DE3500376C2

DE3500376C2 - Baukörper, Bauteil, Bauelement o.dgl., mit einer Außenschicht, und Flächengitter zum Einbetten in diese Außenschicht

Info

Publication number: DE3500376C2
Application number: DE19853500376
Authority: DE
Inventors: Ewald 7907 Langenau Sulzberger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-01-08
Filing date: 1985-01-08
Publication date: 1986-11-13
Also published as: DE3500376A1

Abstract

Der Baukörper (B) besitzt eine eine freie Oberfläche (O) bildende Außenschicht (6) aus einem mineralisch und/oder organisch abbindenden, Zugspannungen durch Rißbildung abbauenden Baustoff. Zur Steuerung der Rißbildung ist in die Außenschicht (6) eine Einlage (9) in Form eines im wesentlichen zweidimensionalen Gitters (G) eingebettet, dessen Gitterstege (1) sich in Flächenrichtung der Außenschicht (6) erstreckende Gitterzellen (2) bilden. Die Einlage (9) besteht aus einem Werkstoff, der mit dem Baustoff der Außenschicht (6) keine kraftschlüssige Haftverbindung eingeht. Die durch die Gitterstege (1) jeweils geschlossenen Gitterzellen (2) besitzen in Flächenrichtung der Außenschicht (6) Seitenabmessungen (L) derart, daß die unter dem Einfluß von Spannungen im Baustoff bis zur Rißbildung auftretenden gleichgerichteten Abmessungsänderungen der jeweils die Gitterzelle (2) ausfüllenden Baustoffscholle kleiner sind als die noch für zulässig gehaltene maximale Rißbreite. Die Höhe der Gitterstege (1) quer zur Flächenerstreckung der Außenschicht (6) ist mindestens gleich deren halber Schichtdicke (d).

Description

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dung auftretenden gleichgerichteten Abmessungsänderungen AL der jeweils die Gitterzelle ausfüllenden Baustoffscholle kleiner oder höchstens gleich der noch für zulässig gehaltenen maximalen Rißbreite von b = 0,1 mm sind. Im Ergebnis dient das Gitter nicht dazu, die Außenschicht zur Erschwerung der Rißbildung zu verfestigen, sondern im Gegenteil die Außenschicht zur Erleichterung der Riil bildung bewußt so zu schwächen, daß ein durch die Gitterstege vorgegebenes Rißmuster aus sehr zahlreichen, dafür aber auch sehr schmalen Mikrorissen entstehen kann, die weder technisch schädlich, noch optisch störend sind, weil sie mit dem unbewaffneten Auge überhaupt nicht mehr wahrgenommen werden. Durch die selbstverständlich noch baustoffabhängige Höhe h der Gitterstege werden entlang den Gitterstegen so große Zugspannungsspitzen erzeugt, daß sich möglichst kleine Bruchenergien zur Erzeugung nur feinster Risse ( 0,11 mm) ergeben. Die mit dem Baustoff der Außenschich t keine nennenswert kraftschlüssige Verbindung eingehende Einlage zergliedert also die Außenschicht von homogenen oder geschichteten Baukörpern, Bauteilen, Bauelementen oder dergL in eine vielzählige kleinscholiige Rasterstrukiur mit gegen Null reduzierter Baustoff-Zugfestigkeit, diese gesehen über die Abmessungen L der Gitterzellen hinweg. Die Außenschicht wird gleichsam entspannt Aus konstruktiver Sicht wird dadurch in einfacher Weise die Wahrung notwendiger oder zugeordneter Konstruktionsabstände und die Vergrößerung von Fugen-Richtwertabständen ermöglicht bzw. vereinfacht und die Dauerhaftigkeit der Baustoffe erhöht Auch die Abmessungen L der Gitterzellen hängen vom jeweiligen Baustoff ab und sind im allgemeinen so zu wählen, daß die Einlage den Bereich vielfach verzweigter üblicher Schrumpf- und Schwindrisse reguliert. Im übrigen sollen die Gitterzellen aber groß genug sein, daß das Einfließen auch grober Zuschläge des Baustoffes in die Zellen des Gitters möglich ist Dann wird durch die Einlage zugleich die Standfestigkeit der noch frischen Baustoffe erhöht

