DE29615016U1 - Device for power transmission in building joints - Google Patents
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Abstract
Description
Dipl.-Ing. (FH) Andre Eisenhofer Dipl.-Ing. (FH) Wolfgang Schäffer Dipl.-Ing. (FH) Andre Eisenhofer Dipl.-Ing. (FH) Wolfgang Schäffer
Vorrichtung zur Kraftübertragung in BauwerksfugenDevice for force transmission in building joints
Die Erfindung betrifft Bauelemente, mit deren Hilfe Kräfte über Fugen von Stahlorid Spannbetonkonstruktionen geleitet werden können. Me Elemente bestehen entweder aus geraden oder geknickten Stäben, die entweder einzeln oder aus mehreren Teilen zusammengefügt eingebaut werden. Je nach Anordnung werden die einzelnen Stäbe fast ausschließlich mit Normaikräften und / oder auch mit Querkräften und Biegemomenten beansprucht.The invention relates to structural elements with the aid of which forces can be transmitted across joints in steel or prestressed concrete structures. The elements consist of either straight or bent bars, which are installed either individually or assembled from several parts. Depending on the arrangement, the individual bars are loaded almost exclusively with normal forces and/or with transverse forces and bending moments.
Vergleichbare Vorrichtungen sind bereits in der einen oder Variante bekannt. Sie sind jedoch überwiegend dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe kreisförmige Querschnitte aufweisen. In einigen Anwendungsfäilen werden entweder ausschließlich oder zusätzlich blechförmige Elemente verwendet. Stäbe mit runden Querschnitten haben den Nachteil, daß sie bei Biegebeanspruchung eine deutlich geringere Tragfähigkeit aufweisen als Stäbe gleich großer Querschnittsfläche mit schmaler Rechteckform.Comparable devices are already known in one or another variant. However, they are predominantly characterized by the fact that the bars have circular cross-sections. In some applications, sheet metal elements are used either exclusively or in addition. Bars with round cross-sections have the disadvantage that they have a significantly lower load-bearing capacity under bending stress than bars with the same cross-sectional area and a narrow rectangular shape.
Im vorliegenden Fall werden grundsätzlich Stäbe mit rechteckiger Querschnittsgrundform verwendet, !m Vergleich zu runden Querschnitten können dadurch einerseits je nach Anordnung die Biegesteifigkeit minimiert oder maximiert werden, so daß für die gewünschte Tragwirkung (überwiegend Normalkräfte oder überwiegend Biegemomente) stets optimal wirkende Querschnitte gewählt werden können. Andererseits können durch die Wahl von relativ flachen Stäben für die Aufnahme von Biegemomenten günstigere Hebelarme erreicht werden. Besonders günstige Tragfähigkeiten werden erreicht, wenn die Stäbe aus L- U-, T-, TT-, I-förmigen oderIn the present case, bars with a rectangular cross-section are generally used. In comparison to round cross-sections, this allows the bending stiffness to be minimized or maximized depending on the arrangement, so that the cross-sections that work optimally for the desired load-bearing effect (predominantly normal forces or predominantly bending moments) can always be selected. On the other hand, by choosing relatively flat bars for absorbing bending moments, more favorable lever arms can be achieved. Particularly favorable load-bearing capacities are achieved when the bars are made of L-, U-, T-, TT-, I-shaped or
sönstwie zusammengesetzten Querschnitten bestehen. K other composite cross sections. K
Die rechteckförmigen oder zusammengesetzten Stäbe können einzeln, paarweise oder in serieller Anordnung mit oder ohne Zwischenlücken eingebaut werden.The rectangular or combined bars can be installed individually, in pairs or in series with or without gaps.
Se/ie2derGebrauchsmusteranmelüungXFugenttegSr^··] # *..;;·*.See2 of the utility model applicationXFugenttegSr^ ··] # *..;;·*.
Werden zwei oder mehrere"'RechtecKstätfe neb'eneTnander angeordnet, erreicht man damit für die Aufnahme bzw. Weiterleitung der Kräfte in den Beton besonders günstige Verhältnisse, weil der Beton bei Beanspruchung in mehreren kleinen Teilflächen örtlich größere Spannungen erträgt.If two or more rectangular blocks are arranged next to each other, particularly favorable conditions are achieved for the absorption or transfer of forces into the concrete, because the concrete can withstand locally greater stresses when subjected to stress in several small areas.
