnten Verbügelung vorgesehen wird.
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Zur Tragfähigkeit zusammengesetzter Querschnitte wird neuerdings auch
die Auffassung vertreten, daß sich die von einer Verbundkonstruktion aufnehmbare
Schubkraft bei einem höheren Bewehrungsgrad oder einer höheren Vorspannung der Längebewehrung
des Zuggurtee erheblich vergrößert.
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Bei geringeren Stützweiten, wie z.B. bei Tür- und Fensterstürzen wurden
aufgrund von Versuchen durch die Richtlinien
für Flachstürze auch
bsreits Bauteile ohne Verbügelung zugelassen. Zur theoretischen Begründung zog man
die bei diesen steifen Bauteilen mit kleiner Schlankheit ( 3) vorhandene bessere
Haftung zwischen Zug gurt und Ortbeton heran. Die richtigen Zusammenhänge wurden
dabei jedoch nicht erkannt und auch nicht genutzt. Dies veranschaulicht die bisherige
Auffassung des Standes der Technik, nach welcher eine Verbugelung als Schubbewehrung
bei Balken größerer Spannweite mit zusammengesetzten Querschnitten für unbedingt
erforderlich gehalten wurde.
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In dieser Richtung bewegten sich auch bekannte Überlegungen und Untersuchungen,
mit welchen ein Zusammenhang und eine Beziehung zwischen der Schubtragfähigkeit
eines zusammengesetzten Querschnittes und der Längsbewehrung des verwendeten Zuggurtes
hergeleitet werden sollte.
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Diese Umstände wirkten sich auch ungünstig auf die erstellung und
Ausbildung bekannter vorgefertigter Betonträger aus, bei deren Fertigung bisher
neben einer je nach Anwendung schlaffen oder vorgespannten Längsbewehrung gewöhnlich
auch Stahlbügel für die Schubbewehrung vorgesehen wurden.
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Wesentliche Nachteile derartiger Betonfertigteile bestehen neben einem
aufgrund dieser zusätzlichen Verbügelung höheren Gewicht vor allem auch darin, daß
die aus der Oberfläche der Fertigteile vorstehenden Bügel auch die Lagerung und
den
Transport solcher Teile aufgrund des dadurch bedingten größeren Platzbedarfs erschweren.
Diese Nachteile fuhren im Ergebnis zu einer merklichen Erhöhung der Baukosten.
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Der Erfindung lag nunmehr die Aufgabe zugrunde, bei vereinfachter
Herstellung vorgefertigter Betonträger deren Transport- und Lagerfähigkeit zu verbessern
und das Einbauverfahren sowie die Herstellung zusammengesetzter Querschnitte zu
vereinfachen und zu verbilligen und dabei gleichzeitig unter möglichst weitgehender
Einsparung einer Schubbewehrung die jeweils erforderliche Tragfähigkeit des Gesamtquerschnittes
sicherzustellen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein vorgefertigter' Betonträger erfindungsgemäß
so ausgeführt, daß er in seiner oben liegenden Seite eine sich in LHng8richtung
erstreckende, mittig angeordnete Aussparung aufweist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mit weiteren Aussparungen
sind dann in der Oberseite des erfindungsgemäßen Betonträgers mehrere Aussparungen
vorzugsweise gleicher Länge und in gleichmäßigen Längsabständen vorgesehen.
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Eine andere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist durch ein U-förmiges
Querschnittsprofil gekennzeichnet, wobei sich die erfindungsgemäß vorgesehene Aussparung
über die gesamte
Trägerlänge erstreckt.
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Die erfindungsgemäßen Betonträger können vorteilhaft einfach auf längeren
Bahnen mit durchgehender einheitlicher Bewehrung in Serie hergestellt werden, wobei
diese Bahnen nach dem Erhärten in Abschnitte gewünschter Länge geschnitten werden.
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Die Ausbildung der erfindungsgemäß vorgesehenen Aussparungen bei der
Serienfertigung erfindungsgemäßer Retonträger erfolgt dabei im Rahmen der Erfindung
vorteilhaft einfach mit Hilfe von Formeinsätzen, die auf dem Schalboden der Fertigungsbahnen
je nach Ausführungsform in den gewünschten Abständen oder durchgehend beispielsweise
mit seitlichen Abstandselementen aus Beton fixiert werden. Diese Abstandselemente
bilden dann einheitliche Bestandteile der fertigen Träger. Ein besonderer Vorteil
dieses Fertigungsverfahrens, in welchem die beim Einbau oben liegende Seite der
erfindungsgemäßen Betonträger nach unten gekehrt ist, liegt darin, daß eine aufwendige
Befestigung der Formeinsätze für die vorgesehenen Aussparungen entfallen und damit
verbundene mehrkosten eingespart werden.
