DE2727159A1 - Flat reinforced concrete ceiling column area reinforcement - using flat bars plugged into concrete and welded below vertical tapering bars - Google Patents
Flat reinforced concrete ceiling column area reinforcement - using flat bars plugged into concrete and welded below vertical tapering barsInfo
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Abstract
Description
P a t e n t a n m e 1 d u n g - Bewehrung vonP a t e n t a n m e 1 d u n g - Reinforcement of
Flachdecken gegen Durchstanzen Die Erfindung betrifft die Schubbewehrung von Flachdecken aus Stahlbeton im Bereich des sogenannten Durchstanzkegels.Flat ceilings against punching through The invention relates to shear reinforcement of flat slabs made of reinforced concrete in the area of the so-called punching cone.
Bei den heute wegen ihrer wirtschaftlichen erstellungsweise vielfach vorgesehenen Stahlbeton-Flachdecken treten im Bereich der Unterstützungspunkte erhebliche Spannungskonzentrationen auf, die zu einem örtlichen Schubbruch der Decke, dem sogenannten Durchstanzen führen.In many cases today because of their economical production method The reinforced concrete flat slabs provided occur in the area of the support points considerably Stress concentrations that lead to a local shear fracture of the ceiling, the so-called Lead through punching.
Bei den im allgemeinen weitgespannten Flachdecken mit praxisüblicher Bewehrung liegt die Schub- bzw.In the case of the generally wide-span flat ceilings with the usual Reinforcement is the shear or
Durchstanz-Tragfähigkeit meist erheblich unter der Biegetragfähigkeit. Für die wirtschaftliche Anwendung von Flachdecken ist daher die Erzielung einer möglichst hohen Durchstanz-Tragfähigkeit von maßgebender Bedeutung.- Beim Durchstanzen bildet sich durch die schräg verlaufenden Schubrisse ein vom Stützenrand ausgehender flacher Bruchkegel aus. Um die Schubtragfähigkeit zu erhöhen werden daher in engen Abständen lotrechte oder geneigte Bewehrungsstäbe angeordnet, welche die Mantelfläche des Bruchkegels in engen Abständen durchsetzen.The punching shear load capacity is usually considerably below the bending load capacity. For the economical use of flat ceilings is therefore the achievement of a The highest possible punching shear load-bearing capacity is of decisive importance Due to the inclined shear cracks, one starts from the edge of the column flat fracture cone. In order to increase the shear capacity, therefore, in tight Distances perpendicular or inclined reinforcing bars are arranged, which the lateral surface of the breaking cone enforce at close intervals.
In der Praxis ist es jedoch schwierig, diese Schubbewehrungsstäbe wesentlich zum Mittragen heranzuziehen. Wegen der vergleichsweise kurzen Stablängen ist die an den Stabenden erforderliche Krafteinleitung nur bedingt möglich, selbst wenn an den Stäben Haken angeordnet werden, welche die obere und untere Biegebewehrung umgreifen. Man hat daher zur Verbesserung der Krafteinleitung an den Enden die lotrechten Schubbewehrungsstäbe durch Schweißung mit horizontal verlaufenden Stäben zu sogenannten Bügelleitern verbunden. Weiter wurden schon mehrfach auf- und abgebogene, die Längsbewehrung umgreifende Stäbe als Schubbewehrungs-Elemente verwendet. Bei all diesen Ausbildungsformen der Schubbewehrung ergeben sich jedoch erhebliche Einbauschwierigkeiten für die meist orthogonal verlaufende obere und untere Plattenbewehrung. Diese Bewehrungsstäbe können nämlich nicht mehr von oben her eingelegt werden, sondern müssen mit verhältnismäßig großem Aufwand in die Schubbewehrungs-Elemente eingefädelt werden.In practice, however, it is difficult to produce these shear reinforcing bars essential to use for carrying. Because of the comparatively short rod lengths the force application required at the rod ends is only possible to a limited extent, even when hooks are placed on the bars, which the upper and lower bending reinforcement encompass. To improve the introduction of force at the ends, one therefore has the perpendicular ones Shear reinforcement bars by welding with horizontally extending bars to so-called Bow ladders connected. The longitudinal reinforcement has also been bent up and down several times surrounding bars used as shear reinforcement elements. With all these forms of training the shear reinforcement, however, results in considerable installation difficulties for the mostly orthogonal top and bottom plate reinforcement. These rebars namely can no longer be inserted from above, but must be proportionate be threaded into the shear reinforcement elements with great effort.