Wenn es erforderlich wird, Kräfte über Fugen von Stahl- und Spannbetonkonstruktionen zu leiten, kann diese Aufgabe in unterschiedlicher Form auftreten. Werden beispielsweise frei auskragende Bauteile durch wärmegedämmte Fugen von der übrigen Konstruktion getrennt, ist es für das Gleichgewicht zwingend erforderlich, daß über die Fuge neben der vertikal ausgerichteten Querkraft zusätzlich zur Aufnahme des Kragmoments ein horizontales Kräftepaar, bestehend aus einer gleich großen Druck- und Zugkraft, übertragen wird. In den meisten übrigen Fällen reicht es dagegen aus, ausschließlich vertikale Querkräfte über die Fugen zu leiten.If it becomes necessary to transfer forces across joints in reinforced and prestressed concrete structures, this task can take different forms. For example, if freely projecting components are separated from the rest of the structure by thermally insulated joints, it is essential for equilibrium that, in addition to the vertically directed transverse force, a horizontal force pair consisting of an equal compressive and tensile force is transferred across the joint in addition to absorbing the cantilever moment. In most other cases, however, it is sufficient to transfer only vertical transverse forces across the joints.
Für den Fall, daß sowohl Querkräfte als auch Biegemomente zu übertragen sind, werden auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung - ähnlich wie auch bei bereits bekannten Systemen mit Rundstäben - einzelne Stäbe zu einer fachwerkartigen Konstruktion zusammengefügt. Jedoch werden durch die Verwendung von sehr flachen Stäben zur Aufnahme der Zugkräfte extrem günstige Hebelarme mit entsprechend großer Tragfähigkeit erreicht. Bei Druckstäben kann es dagegen günstig sein, zusammengesetzte Querschnitte vorzusehen, um eine bessere Knickstabilität als bei Rundstäben gleichen Querschnitts und auch eine günstigere Schwerpunktslage zu erreichen. Dadurch können bei gleichem Material- und Herstellungsaufwand mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung größere Tragfähigkeiten erreicht werden.In the event that both transverse forces and bending moments are to be transmitted, in the context of the present invention - similar to already known systems with round bars - individual bars are joined together to form a framework-like construction. However, by using very flat bars to absorb the tensile forces, extremely favorable lever arms with correspondingly high load-bearing capacity are achieved. In the case of compression bars, on the other hand, it can be advantageous to provide combined cross-sections in order to achieve better buckling stability than with round bars of the same cross-section and also a more favorable center of gravity. As a result, greater load-bearing capacities can be achieved with the device according to the invention with the same material and manufacturing expenditure.
Die Aufgabe, ausschließlich vertikal gerichtete Querkräfte über Fugen zu übertragen, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß rechteckige Stäbe, die entweder gerade oder geknickt sind oder aber vorzugsweise die Form eines förmigen Doppelhakens aufweisen, die Fugen überbrücken. Je nach Fugenbreite wird im letztgenannten Fall der mittlere Teil vertikal oder geneigt angeordnet. Durch diese Form wird zunächst erreicht, daß sowohl auf der lastaufnehmenden als auch auf der lastabgebenden Seite der Beton stets günstig auf Druck beansprucht wird. Aufwendige Zusatzbewehrungen sind nicht erforderlich.The task of transferring exclusively vertically directed transverse forces across joints is solved according to the invention by using rectangular bars that are either straight or bent or preferably in the shape of a double hook to bridge the joints. Depending on the width of the joint, in the latter case the middle part is arranged vertically or inclined. This shape ensures that the concrete is always subjected to favorable compression on both the load-bearing and load-transferring sides. Complex additional reinforcement is not required.
