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Balken- oder rostförmiges Stahlbeton-Bauelement zum Aufbau
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von Flächen-Spaltenböden für Viehstallungen Gebiet der Erfindung Die
Erfindung betrifft ein balken- oder rostförmiges Stahlbeton-Bauelement zum Aufbau
von Flächen-Spaltenböden für Viehstallungen mit sich von einer Auftrittsfläche nach
unten verjüngendem Querschnitt zur Ausbildung von Güllespalten, wobei im Bereich
dieser Querschnittsverjüngung an dem Bauelement eine sich im wesentlichen über die
Länge des betreffenden Güllespalts erstreckende, einen hinterschnittenen Rand bildende
Abreißkante für die Gülle ausgebildet ist.
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Stand der Technik Bei einem bekannten Bauelement dieser Art (DD-PS
44 045) ist für berührungswarme Spaltenböden die Gülle-Abreißkante als Kotabreißkante
an einem auch die Auftrittsfläche und die Spaltseitenflächen umfassenden Profilteil
aus Kunstharzmaterial wie PVC, Polyester o.ä. ausgebildet, das auf ein balkenförmiges
Grundelement aus Metall wie Stahl oder aus Stahlbeton aufgesetzt wird. Bei der Stahibetonausbildung
erfordert die für die Funktion der Abreißkante unabdingbare starke Hinterschneidung
einen ausreichend großen Abstand zur Auftrittsfläche, um zu vermeiden, daß infolge
der Querschnittsverjüngung in diesem hinsichtlich der Aufnahme von Scher- oder Biegekräften
kritischen Bereich im Belastungsfalle Beschädigungen des Betons durch Abplatzen
bzw. Brechen desselben eintreten.
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Dieser relativ große Abstand wiederum führt aber dazu, daß sich oberhalb
der Abreißkante Kot festsetzt und mit zunehmender Benutzung immer stärker aufbaut,
bis es zu einer wesentlichen Verengung der Güllespalten und somit dazu kommt, daß
deren reinigende Funktion maßgeblich beeinträchtigt oder völlig aufgehoben wird.
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Praktisch gleiche Probleme wirft ein weiteres bekanntes Bauelement
auf (DE-GM 70 17 422), bei dem die Abreiß- oder Tropfkante am Ende von senkrechten,
den Güllespalt begrenzenden Seitenwänden ausgebildet ist. Abgesehen davon, daß die
parabelförmige Hohlkantenhinterschneidung zu sehr spitzen, beim Transport leicht
abbrechenden Nasen führt, ist bei diesem bekannten Bauelement entweder die Spalthöhe
über der Abreißkante zu groß und führt zum Kotfestsetzen und -aufbauen, oder der
Querschnitt über der Hinterschneidung genügt nicht den Festigkeitsanforderungen.
In letzterem Fall bilden sich schnell Risse, die zum Angriff der aggressiven Gülleflüssigkeit
an den in diesem Bereich vorgesehenen Bewehrungseisen mit den im folgenden beschriebenen
Konsequenzen führen.
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Endlich ist es aus der Praxis bekannt, im oberen Bereich eines sich
verjüngenden Güllespalts dicht unterhalb der Auftrittsflächen eine Kotabbrechkante
vorzusehen, die durch eine im wesentlichen bis zu ihr senkrecht verlaufende und
dann etwas zurückspringend und weiter im Winkel geführte Seitenwandung ausgebildet
wird. Diese Kotabbrechkanten verhindern ein aufbauendes Ankleben der Feststoffe
und eine damit verbundene zunehmende Verschmutzung der Auftrittsfläche des Spaltenbodens.
Nicht verhindern können diese Kotabbrechkanten aber, daß die Gülleflüssigkeit an
den Seitenflächen des Bauelements bis zu dessen unterem Abschluß hinabläuft und
die gesamte Seitenfläche benetzt, ehe sie von der untersten Kante abtropft. Diese
flächenhafte Benetzung ist insofern von wesentlichem Nachteil, als schlaff bewehrte,
d.h. nicht vorgespannte Spaltenboden-Bauelemente insbesondere in ihrem unterhalb
der neutralen Faser liegenden Zugbereich, also der auf Zug beanspruchten Zone des
Bauelementquerschnitts, zur Rißbildung neigen. Diese Rißbildung ist besonders bei
einer wirtschaftlichen Dimensionierung des Bauelements sehr häufig zu beobachten,
und zwar um so stärker, je höher die Belastung ist.