Durch zahlreiche Versuche ist nachgewiesen, daß die Schubtragfähigkeit nur dann wesentlich gesteigert werden kann, wenn eine praktisch verformungsfreie Verankerung der Schubbewehrungs-Elemente gewährleistet ist.Numerous tests have shown that the shear resistance can only be increased significantly if it is practically deformation-free Anchoring of the shear reinforcement elements is guaranteed.
Bekanntlich bilden sich jedoch unmittelbar unter den horizontalen, oberen Leiterstäben bzw. unter den Endhaken oder Schlaufen der Schubbewehrungsstäbe Zonen eines stark porösen und damit weniger tragfähigen Betons, wodurch die angestrebte verformungsfreie Krafteinleitung unmittelbar an den Enden der Schubbewehrungsstäbe wieder eingeschränkt wird.As is well known, however, form immediately below the horizontal, upper ladder bars or under the end hooks or loops of the shear reinforcement bars Zones of a highly porous and therefore less load-bearing concrete, whereby the desired deformation-free introduction of force directly at the ends of the shear reinforcement bars is restricted again.
Weiter ist bekannt, an den Unterstützungspunkten von Flachdecken aus Profilstahl zusammengeschweißte Kragen oder Balkenkreuze anzuordnen, um damit das Durchstanzen des Deckenbetons zu verhindern. Der Einbau von kompakten Stahlbauteilen in eine Stahlbetonkonstruktion bringt jedoch mancherlei Schwierigkeiten mit sich. Insbesondere wird das Durchführen der Biegebewehrung im Stützenbereich erheblich erschwert wenn nicht unmöglich gemacht. Abgesehen von der Wirtschaftlichkeit stellen massive Stahlbauteile innerhalb einer Stahlbetonkonstruktion stets Fremdkörper dar, die auch wegen ihrer geringeren Anpassungsfähigkeit für die variablen Verhältnisse einer Ortbetonbaustelle oftmals wenig zweckmäßig sind.It is also known to use flat slabs at the support points Sectional steel welded collars or cross bars to arrange the Prevent punching through the ceiling concrete. The installation of compact steel components however, in a reinforced concrete structure brings with it various difficulties. In particular, the implementation of the bending reinforcement in the column area becomes significant made difficult if not impossible. Put apart from the economy Solid steel components within a reinforced concrete structure always represent foreign bodies, also because of their lower adaptability to the variable ratios an in-situ concrete construction site are often not very useful.
Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine lotrechte oder schräg geneigte Bewehrung des Durchstanzbereiches von Flachdecken die Schubtragfähigkeit bis auf die Biegetragfähigkeit anzuheben und einen baustellengerechten, von der Schubbewehrung unbehinderten Einbau der oberen und unteren Biegebewehrung der Flachdecke im Stützenbereich zu ermöglichen.The object of the invention is by a perpendicular or inclined Reinforcement of the punching shear area of flat slabs up to the shear load-bearing capacity to increase the bending load-bearing capacity and a construction site-compatible, from the shear reinforcement Unhindered installation of the upper and lower bending reinforcement of the flat slab in the column area to enable.
Die Lösung der Aufgabe besteht in der Anordnung von Bewehrungseinheiten, die jeweils aus einem flachen Stahlstab bestehen, an welchen lotrechte oder leicht geneigte Stäbe wie die Zinken eines Rechens angeschweißt sind.The solution to the problem consists in the arrangement of reinforcement units, each consisting of a flat steel rod, on which perpendicular or light inclined rods are welded on like the prongs of a rake.
Die lotrechten bzw. leicht geneigten Stäbe haben am oberen Ende eine kegelstumpf- oder pyramidenstumpfförmige Verdickung.The vertical or slightly inclined bars have a at the top Truncated cone or truncated pyramidal thickening.
Die Bewehrungseinheiten werden in Flachstablängen von mehreren Metern gebündelt zur Baustelle gebracht, hier auf die erforderliche Länge geschnitten und orthogonal oder radial im Durchstanzbereich um die Stütze verlegt. Dabei weist der Flachstahl in gewissen Abständen Bohrungen auf, sodaß die Bewehrunoseinheiten mit Hilfe von Nägeln stehend auf der Schalung befestigt werden können. Der Flachstahl mit einer Dicke von etwa 1 - 2 cm liegt innerhalb der Betondeckung der unteren Biegebewehrung. Diese kann also in gleicher Höhenlage wie im Feldbereich auch an den Stützen durchgeführt werden.The reinforcement units are made in flat lengths of several meters brought to the construction site in bundles, cut to the required length and Placed orthogonally or radially in the punching area around the column. The Flat steel drilled holes at certain intervals so that the armored units with With the help of nails, they can be attached to the formwork while standing. The flat steel with a thickness of about 1 - 2 cm lies within the concrete cover of the lower bending reinforcement. This can also be carried out on the supports at the same height as in the field area will.
