-
Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil bestehend aus
-
einem Kern aus aushärtbarem, Druckkräfte aufnehmenden Material und
einer Zugkräfte aufnehmenden Bewehrung, die den Kern gleichzeitig stützt.
-
Im Hoch- und Tiefbau werden Verbundbauteile aus Beton und Stahl überall
dort ausgesetzt, wo gleichzeitig Zug-und Druckkräfte von dem jeweiligen Bauteil
aufgenommen werden müssen. Hierzu wird in der Regel eine Bewehrung aus Stahlmatten
oder Profilstahl dem Äußeren des Bauteils entsprechend zusammengefügt und dann in
Beton eingegossen.
-
Aufgrund der Ausbildung derartiger Verbundbauteile ist ihr Einsatzbereich
begrenzt, da der außenliegende Beton Zugkräfte nicht oder nur sehr begrenzt aufnehmen
kann.
-
Bei auftretenden Zugkräften kommt es zur Zerstörung der die Bewehrung
schützenden Betonschicht und das gesamte Verbündbauteil verliert seine Wirkung.
Für derartige Wechselbeanspruchungen oder insbesondere Zugkräfte unterliegenden
Bauteilen ist es daher nach wie vor unumgänglich, insgesamt aus Stahl bestehende
Bauteile einzusetzen. Stahl ist aber verhältnismäßig teuer und erfordert besondere
Wartungsmaßnahmen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Verbundbauteil
zu schaffen, das hohe Zug- und Druckbelastungen aufnehmen kann.
-
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kern
aus einem Alpha-Halbhydrat hoher Druckfestigkeit besteht und von der aus flachen
Blechen bestehenden und Zugkräfte aufnehmenden, den Kern als Mantel allseitig umhüllenden
Bewehrung fixiert ist.
-
Über diese außen aufliegende bzw. den Außenmantel bildende Bewehrung
ist es einmal möglich, Zugkräfte zu übertragen
und zum anderen dient
die Bewehrung zum Schutz und zum Zusammenhalten des aus Alpha-Halbhydrat hoher Druckfestigkeit
bestehenden Kerns. Dieses Material Alpha-Halbhydrat weist Druckfestigkeiten von
120N/mm2 auf. Durch eine Verbindung von Stahl und Alpha-Halbhydrat können so die
Vorteile beider Werkstoffe miteinander verbunden und ein Verbundbauteil erreicht
werden, das gegenüber dem hohe Zug- und Druckkräfte aufnehmenden reinen Stahl bei
annähernd gleichen Eigenschaften wesentlich preiswerter ist. Durch die besondere
Verbindung bzw. Integrierung beider Werkstoffe kann das Verbundbauteil auch auf
Biegung beansprucht werden, so daß ein annähernd unbegrenzter Einsatz möglich ist.
-
Im untertägigen Bergbau müssen die zum Abstützen der geschaffenen
Hohlräume und Strecken besonderen Belastungen gewachsen sein, weil hier in der Regel
Belastungen aller Art auftreten und verarbeitet werden müssen. Aus diesem Grunde
werden für das Abstützen Profilstähle mit Abdeckung und Bodenplatte eingesetzt,
wobei derartige Träger aufgrund ihrer Ausbildung und ihres Werkstoffes einen erheblichen
Kostenfaktor darstellen. Derartige aus Profilstählen bestehende Träger können durch
ein erfindungsgemäßes Verbundbauteil ersetzt werden, bei dem der Profilstahl als
Hohlkörper ausgebildet und mit einem Kern aus hochdruckfestem Alpha-Halbhydrat verfüllt
ist. Bei diesen Hohlkörpern können die Wände durch relativ dünne Bleche ersetzt
werden, ohne daß die Tragfähigkeit bzw. Belastungsfähigkeit derartiger Träger vermindert
wird.
-
Um den Transport und die Montage zu erleichtern, sind im Hohlkörper
Ausnehmungen zum Einfüllen des Alpha-Halbhydrates vorgesehen, so daß die Hohlkörper
zunächst transportiert und montiert werden können, um dann anschließend mit Alpha-Halbhydrat
verfüllt und damit stabilisiert
zu werden. Ein besonders preiswerter
und zugleich den jeweiligen Gegebenheiten gut anpaßbarer Träger bzw.