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Unter dieser Belastung öffnen sich bei zunehmender Benutzungsdauer
die Haarrisse immer stärker. Die an den Seitenwänden der Bauelemente herablaufende,
die Flächen benetzende Gülleflüssigkeit
tritt in die Risse ein
und führt aufgrund aggressiver Bestandteile wie Harnsäure, Milchsäure od.dgl.
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zu starken chemischen Angriffen am Beton und zur Korrosion der Bewehrung,
was sich deshalb nachteilig auswirkt, als die Bewehrung des Stahlbeton-Bauelements
vornehmlich in dem unteren, auf Zug beanspruchten Teil des Querschnitts liegen.
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Durch das Eindringen der aggressiven Flüssigkeit in die Haarrisse
wird die Lebensdauer von aus solchen Stahlbeton-Bauelementen aufgebauten Spaltenböden
wesentlich verringert.
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Die Kotabbrechkanten, die praktisch nur durch seitliches Zurücktreten
der weitergeführten Seitenwandung ausgebildet sind, können, wie die Praxis gezeigt
hat, eine Benetzung des unteren Teils der Seitenflächen nicht verhindern, da die
Flüssigkeit durch Adhäsionskräfte über den schmalen horizontalen Teilverlauf auf
die Hauptteile der Flächen übergeleitet wird.
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Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stahlbeton-Bauelement
der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das eine optimale Abstimmung zwischen
dem Festigkeitsverhältnissen solcher Stahlbetonbauteile mit im Bereich der Auftrittsfläche
stark begrenztem Widerstand gegen Scher- und Zugkräfte einerseits und einer Minimierung
der Verstopfungsgefahr der Güllespalten andererseits ermöglicht.
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Lösung und Vorteile Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß oberhalb der Abreißkante eine zusätzliche, dicht unterhalb der Auftrittsfläche
befindliche, sich ebenfalls im wesentlichen über die Länge der Güllespalte erstreckende
Kotabbrechkante angeordnet und daß die Abreißkante als Tropfrand für Gülleflüssigkeit
im Bereich der neutralen Faser ausgebildet ist.
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Durch diese Anordnung ist der eigentliche Tropfrand mit der die Adhäsionskräfte
der Gülleflüssigkeit aufhebenden ausreichenden Hinterschneidung genügend weit von
der Auftrittsfläche nach unten - in Ablaufrichtung der Gülle gesehen -verschoben,
daß
das Bauelement im Hauptbelastungsbereich der Auftrittsfläche ein ausreichend hohes
Widerstandsmoment haben kann, das durch die nur als schmaler Absatz ausgebildete
Kotabbrechkante praktisch nicht beeinträchtigt wird.
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Letztere reicht aber aus, um sicherzustellen, daß der Kot gleich nach
seinem Eintritt in den Güllespalt abbrechen kann, solange er sich durch die Schwerkraft
noch in Bewegung befindet und nicht anklebt. D.h. die Strecke, innerhalb der die
Schwerkraft größer als die Haftreibung ist, ist groß genug, um die Verstopfung des
Güllespalts infolge haftenden Kotaufbaus zu verhindern. Die Flüssigkeit hingegen,
die zudem die Gefahr des Kotanhaftens in diesem Bereich merklich mindert, kann über
die Kotabbrechkante hinweg in den sich verjüngenden Seitenwandbereich gelangen und
wird dann mit Sicherheit von dem stark und ausreichend hinterschnittenen Tropfrand
von der gefährdeten Zugzone des Stahlbeton-Bauelementes ferngehalten werden, indem
sie durch die Einwirkung der Schwerkraft von dem Tropfrand im freien Fall in den
unterhalb des Spaltenbodens angeordneten Güllesamaler gelangen kann. Durch die Hinterschneidung
ist sichergestellt, daß keinerlei waagerechter Transport, d.h.
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kein 'XRrfechen" von Flüssigkeit, wie es noch im Bereich bekannter
alleiniger Kotabbrechkanten möglich ist, mit sich daran anschließender flächiger
Benetzung der Seitenwände im kritischen Zugbereich, d.h. unterhalb der neutralen
Faser, erfolgen kann. Darüber hinaus ist aber durch die Anordnung der hinterschnittenen
Tropfkante im Bereich der neutralen Faser und vorzugsweise im wesentlichen - d.h.