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Die erfindungsgemäß vorgesehenen Aussparungen führen zu einer Gewichtsersparnis
der Betonfertigteile, deren Transprt dadurch einfacher und billiger wird. Der Fortfall
über
stehender Querbügel verringert außerdem den raumbedarf und
führt somit zu weiteren Vorteilen beim Transport und bei der Lagerhaltung der erfindungsgemäßen
Betonträger.
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Die erfindungsgemäßen Aussparungen führen aber darüber hinaus auch
beim Einbau der Betonträger zu wesentlichen Vorteilen, da durch diese Aussparungen
praktisch eine Verdübolung mit der Ortbetonergänzung erreicht wird.
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Diese bei Verwendung erfindungsgemäßer Betonträger erzinlto Verdübelung
gestattet die Herstellung von Verbundkonstruktionen mit hoher Tragfähigkeit unter
Einsparung einer Verbügelung als Schubbewehrung auch bei größeren Stützweiten als
dies bisher möglich war.
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Die erfindungsgemäßen Betonträger können ater unter Fleitzehaltung
der genannten Vorteile auch dann eingesetzt werden, wenn die geltenden Bestimmungen
eine Schubbeehrung erfordern. In diesem Falle besitzen die Aussparungen einen weiteren
wesentlichen Vorteil, da sie ohne sonst zusätzliche Maßnahmen eine sichere Fixierung
einer beispielsweise in Form eines Bewehrungakorbes auf der Baustelle eingesetzten
Schubbewehrung ermöglichen, bevor die örtliche Ergänzung aufgebracht wird.
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Ferner kann aufgrund der auch hier durch die Aussparungen
erzielten
Betonverdübelung der zusätzliche Verbügelungsaufwand sehr niedrig gehalten werden.
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Im übrigen wird beim Herstellen einer Verbundkonstruktion erfindungsgemäß
so vorgegangen, daß die unter weitgehender Einsparung einer Schubbewehrung aufgebrachte
Ortbetonzone bei einem vorgegebenen Längsbewehrungsgrad des als Zuggurt verwendeten
Betonfertigteiles so bemessen wird, daß der Gesamtquerschnitt der fertigen Verbundkonstruktion
eino höhere Festigkeit gegen Schubbrüche als gegen Biegebrüche aufweist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Grundgedanken, daß die
erforderliche Tragfghigkeit eines zusammengesetzten Querschnittes dadurch gewährleistet
werden kann, daß die Sicherheit des Trägers gegen einen Schubbruch größer gemacht
wird als die Sicherheit gegen Biegebrüche. Dadurch ist erfindungsgemäß in jedem
Fall sichergestellt, daß ein sämtlichen bisherigen Überlegungen zugrundeliegender
Schubbruch gar nicht mehr auftreten kann.
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Dieser Gedanke wird bei der praktischen Ausführung der Erfindung im
wesentlichen dadurch verwirklicht, daß die auf den Cesamtquerschnitt der herzustellenden
Verbundkonstrul<-tion bezogene Längsbewehrung des Zuggurtes entgegen der bisherigen
Auffassung nicht sarker, sondern in einem solchen
maße schwächer
gewählt ist, daß die Festigkeit des Gesamtquerschnittes gegen die sich insbesondere
in der Fuge Ztt schen Zuggurt und Ortbetonergänzung auswirkenden Schubbelastungen
höher ist als die Biegsbruchfestigkeit. Dadurch ist sichergestellt, daß vor Erreichen
der BiegetragfhigRit in keinem Falle eine kritische Schubbeanspruchung auftreten
kann.
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Eine Schubbewehrung in Form einer Verbügelung, durch die der Zug-
und Druckgurt zusammengehalten werden, wird also bei erfindungsgemäß zusammengesetzten
Querschnitten, soweit sie nicht ganz wegfällt, in jedem Falle weitestgehend ein
gespart. Der hierfür sonst erforderliche technische und finanzielle Mehraufwand
wird somit in vorteilhafter Weise erheblich verringert oder eingespart. Ferner wird
dadurch der Einbau der erfindungsgemäßen Verbundkonstruktion beträchtlich erleichtert,
wobei durch die erfindungsgemäße Dimensionierung des zusammengesetzten Quarschnittes
geährleistet ist, daß sämtliche bis zum Erreichen der Biegetraqfähigkeit auftretenden
Schubkräfte sicher aufgenommen werden.
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Die Verwendung erfindungsgemäßer Betonträger ermöglicht dabei eine
besonders wirtschaftliche Ausführung des erfindungsgemäaen Verfahrens, da diese
Träger beim Einbau keine besondere Schalung erfordern und damit eine erhebliche
Kosteneinsparung
bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbundkonstruktion
ermöglichen.