-
ein Verbundbauteil ist erfindungsgemäß dadurch gegeben, daß der Hohlkörper
aus mehreren, endlos zusammengeführten Blechen besteht, die nach dem Aushärten des
Kerns aus Alpha-Halbhydrat miteinander an den Kanten zu einem geschlossenen Profil
verbunden sind. Auf diese Weise ist ein besonders inniger Kontakt bzw. ein inniges
Verbinden beider Werkstoffe miteinander möglich, so daß besonders gute Festigkeitseigenschaften
gegeben sind.
-
Zur Erhöhung des Kontaktes zwischen beiden Werkstoffen ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß die Bleche vorher mit einem die Haftung erhöhenden Kunststoff beschichtet
sind.
-
Eine gezielte Ausbildung der Verbundbauteile und Anpassung an die
jeweiligen Einsatzfälle ist dann gegeben, wenn gemäß einer Ausbildung der Erfindung
den Blechen beim endlosen Zusammenführen in den Zug zonen Einlagen zugeordnet sind.
Die Einlagen sind dabei genau dort angeordnet, wo Zugkräfte bzw. besonders hohe
Zugkräfte zu erwarten sind.
-
Zur weiteren Erhöhung des Verbundes von Bewehrung und Kern ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß den Blechen auf den Innenseite Bügel oder nach innengerichtete Haken
zugeordnet sind. Eine weitere Möglichkeit ist darin zu sehen, daß die Bleche auf
der Innenseite ausgebildete oder durchgehende Längs- und/oder Querrippen oder Sicken
aufweisen.
-
Schließlich ist nach einer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß
die Hohlkörper gebogen oder abgewinkelt und dann mit Alpha-Halbhydrat verfüllt sind.
Auf diese Weise wird die Verformungsmöglichkeit des Verbundbauteils eine möglichst
weite Grenze vorgegeben.
-
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind von den den Hohlkörper
bildenden Blechen die Gurte gebogen ausgebildet und bilden mit den geraden Stegblechen
eine mit Alpha-Halbhydrat ausfüllbare Rahmenecke. Eine derart ausgebildete Rahmenecke
ist zur Aufnahme der Zug- und Biegekräfte geeignet, wobei durch Rippen, Stege oder
ähnliche Bewehrungen in Schwerpunktsbereichen für eine Aufnahme der auftretenden
Kräfte gesorgt werden kann. Die Rahmenecken können rechtwinklig oder einen davon
abweichenden Krümmungsradius aufweisen.
-
Nach einer besonders vorteilhaften Ausbildung können aus einem derartigen
Verbundbauteil auch Verbundbauträger gebildet werden, mit denen beispielsweise große
Hallen, Brücken oder ähnliches abgestützt werden. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß die Rahmenecke oder der Verbundbauträger mehrere miteinander verbundene Hohlkörper
mit gebogen ausgebildeten, im Krümmungsradius aufeinander abgestimmten Gurten und
geraden Stegblechen geringer Höhe aufweist. Diese relativ flachen Einfüllteile bilden
zusammen den die jeweils erwarteten bzw. aufzunehmenden Kräfte aufnehmenden Träger.
Dabei sind die einzelnen Stegbleche geringer Höhe aufweisenden Hohlkörper untereinander
beispielsweise durch Verschrauben, Verschweißen oder Verkleben miteinander verbunden.
-
Zur Verbindung der einzelnen Hohlkörper untereinander zur Bildung
eines Verbundbauträgers ist es nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen,
daß die Hohlkörper insbesondere in den Bogenbereichen die Gurte miteinander verbindende
und darüberhinaus geführt ausgebildete Rippen aufweisen. Diese Rippen bilden in
vorteilhafter Weise gleichzeitig die Verbindungsmöglichkeit der einzelnen Hohlkörper
untereinander und bilden eine den Hohlkörper optimierende Bewehrung.
-
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß durch eine
Zusammenführung bzw. Zusammenfügung von einem besonders hohe Druckfestigkeiten aufweisenden
im Verarbeitungszustand plastische Eigenschaften aufweisenden Werkstoff und einem
durch hohe Zugkräfte gekennzeichneten Werkstoff ein Verbundbauteil geschaffen ist,
das bei günstigen Kosten zug- und druckbelastbar sowie auf Biegung belastbar ist,
so daß ein derartiges Verbundbauteil für die verschiedensten Einsatzzwecke quasi
als Ersatz von Stahlträgen und Stahlbauteilen eingesetzt werden kann.