Auch wenn ausschließlich Querkräfte übertragen werden, entstehen durch den Kräfteversaiz von der lastabgebenden bis zur lastaufnehmenden Stelle Biegemomente, die auch äußerlich ins Gleichgewicht gebracht werden müssen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß vorzugsweise dadurch gelöst, daß die Hakeneckpunkte formschlüssig mit dem Beton verbunden werden und dadurch einEven if only transverse forces are transmitted, the force distribution from the load-bearing point to the load-bearing point gives rise to bending moments, which must also be brought into balance externally. This task is preferably achieved according to the invention by the hook corner points being connected to the concrete in a form-fitting manner, thereby creating a
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horizontales Kräftepaar entstehen ka'nn'. Oürch·diese* Anordnung können größere Einbindelängen der horizontalen Stäbe vermieden werden, wodurch eine wirtschaftliche, leicht einzubauende Einheit entsteht.This arrangement avoids the need for longer anchorage lengths of the horizontal bars, thus creating an economical unit that is easy to install.
Nachstehend werden einige mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:Some possible embodiments of the invention are explained in more detail below using the drawing. Here:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kraftübertragung über Figure 1 shows a device according to the invention for power transmission via
kleine Fugenbreiten,small joint widths,
Figur 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kraftübertragung über Figure 2 shows a device according to the invention for power transmission via
mittlere Fugenbreiten, „average joint widths, „
Figur 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kraftübertragung über Figure 3 shows a device according to the invention for power transmission via
größere Fugenbreiten undlarger joint widths and
Figur 4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Übertragung von Figure 4 shows a device according to the invention for transmitting
Biegemomenten und Querkräften über eine Dämmfuge.Bending moments and shear forces via an insulating joint.
Die Figur 1 zeigt den Längsschnitt durch eine Stahlbeton- ober Spannbetonkonstruktion, bei der zwei Bauteile 1 und 2 durch eine relativ schmale Fuge 3 voneinander getrennt sind. Dies kann in der Praxis beispielsweise dadurch bedingt sein, daß eines der beiden oder auch beide Bauteile als Fertigteile vorgefertigt werden. Ein weiterer Grund kann darin liegen, daß zwischen beiden Bauteilen die Schallübertragung unterbunden werden soll. Die Last des links dargestellten Bauteils wird mit dem erfindungsgemäßen, -förmigen Tragelement 4 in den rechten Bauteil eingeleitet. Um einfache, glatte Schalflächen der Betonteile zu erhalten, kann im linken Bauteil zunächst eine Hülse 5 eingebaut werden, in die nach dem Ausschalen das Tragelement gesteckt wird, in diesem Fall wird das Tragelement an der Unterseite der Hülse z. B. mit einer Noppe 6 arretiert. Damit können vom Tragelement Horizontalkräfte auf die Hülse und von dieser über einen unten angeschweißten Riegel 7 weiter in den Beton geleitet werden. Mit Hilfe dieser Kraft und einer gleich großen, entgegengerichteten Kraft, die oben an der Stirnfläche 8 in den Beton geleitet wird, wird das Versatzmoment im Gleichgewicht gehalten. Die in den Beton einbindenden Längen des Tragelements können dadurch extrem kurz gehalten werden. Das Tragelement besteht in diesem Beispiel aus zwei nebeneinander angeordneten Trägern, die oben mit einem Gurtblech 9 verbunden sind. Dadurch kann das erfindungsgemäße Tragelement auch als Transportanker verwendet werden. Die Auflagerkräfte können von dem Tragelement entweder direkt auf den Beton oder - wie in der Zeichnung dargestellt - über eine schalldämmende Zwischenkonstruktion 10 abgegeben werden.Figure 1 shows a longitudinal section through a reinforced concrete or prestressed concrete construction in which two components 1 and 2 are separated from each other by a relatively narrow joint 3. In practice, this can be due to the fact that one or both components are prefabricated as prefabricated parts. Another reason can be that sound transmission between the two components is to be prevented. The load of the component shown on the left is transferred to the component on the right using the inventive, -shaped support element 4. In order to obtain simple, smooth formwork surfaces for the concrete parts, a sleeve 5 can first be installed in the component on the left, into which the support element is inserted after stripping the formwork. In this case, the support element is locked on the underside of the sleeve, for example with a stud 6. Horizontal forces can thus be transferred from the support element to the sleeve and from there to the concrete via a bar 7 welded on at the bottom. With the help of this force and an equally large, opposing force, which is directed into the concrete at the top of the front face 8, the offset moment is kept in equilibrium. The lengths of the support element that are embedded in the concrete can thus be kept extremely short. In this example, the support element consists of two beams arranged next to one another, which are connected at the top with a belt plate 9. This means that the support element according to the invention can also be used as a transport anchor. The support forces can be transferred from the support element either directly to the concrete or - as shown in the drawing - via a sound-absorbing intermediate structure 10.