Die Unterfläche, eventuell auch die Seitenflächen des Flachstahles sind mit einer Korrosions-und/oder Wärmeschutzschicht versehen. Die kegel- bzw. pyramidenstumpf förmig verdickten oberen Enden der lotrechten Stäbe liegen in Höhe der oberen Biegebewehrung, können jedoch auch durch die Betondeckung hindurch bis zur Deckenoberkante weitergeführt werden. In diesem Falle erhält die vom Beton nicht bedeckte Kegel- bzw.The lower surface, possibly also the side surfaces of the flat steel are provided with a corrosion and / or heat protection layer. The cone or The upper ends of the vertical rods, thickened in the shape of a truncated pyramid, are at the same height the upper bending reinforcement, but can also go up through the concrete cover can be continued to the upper edge of the ceiling. In this case, the concrete does not receive covered cone or
Pyramidengrundfläche einen entsprechenden Schutzüberzug.Pyramid base a corresponding protective coating.
Die untere und obere Plattenbewehrung kann nun von oben her in einfacher Weise eingelegt bzw. auf Unterstützungsbügel abgesetzt werden. Es lassen sich auch ohne Schwierigkeiten Bewehrungsmatten im Stützenbereich verlegen. Eine Behinderung durch die verdickten Köpfe der lotrechten Stäbe ist praktisch nicht vorhanden.The lower and upper plate reinforcement can now be moved easily from above Way to be inserted or placed on the support bracket. It can also be Lay reinforcement mats in the column area without difficulty. A disability due to the thickened heads of the vertical bars is practically non-existent.
Beim Betonieren und Verdichten des Betons können sich an den geneigten Kegel- bzw. Pyramidenflächen keine porösen Stellen bilden, da aufsteigende Luftbläschen bzw. aufsteigendes Wasser sich hier nicht ansetzen oder ansammeln kann sondern durch die Schrägneigung bis zur Deckenoberfläche weitergeleitet wird. Damit ist der satte Anschluß des verdickten Stabkopfes im Beton gewährleistet. Kräfte aus den Schubbewehrungselementen können somit ohne Schlupf der Verankerung auf den Beton abgegeben werden.When concreting and compacting the concrete can get on the inclined Conical or pyramid surfaces do not form any porous areas because of rising air bubbles or rising water cannot settle or collect here but through the inclination is passed on to the ceiling surface. That’s the full one Connection of the thickened rod head in the concrete guaranteed. Forces from the shear reinforcement elements can thus be released onto the concrete without the anchorage slipping.
Erfindungsgemäß werden die Flachstäbe der Bewehrungselemente so um den Stützenkopf herum angeordnet, daß sie im Grundriß gesehen einige Zentimeter weit in den Stützenbereich eingreifen. Die Flachstabenden stellen somit eine zusätzliche Verdübelung zwischen Decke und Stütze dar, die umso wirkungsvoller ist, je besser der Auflagerbereich auf dem Stützenbeton durch zustzlichc Verbügelung der Stütze gesichert wird. Gleichzeitig tragen die Flachstäbe mit ihrem verhältnismäßig großen Querschnitt wesentlich zur Entlastung der Biegedruckzone des Betons im unmittelbaren Stützenbereich bei.According to the invention, the flat bars of the reinforcement elements are so in order the column head arranged around that it is a few centimeters in plan reach far into the support area. The flat bars thus represent an additional Dowelling between the ceiling and the column, the more effective the better the support area on the column concrete by additional bracing of the column is secured. At the same time, the flat bars carry with their relatively large Cross-section essential to relieve the bending pressure zone of the concrete in the immediate vicinity Support area at.
Somit kann im Gegensatz zur herkömmlichen Ausbildung der Schubbewehrung durch die neuartigen Bewehrungselemente auch das Versagen der Biegedruckzone als Anlaß für das Durchstanzen (Schubdruckbruch) besser verhindert werden.Thus, in contrast to the conventional design of the shear reinforcement due to the new reinforcement elements also the failure of the bending pressure zone as Reason for punching through (thrust breakage) can be better prevented.