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hinsichtlich der Funktion von Tropfkante in Verbindung mit der ihr
zugeordneten Hinterschneidung - oberhalb derselben gewährleistet, daß die Güllenasen-
oder Tropfkantenausbildung nicht zu nahe an der Auftrittsfläche liegt und die dadurch
implizierte Verjüngung des Querschnitts des Bauelements nicht schon dort stattfindet,
wo das Bauteil, wie angeführt, möglichst massiv sein muß, nämlich in der Druckzone,
sondern
erst in dem Bereich, in dem die Druckkräfte wesentlich abnehmen und praktisch gegen
Null gehen (neutrale Faser).
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Weiterbildungen der Erfindung Eine vorteilhafte Ausführungsform der
Erfindung sieht vor, daß sich der oberhalb der Kotabbrechkante befindliche, zu dieser
von der Auftrittsfläche verlaufende Seitenwandteil im wesentlichen senkrecht zur
Auftrittsfläche erstreckt.
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Damit erhält man eine günstige Ausbildung des gefährdeten Bereiches
im Hinblick auf Lagerung und Transport der Teile, die so bündig und ohne vorspringende
Kanten gegeneinander liegen können. Obwohl die Detailausbildung des Tropfrandes
lediglich von sekundärer Bedeutung ist, solange durch die Hinterschneidung und ihre
Lage zur neutralen Faser mit Sicherheit ein Benetzen der darunter liegenden Seitenflächen
des Bauelements vermieden wird, können von Fall zu Fall je nach Anwendungszweck
und bestimmten Randbedingungen gewisse, teilweise für sich bekannte Randausbildungen
zweckmäßig sein. So ist beispielsweise eine spitzwinklige Kantenausbildung des Randes
vorteilhaft für ein absolut sicheres, praktisch hundertprozentiges Abtropfen aller
Flüssigkeit ohne auch nur die geringste Benetzungsgefahr selbst im unmittelbaren
Bereich des Tropfrandes. Da aber spitzwinklige Kanten hinsichtlich der Ausbildung
und besonders des Transports, auf dem es leicht zum Ab- oder Ausbrechen von Teilen
kommen kann, oftmals nur schwierig zu erreichen und zu erhalten sind, kann auch
eine abgerundete Ausbildung des Tropfrandes vorgesehen sein, die hinsichtlich der
Form, Größe und Tiefe der Hinterschneidungen ebenfalls ein sicheres Ablenken aller
Gülleflüssigkeit ermöglicht. In diesem Sinn kann der Tropfrand besonders vorteilhaft
an einem nach unten sich erstreckenden Steg, der im wesentlichen rechteck- oder
trapezförmigen Querschnitt haben kann, ausgebildet sein.
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Entscheidend ist jedoch, zusammenfassend betrachtet, die Kombination
zweier Abreißkanten, von denen die obere nur einen
mäßigen, die
Festigkeitsverhältnisse praktisch nicht beeinträchtigenden Hinterschnitt hat, während
die zweite als Flüssigkeitstropfrand erheblich stärker hinterschnitten in einem
Bereich liegt, der keinen Einfluß mehr auf die Festigkeitsverhältnisse der Auftrittsfläche
hat.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Teil-Querschnitt durch einen aus rostförmigen Stahlbeton-Bauelementen
aufgebauten Flächen-Spaltenboden und Fig. 2 eine teilweise Draufsicht auf einen
solchen Spaltenboden in gegenüber Fig. 1 verkleinertem Maßstab.
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Ein Flächen-Spaltenboden für Viehstallungen ist aus einer Mehrzahl
rostförmiger Stahlbeton-Bauelemente 1 aufgebaut, von denen in Fig. 1 eines vollständig
im Schnitt und eines teilweise erkennbar ist. Solche Bauelemente 1 sind, wie aus
Fig.
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2 erkennbar, parallel nebeneinander angeordnet und bilden so in ihrer
Gesamtheit einen Flächen-Spaltenboden mit einer Auftrittsfläche 13, wobei sie auf
einem nur mittels einer doppelten strichpunktierten Linie angedeuteten Lager 11
ruhen.
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Jedes Bauelement ist mit von der Auftrittsfläche nach unten verlaufenden
Seitenflächen 3 ausgebildet, deren Detailausbildung weiter unten noch erläutert
wird und die bei Nebeneinander legen mehrerer Bauelemente 1 zwischen diesen Güllespalten
2 erzeugen. Ebenso trägt im Falle rostförmiger Bauelemente 1, wie sie in dem dargestellten
Beispiel gezeigt sind, jedes derselben in sich eine Anzahl solcher Güllespalten
2, wodurch der Flächen-Spaltenboden insgesamt einen genügenden Durchtrittsquerschnitt
für Kot und Urin des Viehs, also die Gülle aufweist. Die in jedem Bauelement 1 angeordneten
Güllespalt&2
erweitern sich ebenso wie die zwischen einzelnen Bauelementen 1 ausgebildeten infolge
der noch zu beschreibenden Ausbildung der Seitenflächen 3 nach unten, um einen leichten
Druchtritt insbesondere des Kots zu ermöglichen.