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Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Anspruchsmerkmalen
sowie aus der nachfolgenden neschreibung und der Zeichnung, in welchen vorzugsweise
unter Verwendung erfindungsgemäßer Betonträger in einem erfindungsgemäßen Verfahren
ausgeführte Verbundkonstruktionen beispielsweise erläutert und dargestellt sind,
Dabei zeigen s Fig. 1 und 2 einen teilweisen Längsschnitt und einen Uunrschnitt
einer erfindungegemäßen Verbundkonstruktion, Fig. 3 und 4 einen teilweisen Längsschnitt
und einen orschnitt eines gegenüber Fig. 1 geringfügig abgewandelten erfindungsgemäßen
Betonträger8, Fig. 5 und 6 einen teilweisen Längsschnitt und einen c;luerschnitt
durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betonträgers, Fig. 7
eine geschnittene Teilansicht einer unter Verwendung von Betonträgern gem. Fig.
5 und 6 ausgeführten Deckenkonstruktion und Fig, 8 einen Querschnitt einer weiteren
Verbundkonstruktion mit einem gegenüber Fig. 5 - 7 etwas abgewandelten erfindungegemäßen
Fetonträger.
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Eine in Fig. 1 und 2 gezeigte Verbundkonstruktion ist aus einem im
wesentlichen balkenförmigen Zuggurt 10 und einer örtlichen Betonergänzung 12 zur
Aufnahme der Biegedruckkräfte zusammengesetzt. Diese in Fig. 1 nur in halber Länge
dargestellte Verbundkonstruktion dient beispielsweise zum oberen Abschluß einer
Fensteröffnung und ist, wie bei 14 beispielsweise angedeutet, an beiden Enden abgestützt.
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Der Zuggurt 10 besteht vorzugsweise aus einem erfindungsgemäßen vorgefertigten
Betonträger, der in seiner oben liegsriden Seite beispielsweise zwei sich in Längsrichtung
erstrokkende mittig angeordnete Aussparungen 16 aufweist, von welchen in der Darstellung
nur eins sichtbar ist. Die vorgespannten oder schlaffen Längebewehrungedrähte des
vorgefertigten Zuggurtes sind mit 18 bezeichnet.
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Die in die Aussparungen 16 des Betonträgers eintretenden Teile der
Ortbetonergänzung sorgen für eine Verdübelung in der Trennfuge und damit für eine
wesentlich höhere Schubfestigkeit. Eine zusätzliche Schubbewehrung in Form einer
Verbügelung kann daher nach der Erfindung auch noch bei Stützweiten in einer Größenordnung
von etwa 10 m entfallen.
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Zur Tragfähigkeit der erfindungsgemäßen Verbundkonstruktion trägt
auch wesentlich die bei erfindungsgemäßer Herstellung vorgesehene, auf den wirksamen
Gesamtquerschnitt b h bezogene Bemessung der Längebewehrung 18 bei, die so gewählt
ist,
daß die Festigkeit des Gesamtquerschnittes der fertigen Verbundkonstruktion gegen
Schubbrüche höher ist als die Festigkeit gegen Biegebrüche. Diese Bedingung kann
durch richtige Bemessung der Höhe der Ortbetonergänzung sehr zuverlässig erfüllt
werden.
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Bisherige Erprobungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen, daß
der Bewehrungsgrad µ.ßs vorzugsweise in einer Größenordnung von etwa # 35 liegt.
In dem Ausdruck für den Bewehrungsgrad ist A; = Fe das Verhältnis von Querscl0ni
r, 3-b.h fläche der Längsbewshrung des Zuggurtes zum Gesamtquerschnitt der Verbundkonstruktion,
während 5 die Streckgre me bzw. die technische Dehngrenze des Bewehrungsmateri -als
angibt.
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Eine weitere Verringerung der Längsbewehrung auf Werte von beispielsweise
µßs < 20 führt dann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu einer größeren Höhe
des verwendeten vorgefertigten Zuggurtes.
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Beim Einbau der erfindungsgemäßen Verbundkonstruktion ist also im
wesentlichen nur zu beachten, daß bei einer vorgeschriebenen Gesamt-Tragfähigkeit
und einem vorgegebenen Längsbewehrungsgrad des aus einem Fertigteil bestehenden
Zuggurtes durch erfindungsgemäße Bemessung der auf den Zuggurt aufgebrachten Ortbeton-Druckzone
auch tatsächlich das angestrebte Festigkeitsverhalten des Trägers
erreicht
wird.