In den Figuren 1 - 5 sind Ausführungsformen der neuartigen Bewehrungseinheiten dargestellt.In Figures 1-5 are embodiments of the novel reinforcement units shown.
Figur 1 a und 1 b zeigt die Bewehrungseinheit im Längs-und Querschnitt.Figure 1 a and 1 b shows the reinforcement unit in longitudinal and cross-section.
In den Figuren 2 und 5 ist die Anordnung der Bewehrungseinheiten im Stützenbereich im Vertikalschnitt und im Grundriß dargestellt.In Figures 2 and 5, the arrangement of the reinforcement units in Support area shown in vertical section and in plan.
Figur 3 zeigt einen lotrechten Schnitt durch die Bewehrungseinheit mit einer besonderen Ausführungsform des Wärmeschutzes.Figure 3 shows a vertical section through the reinforcement unit with a special embodiment of thermal protection.
Die Figur 4 gibt die Lage der Bewehrungseinheit im Vertikalschnitt unmittelbar am Stützenrand in vergrößertem Maßstab wieder.FIG. 4 shows the position of the reinforcement unit in vertical section again on a larger scale directly at the edge of the column.
Entsprechend Figur 7 a und 1 b besteht die neuartige Bewehrung aus den lotrechten Stäben (1) mit den kegelstumpf- oder pyramidenstumpfförmigen Kopfverdickungen (2) und dem Flachstahl (3).According to Figure 7 a and 1 b, the novel reinforcement consists of the vertical rods (1) with the frustoconical or truncated pyramidal head thickenings (2) and the flat steel (3).
Die Stäbe (1) sind mit dem Flachstahl (3) durch die Schweißung (2a) zu einer Einheit verbunden. Die Länge der Einheit bzw. der Abstand der Stäbe (1) richtet sich nach der Plattendicke. Der Flachstahl (3) ist an seiner Unterseite gegen Korrosion und/oder Wärmewirkung durch eine Schicht (4) geschützt. Im Normalfall genügt hier schon ein entsprechender Anstrich.The bars (1) are connected to the flat steel (3) through the weld (2a) connected to one unit. The length of the unit or the distance between the bars (1) depends on the panel thickness. The flat steel (3) is on its underside Protected against corrosion and / or the effects of heat by a layer (4). Normally An appropriate coat of paint is sufficient here.
Der Flachstahl (3) wird durch wenige Nägel (5) auf der Schalung (6) befestigt, wodurch die Bewehrungseinheiten gegen Umfallen gesichert sind. Der Flachstahl (3) einschließlich der Schutzschicht (4) liegt innerhalb der Betondeckung der unteren Plattenbewehrung. Die Oberfläche des verdickten Stabkopfes (2) hat in der hier dargestellten Ausführungsform die gleiche Betondeckung wie die obere Biegebewehrung. Die Betondeckung des verdickten Stabkopfes kann jedoch auch geringer gewählt werden oder völlig weggelassen werden wie in Figur 4 dargestellt ist. - - a Die Oberfläche kann in diesem Falle durch einen entsprechenden Anstrich (4a) geschützt werden.The flat steel (3) is attached to the formwork (6) with a few nails (5) attached, whereby the reinforcement units are secured against falling over. The flat steel (3) including the protective layer (4) lies within the concrete cover of the lower one Slab reinforcement. The surface of the thickened rod head (2) is shown here Embodiment the same concrete cover as the upper bending reinforcement. The concrete cover however, the thickened rod head can also be selected to be smaller or omitted entirely are as shown in Figure 4. - - a The surface can in this case protected by an appropriate coating (4a).
In Figur 2 ist die Lage von zwei Bewehrungseinheiten zu beiden Seiten der Stütze (9) im Aufriß dargestellt.In Figure 2 is the position of two reinforcement units on both sides the support (9) shown in elevation.