Seite 4 der Gebrauchsmusteranmeldun^ tFujenifSgäf . · * I lim· Page 4 of the utility model application^ tFujenifSgäf . · * I lim·
In der Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 11 dargestellt, die die Lasten des linken Bauteils über eine Dehnfuge 12 auf den rechten Bauteil übertragen soll. Um die Funktion der Dehnfuge zu ermöglichen, wird das Tragelement auf einer Seite in einer Hülse 13 gelagert. Um die vergleichsweise großen Auflagerkräfte aufnehmen zu können, ist auf der Hülse eine Lasteinleitungsplatte 14 angeordnet. Um die Biegebeanspruchung des Tragelements optimal zu gestalten, wird das Tragelement zusätzlich zum eigentlichen Lasteinleitungsbereich nach links weiter in den Beton geführt und hier mit Hilfe der Hülse und einer an dieser angeschweißten Schlaufe 15 nach oben verankert. Durch die Lastaufnahme links unten und die Lastabgabe rechts oben wird der Beton jeweils günstig auf Druck beansprucht; esFigure 2 shows a device 11 according to the invention, which is intended to transfer the loads of the left component to the right component via an expansion joint 12. To enable the expansion joint to function, the support element is supported on one side in a sleeve 13. In order to be able to absorb the comparatively large support forces, a load introduction plate 14 is arranged on the sleeve. To optimally design the bending stress on the support element, the support element is guided further into the concrete to the left in addition to the actual load introduction area and anchored upwards here with the help of the sleeve and a loop 15 welded to it. The load absorption at the bottom left and the load release at the top right place the concrete under favorable pressure; it
werden keine aufwendigen Zusatzbewehrungen benötigt. Im einbetonierten Teil des Tragelements werden die Kräfte günstig mit Hilfe der im Träger angeordneten Aussparungen 16 eingeleitet, so daß hier keine zusätzlichen Druckplatten oder Zugverankerungen benötigt werden. Bei der Kraftübertragung stützt sich das Tragelement mit der unteren rechten Stirnfläche 17 gegen den rechten Betonkörper. Gleichzeitig entsteht im oberen rechten Teil des Tragelements eine gleich große Zugkraft. Das daraus resultierende Moment nimmt einen wesentlichen Teil des entstehenden Versatzmomentes auf. Insgesamt wird durch die gewählte Form und die Anordnung ein äußerst günstiges Tragverhalten erreicht.no complex additional reinforcement is required. In the concreted part of the supporting element, the forces are introduced efficiently using the recesses 16 arranged in the support, so that no additional pressure plates or tension anchors are required here. When the force is transmitted, the supporting element rests against the right concrete body with the lower right front face 17. At the same time, an equally large tensile force is created in the upper right part of the supporting element. The resulting moment absorbs a significant part of the occurring offset moment. Overall, the selected shape and arrangement achieve extremely favorable load-bearing behavior.
In der Figur 3 ist eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, die vorzugsweise zur Aufnahme und Weiterleitung von Auflagerkräften über relativ breite Dämmfugen 18 eingesetzt werden kann. Bei breiten Fugen bietet es sich an, den mittleren Teil 19 des Tragelements geneigt anzuordnen; dadurch wird dieser Teil des Trägers sehr günstig fast ausschließlich mit Normalkräften beansprucht. In der Figur 3 sind beispielhaft beide Seiten des Tragelements fest einbetoniert dargestellt. Die Tragwirkung der einbetonierten Teile entspricht derjenigen des rechten Teils in der Figur 2. Durch die Verlängerung des unteren Trägerteils 20 bis in den rechts der Fuge anschließenden Betons sind wieder die Voraussetzungen für die Aufnahme eines horizontalen Kräftepaars gegeben.Figure 3 shows a further variant of the device according to the invention, which can preferably be used to absorb and transmit support forces across relatively wide insulation joints 18. With wide joints, it is advisable to arrange the middle part 19 of the support element at an angle; this means that this part of the support is very conveniently subjected to almost exclusively normal forces. Figure 3 shows both sides of the support element firmly encased in concrete as an example. The load-bearing effect of the encased parts corresponds to that of the right-hand part in Figure 2. By extending the lower support part 20 into the concrete to the right of the joint, the conditions for absorbing a horizontal force couple are again met.