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Fig. 3 und 4 zeigen einen vorgefertigten Betonträger 20, der wie die
vorhergehende Ausführungsform mit Aussparungen 22 versehen ist, demgegenüber jedoch
etwas schlanker ausgebildet ist und mit nur einem Längsbewehrungsdraht 24 noch etwas
schwächer bewehrt ist. Bei dieser Darstellung ist schematisch angedeutet, wie eine
Bügelgruppe 26 in Form eines sogenannten Bügelkorbes auf der Baustelle in die Aussparungen
gestellt werden kann und dort ohne zusätzliche Sicherungsmaßnahmen fixiert ist.
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Bei Verwendung derartiger Bügelgruppen als zusätzliche Schubbewehrung
können bei beiden bisher beschriebenen Ausführungsformen erheblich größere Stützweiten
überbrückt werden.
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Eine in Fig. 5 und 6 gezeigte bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen
Betonträgers 30 weist eine nur an den Enden abgeschlossene, sich im wesentlichen
über die gesamte Trägerlänge erstreckende Aussparung 32 auf und ist beispielsweise
mit drei Längebewehrungedrähten 34 versehen. Die sich im Querschnitt nach oben etwas
erweiternde Aussparung 32 besitzt gegenüber den vorausgegangenen Ausführungsformen
auch eine größere Tiefe. Ein so ausgeführter Betonträger besitzt aleo im wesentlichen
auf seiner gesamten Länge
ein im wesentlichen U-förmiges QuerschnittsproFil.
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Diese Ausführungsform eignet sich besonders für DecI<en1<onstruktionen,
wobei auf der Baustelle ein über die ganze Balkenlänge sich erstreckender Bewehrungskorb
36 in die Auseparung 32 eingesetzt wird.
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Ein Ausschnitt einer unter Verwendung von derartigen Betonträgern
und weiteren Fertigteilen hergestellten Deckenkonstruktion ist zur Veranschaulichung
des Einbauverfahrens in Fig. 7 schematisch dargestellt.
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Auf die Betonträger 30, in deren Aussparungen 32 vorgefertigte Bewehrungskörbe
36 eingesetzt sind, werden dabei an sich bekannte, mit einer Schubverbügelung 38
versehene Fertigteilplatten 40 aufgelegt, bevor dann eine örtliche Betonergänzung
42 zur Vervollständigung der Konstruktion aufgebracht wird.
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Fig. 8 zeigt eine weitere, gegenüber den Trägern in Fig. 5 bis 7 etwas
abgewandelte Ausführungsform eines in einer balkenförmigen Verbundkonstruktion eingesetzten
Betontrors 44, bei welchem die ähnlich wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
im wesentlichen über die Gesamtlünqe sich erstreckende Aussparung 46 sich nach oben
etwas verjüngt, wodurch sich eine besonders tragfähige Form für die Verbundfuge
ergibt.
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Mit 48 sind dabei beispielsweise vier Längsbewehrungsdrähte, mit 50
ein in die Aussparung 46 eingesetzter @@-wehrungskorb und mit 52 eine Ortbetonergänzung
bezeichnet.
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Die beiden letztgenannten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen
Betonträgers bieten gegenüber den husgeetaltungen nach Fig. 1 - 4 neben einer durch
die durchgehendn Aussparung erzielten materialersparnis bei der Seris3nfnrtigung
dieser Teile auch noch zusätzliche Vorteile beim Einbau einer damit hergestellten
Verbundkonstruktion.
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Diese Ausführungsformen besitzen nämlich eine besonders hohe Schubtragfähigkeit,
da die von der Ausgestaltung dar Aussparung abhängige Form der Verbund fuge hier
eine erheblich vergrößerte Haftfläche ergibt.
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Eine weitere Steigerung der Schubtragfähigkeit ergibt sich, wenn für
die Ortbetonerginzung eine geringere netungüte und ein größerer relativer Querschnitt
vorgesehen wird. Auf diese Weise läßt sich aufgrund der unterschiedlichen Steifigkeit
der Konstruktionsteile eine günstigere Spannungsverteilung im Gesamtquerschnitt
erreichen.
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Zusammenfassend ist somit festzustellen, daß das erfindungsgemäße
Verfahren sehr vielseitig ist und in vorteilhafter
Weise die Verwendung
unterschiedlich ausgestalteter Zuggurte ermöglicht. Eine besonders günstige Ausführbarkei
des erfindungsgem-äßen Verfahrens ergibt sich dabei unter Verwendung erfindungsgemäßer
Betonfertigteile insbesondere aufgrund der dadurch erzielten Verbesserung der Haftung
in der Verbundfuge. Dabei kann die Tragfähigkeit eines zusammengesetzten Querschnittes
durch die erfindungsgemä0a Bemessung der Druckzone beim Einbau der Verbundkonstruktion
in jedem Fall den Erfordernissen angepaßt werden.
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- ANSPRÜCHE -
L e e r s e i t e