Die jeweils drei lotrechten Stäbe (1) durchstoßen die Mantelfläche des Durchstanzkegels (8). Das stützenseitige Ende des Flachstahles (3a) greift dabei,wie auch in Figur 4 und 5 dargestellt, in den Stützenbereich ein. Figur 4 zeigt weiterhin den zusätzlich durch Bügel (15) gesicherten Auflagerbereich des Flachstahles (3a). Die Schutzschicht (4) an der Unterseite kann hier je nach Ausführungsart weggelassen werden. Die obere bzw. untere Biegebewehrung der Platte (12 und 13) liegt jeweils über dem Flachstab (3) bzw. unter dem Stabkopf (2) mit der erforderlichen Betondeckung (10) bzw. (11).The three vertical rods (1) pierce the outer surface of the punching cone (8). The end of the flat steel (3a) on the support side engages, like also shown in Figures 4 and 5, in the support area. Figure 4 also shows the support area of the flat steel (3a) additionally secured by brackets (15). The protective layer (4) on the underside can be omitted here, depending on the design will. The upper and lower bending reinforcement of the plate (12 and 13) is in each case above the flat bar (3) or below the bar head (2) with the required concrete cover (10) and (11).
Die Breite der Flachstäbe (3) ist in diesem Ausführungsbeispiel so gewählt, daß sie noch einige Zentimeter zwischen den lotrechten Bewehrungsstäben (14) der Stütze (9) hindurchgeschoben werden können.The width of the flat bars (3) is like this in this exemplary embodiment chosen that they still have a few centimeters between the vertical reinforcing bars (14) of the support (9) can be pushed through.
In Figur 3 ist der Flachstab (3) an seiner Unterseite durch ein U-förmiges Asbestprofil gegen Wärme -einwirkung besonders gut geschützt. Das Asbestprofil ist hier durch eine entsprechende Verzahnung mit dem umgebenden Beton verbunden.In Figure 3, the flat bar (3) is on its underside by a U-shaped Asbestos profile is particularly well protected against the effects of heat. The asbestos profile is here connected to the surrounding concrete by a corresponding toothing.
Die neuartige Bewehrung kann wie erwähnt in Strängen von mehreren Metern Länge hergestellt werden. Der kegelstumpf-bzw. pyramidenstumpfförmige Kopf (2) kann in bekannter Weise maschinell angestaucht werden. Die Querschnittsfläche des Stabkopfes (2) beträgt zweckmäßig das 5-l0fache des Stabquerschnittes. Die Neigung des kegel- bzw. pyramidenstumpfförmigen Stabkopfes (2) kann je nach Herstellungsvorgang und Abmessungsverhältnissen zwischen etwa 100 - 40° gewählt werden.As mentioned, the new type of reinforcement can be made up of several strands Meters in length. The truncated cone or. Truncated pyramidal head (2) can be upset by machine in a known manner. The cross-sectional area of the rod head (2) is expediently 5 to 10 times the rod cross-section. The inclination of the conical or truncated pyramid-shaped rod head (2) can, depending on the manufacturing process and dimensional ratios between about 100-40 ° can be selected.
Die Stäbe (1) werden zweckmäßig ebenfalls maschinell auf die Flachstäbe (3) aufgeschweißt, z.B. in ähnlicher Weise wie die sogenannten Kopfbolzendübel bei Stahlverbundkonstruktionen. Falls erforderlich können die Stäbe (1) auch unter einem anderen Winkel als 90" auf den Flachstahl (3) angeschweißt werden oder erst nachträglich an der Baustelle in den gewünschten Winkel abgebogen werden.The bars (1) are also expediently mechanically attached to the flat bars (3) welded on, e.g. in a similar way to the so-called headed stud anchors at Steel composite structures. If necessary, the rods (1) can also be placed under a angles other than 90 "can be welded onto the flat steel (3) or only afterwards be bent to the desired angle at the construction site.
Damit ist eine weitgehende Anpassung an Bauungenauigkeiten möglich.This enables extensive adaptation to structural inaccuracies.
Anstelle der Nägel (5) zur Befestigung der Bewehrungseinheiten auf der Schalung können auch Stifte aus nicht rostendem Material verwendet werden.Instead of the nails (5) to attach the reinforcement units Pins made of rustproof material can also be used on the formwork.
Versuche mit den erfindungsgemäßen, einfach herzustellenden Schubbewehrungseinheiten haben gezeigt, daß hierdurch die Schubtragfähigkeit von Flachdecken erheblich gesteigert werden kann und ein sehr einfacher, baustellengerechter Einbau der Bewehrung möglich wird, wodurch sich die Wirtschaftlichkeit dieser Bauweise wesentlich erhöht.Experiments with the easy-to-manufacture shear reinforcement units according to the invention have shown that this considerably increases the shear capacity of flat slabs and a very simple, construction site-friendly installation of the reinforcement is possible is, whereby the profitability of this design increases significantly.
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