Sollen z. B. Loggiapiatten oder andere Bauteile statisch bestimmt gelagert werden, um Zwängungen in diesen Bauteilen zu vermeiden, müssen sie auf einer Seite längsverschieblich gelagert werden. Dazu können die Tragelemente gemäß Figur 3 mit einer Hülse und der zugehörigen Ausbildung nach Figur 2 kombiniert werden.If, for example, loggia platforms or other components are to be supported in a statically determined manner, in order to avoid constraints in these components, they must be supported so that they can be moved longitudinally on one side. To do this, the support elements according to Figure 3 can be combined with a sleeve and the associated design according to Figure 2.
in der Figur 4 ist ein erfindungsgemäßes Tragelement dargestellt, das außer den Auflagerkräften auch ein Biegemoment vom linken Bauteil auf den rechten übertragen kann. Für die Übertragung der Biegezugkräfte werden oben paarweise sehr niedrige, dafür entsprechend breite Stäbe 21 angeordnet. Dadurch wird eineFigure 4 shows a support element according to the invention which, in addition to the support forces, can also transfer a bending moment from the left component to the right. To transfer the bending tensile forces, very low, but correspondingly wide bars 21 are arranged in pairs at the top. This creates a
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extrem hohe Schwerpunktslage sle'r Sfäfee'wn'd ei«.£nteprechend optimaler Hebelarm für das zu übertragende horizontale Kräftepaar ermöglicht. Für die Übertragung der Biegedruckkräfte wird unten beispielhaft ein U-förmiger Stab 22 mit tiefliegendem Schwerpunkt über die Fuge geführt. Die vertikalen Auflagerkräfte werden schließlich wieder günstig über geneigt angeordnete Diagonalen 23 aufgenommen.The extremely high center of gravity of the joint enables a correspondingly optimal lever arm for the horizontal force pair to be transmitted. For the transmission of the bending compressive forces, a U-shaped rod 22 with a low center of gravity is guided over the joint as an example below. The vertical support forces are finally again advantageously absorbed by inclined diagonals 23.
Alle dargestellten Beispiele können gegenüber der gezeichneten Anordnung auch „kopfüber" eingebaut werden. Dies gibt bei den Tragelementen nach Figur 4 natürlich nur in den seltenen Fällen einen Sinn, wenn positive Momente, die unten Zug und oben Druck erzeugen, über die Fuge zu leiten sind. Insgesamt erhöht sich dadurch aber in jedem Fall die Flexibilität für den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtungen.All examples shown can also be installed "upside down" compared to the arrangement shown. With the support elements according to Figure 4, this naturally only makes sense in the rare cases when positive moments that generate tension below and pressure above are to be directed across the joint. Overall, however, this increases the flexibility for the use of the devices according to the invention in any case.
Bei verschiedenen Varianten der erfindungsgemäßen Tragelemente kann es sinnvoll sein, sTebereits werksmäßig ganz oder teilweise mit Fugenmatenral (z. B. Dämmstoff) zu umschließen.In various variants of the supporting elements according to the invention, it may be useful to completely or partially enclose them with joint material (e.g. insulating material) at the factory.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 19970123 |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: EISENHOFER, ANDRE, DIPL.-ING. (FH), DE Free format text: FORMER OWNER: RICHARD ROJEK,ANDRE EISENHOFER,WOLFGANG SCHAEFFER, , DE Effective date: 19990714 Owner name: ROJEK, RICHARD, PROF. DR.-ING., DE Free format text: FORMER OWNER: RICHARD ROJEK,ANDRE EISENHOFER,WOLFGANG SCHAEFFER, , DE Effective date: 19990714 Owner name: SCHAEFFER, WOLFGANG, DIPL.-ING. (FH), DE Free format text: FORMER OWNER: RICHARD ROJEK,ANDRE EISENHOFER,WOLFGANG SCHAEFFER, , DE Effective date: 19990714 |
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R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20000224 |
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R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20021128 |
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R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20050307 |
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R071 | Expiry of right |