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Die im wesentlichen aus Beton hergestellten Bauelemente 1 weisen zur
Aufnahme der bei Belastung auftretenden Zugkräfte eine Bewehrung 4 auf und haben
eine neutrale Faser 40. Im Bereich oberhalb dieser neutralen Faser treten bei normaler
Belastung des Spaltenbodens Druckkräfte auf, darunter Zugkräfte. Die neutrale Faser
kann sich, je nach Höhe der auftretenden Belastung, in vertikaler Richtung etwas
verlagern.
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Im Bereich der neutralen Faser 40 und - hinsichtlich der beabsichtigten
Funktion vorzugsweise im wesentlichen - oberhalb derselben sind, über die Gesamtlänge
der Spalte 2 sich erstreckend, an den Seitenflächen hinterschnittene Tropfränder
5 ausgebildet, die ein Benetzen der unterhalb der neutralen Faser 40 liegenden,
auf Zug beanspruchten Bereiche der Bauelemente 1 verhindern, indem von oben her
an den Seitenflächen 3 herablaufende Flüssigkeit von ihnen infolge Schwerkraftwirkung
vertikal nach unten abfließen bzw. abtropfen kann. Durch Hinterschneidungen 50 ist
sichergestellt, daß selbst ein "Kriechen" der Flüssigkeit in den Bereich unterhalb
der Tropfränder 5 nicht eintreten kann.
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Die Tropfränder 5 können entsprechend den jeweiligen Erfordernissen
unterschiedliche Formen aufweisen, wie sie rein beispielhaft an dem dargestellten
Querschnitt nebeneinander gezeigt sind. So ist es möglich, die Bauelemente mit spitzwinkligen
Kanten 51, gezeigt im linken Teil des Bauelements 1, auszubilden. Ebenso gut können
sie aber auch die Form abgerundeter Nasen 52 haben oder als breitere Ränder 53 an
nach unten sich erstreckenden Stegen 54 ausgebildet sein. Im Detail
wird
die Ausbildung der Tropfränder so vorgesehen, daß sich einerseits ein günstiges
Entschalen der Bauelemente ermöglichen läßt und andererseits ein vernünftiger Kompromiß
zwischen dem erforderlichen Abtropfen und einem ausreichenden Widerstand gegen Beschädigungen
geschaffen ist, was sich natürlich nach dem jeweiligen Verwendungszweck, den Transportgegebenheiten,
der Belastbarkeit in diesem Bereich etc. richtet.
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Da die Tropfränder 5 relativ weit von der Auftrittsfläche 13 entfernt
liegen, könnte sich an den Seitenflächen 3 Kot festsetzen und zunehmend aufbauen,
um so den Spalt 2 allmählich zu verschließen. Um dies zu vermeiden, ist dicht unterhalb
der Auftrittsfläche 13 eine Kotabbrechkante 12 ausgebildet. Diese unterteilt die
Seitenfläche 3 derart, daß ein oberer kurzer, im wesentlichen zur Auftrittsfläche
13 senkrechter Wandteil 31 und ein längerer mittlerer, bis zur Tropfkante 5 verlaufender
konischer Wandteil 32 ausgebildet sind. Dazu durch den hinterschnittenen Tropfrand
5 abgesetzt wiederum verläuft ein unterer Wandteil 33, der infolge der Funktion
des Tropfrandes 5 nicht mehr mit Flüssigkeit benetzt wird. So ist es nicht möglich,
daß die Gülleflüssigkeit in Haarrisse, die sich im auf Zug beanspruchten Bereich
unterhalb der neutralen Faser 40 ausbilden, eintreten und zur erhöhten Zersetzung
der Spaltenboden-Bauelemente führen kann, wohingegen die Kotabbrechkante 12 sicherstellt,
daß kein aufbauendes Ankleben von Kot im mittleren konischen Wandteil 32 erfolgt,
sondern der Kot vor einem überwiegen der Adhäsionskräfte abfällt. Diese Abbrechkante
12 liegt vorzugsweise nur 15-25 mm unter der Auftrittsfläche 13 und springt um ca.
1-3 mm zurück.
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Mit dem Pfeil I in Fig. 2 ist die Lage des Schnitts der Fig. 1 angedeutet.
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