-
Dabei ist die Herstellung eines derartigen Verbundbauteiles weitgehend
variabel, da die Bewehrung als Hohlkörper vorgefertigt und montiert und erst anschließend
mit dem Kern aus Alpha-Halbhydrat versehen werden kann. Andererseits können auch
beide Werkstoffe in einem zusammengeführt und intensiv miteinander verbunden werden,
so daß auch vom gesamten Aufbau her ein eine Einheit bildendes Verbundbauteil geschaffen
ist.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben
sichais der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der bevorzugte
Ausführungsbeispiele mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt
sind. Es zeigen: Fig. 1 ein Verbundbauteil im Schnitt, Fig. 2 ein aus mehreren Verbundbauteilen
kombiniertes Bauwerk, Fig. 3 ein Verbundbauteil im Querschnitt und Fig. 4 ein innen
verstärktes Verbundbauteil und Fig. 5 einen Verbundbauträger.
-
Fig. 1 zeigt ein aus Hohlkörper 2 und Kern 3 bestehendes Verbundbauteil
1. Dabei besteht der Hohlkörper aus mehreren Blechen, die abgekantet oder gebogen
oder miteinander verschweißt sind oder aber durch Rollennaht oder Falzen miteinander
verbunden
sind und die den aus Alpha-Halbhydrat bestehenden Kern 3 dicht umgeben. Als Material
für den Hohlkörper 2 dient Stahlblech.
-
Bei der in Fig. 2 dargestellten Anwendungsmöglichkeit ist aus verschiedenen
Verbundbauteilen 1 ein Bauwerk gebildet, dessen einzelne Bauteile ineinandergreifen
und einander abstützen. Im Hohlkörper 2 sind Ausnehmungen 5 vorgesehen, über die
die Hohlkörper 2, und zwar mit Alpha-Halbhydrat,verfüllt werden können. Die Ausnehmungen
5 sind dabei zweckmäßigerweise so angeordnet, daß ein gleichmäßiges und vollständiges
Verfüllen des Hohlkörpers 2 gewährleistet ist. Auch werden mehrere derartige Ausnehmungen
vorzusehen sein, um ein Entlüften des Hohlraumes sicherzustellen.
-
Fig. 3 zeigt einen Träger, der aus mehreren Blechen 7, 8 und dem
Kern 3 gebildet ist. Die Bleche 7, 8, die von Coils ablaufen, sind endlos zusammengeführt
und zu dem dargestellten Profil durch Falzen, Nieten oder ähnliches verbunden, wobei
die Zugzonen noch mit hier nicht dargestellten Einlagen versehen werden können,
Gleichzeitig während des Zusammenführungsvorganges kann der plastische Kern aus
Alpha-Halbhydrat eingebracht werden.
-
Uber die dicht geschlossenen Kanten 9 ist ein Austreten des Alpha-Halbhydrates
verhindert.
-
Fig. 4 zeigt ein gebogenes Verbundbauteil 1, beispielsweise einen
Träger, auf dessen Innenseite 10 Bügel 11 oder ähnliche Bewehrungs- oder Verstärkungsteile
angebracht sind.
-
Derartige Verbundbauteile 1 können als Träger, Stütze oder ähnliches
sowohl im Hochbau wie im Tiefbau wie auch im untertägigen Berg- und Tunnelbau eingesetzt
werden, weil
sie durch die Zusammenfügung von zug- und druckbelastbarem
Stahl und hohe Druckfestigkeiten aufweisendem Alpha-Halbhydrat günstige Festigkeiten
aufweisen und günstig verarbeitet werden können.
-
Fig. 5 zeigt einen Verbundbauträger, der aus mehreren Hohlkörpern
2, 19, 20 besteht. Die einzelnen Hohlkörper 2, 19, 20 weisen entsprechend gebogen
ausgeführte Gurte 14, 15 und gerade verlaufende Stegbleche 16 auf. Sie bilden damit
eine Art Rahmenecke 17, ähnlich der in Fig. 4 gezeigten.
-
Durch Wahl eines entsprechenden Kurvenradius und Angleichung des
Kurvenradius bei den einzelnen Hohlkörpern 2, 19, 20 ist eine Verbindung der einzelnen
Hohlkörper untereinander durch insbesondere im Bogenbereich 21 angeordnete Rippen
22, 23, 24 möglich. Diese Rippen 22, 23, 24 sind entweder nur zur Stütze der Stegbleche
16, 16', 16" oder aber als eine Art Bewehrung vorgesehen. Sie verbinden dann durchgehend
die Gurte 14, 14', 14'' und 15, 15', 15" miteinander.
-
Leerseite