Handelt es sich um homogen aufgebaute Baukörper, Bauteile, Bauelemente oder dergl, so bestimmt sich die Dicke der Außenschiclht im wesentlichen durch die Tiefe der Schalenrisse, die sich bei fehlender Einlage aufgrund von Eigenspannungen durch Schwinden oier Temperaturänderungen des Baustoffes bilden würden. Hier und bei geschichtet aufgebauten Baukörpern, Bauteilen. Bauelementen oder dergl. beträgt die Höhe der Gitterstege vorzugsweise zwischen 0,5 und 0,9 der Dicke der Außenschicht. Ist die Außenschicht auf einen tragenden Untergrund aufgebracht, so sollte das Gitter keinesfalls am Untergrund kraftsdilüssig befestigt werden, damit das Gitter keine vom Untergrund stammenden lastabhängigen Formänderungen in die Außenschicht eintragen kann. Handelt es sich um eine Stahlbetonkonstruktion, so wird die Außenschicht zweckmäßig von der vorgeschriebener. M'ndestbetonüberdeckung der Stahleinlagen gebildet und die Höhe h der Gitterstege ist gleich der Dicke der Mindeitbetonüberdeckung, so daß die Einlage zugleich als Abstandhalter für die Bewehrung dienen kann.

Die beste statische Stabilität wird für das Gitter erhalten, wenn die Gitterzellen die Form gleichseitiger Dreiecke aufweisen. Auch empfiehlt es sich, daß sich die Gitterstege bezüglich der Stegdicke in Richtung zur freien Oberfläche der Außenschicht hin verjüngen und am Rand mit einem Kerbradius abgerundet sind, dessen Größe die Rißbildr.ng beeinflußt und baustoffabhängig gewählt werden kann. 2!weckmäßig bilden die Gitterste-

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65 ge im Querschnitt einen schmalen Keil mit einem Keilwinkel von unter 5°.

Für das Gitter ist im Prinzip jeder Werkstoff geeignet der keine nennenswerte kraftschlü^sige Verbindung mit dem Baustoff der Außenschicht eingeht Vorzugsweise allerdings besteht das Gitter aus einem thermoplastischen Kunststoff, wie Niederdruck-Polyäthylen. Dann ist seine Zugfestigkeit bei tiefen Temperaturen hoch und bei hohen Temperaturen gering und sie verhält sich damit ähnlich wie die temperaturabhängigen Baustoffänderungen, so daß temperaturbedingte Zwängungen der in den Gitterzellen befindlichen Baustoffschoilen durch das Gitter weitgehend vermieden oder doch nur sehr gering gehalten werden.

Das Gitter kann aus im Vergleich zur Flächenabmessung der Außenschicht kleinflächigen Gitterpartien zusammengesetzt sein. Das erleichtert und verbilligt die Herstellung der Gitter und die Handhabung. Eine Notwendigkeit die Gitterpartien miteinander zu verbinden, besteht nicht Jedoch empfiehlt es sich zugunsten einer möglichs' homogenen Gitterstruktur des zusammengesetzten Gitters, daß die randständ^on Gitterpunkte jeder Güterpartie abwechselnd als Stecher und zugeordnete Steckeraufnahme ausgebildet und aneinander grenzende Gitterpartien in diesen Gitterpunkten zusammengesteckt sind. Im einzelnen sollte das Gitter geschlossene Gitterzellen bilden und die Gitterstege sollten eine Höhe h quer zur Gitterfläche von etwa einem Fünftel bis einem Zehntel der Seitenabmessungen L der Gitterzellen besitzen. Die Gitterstege besitzen ein Flächengewicht von 0,6 bis 0,8 kp/m².

Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert es zeigt

F i g. 1 eine Gitterpartie zum Zusammensetzen großflächiger Gitter im Grundriß,

F i g. 2 einen Querschnitt durch einen Gittersteg der Gitterpartie nach F i g. 1 in vergrößerter Darstellung,

F i g. 3 eine andere Form des Gitters im Grundriß,

F i g. 4 einen Baukörper, ein Bauteil oder Bauelement nach der Erfindung bei geschichtetem Aufbau im Querschnitt,

F i g. 5 den Gegenstand der F i g. 4 bei homogenem Aufbau mit in der Teilfigur a) über die Dicke D dargestelltem Spannungsverlauf und

Fig.6 den Gegenstand der Fig.4 und 5 im Falle einer Stahlbetonkonstruktion.

Das in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Stück eines im wesentlichen zweidimensionalen Gitters besitzt Gitterstege 1. die geschlossene Gitterzellen 2 bilden und eine Höhe h quer zur Gitterfläche (F i g. 2) von etwa einem Fünftel bis einem Zehntel der Seitenabmessungen L der Gitterzellen 2 besitzen. Das Gitter besteht aus Niederdruck-Polyäthylen. Die Dicke der Gitterstege 1 vertun,·» sich in Richtung der Steghöhe h unter einem Keilwinkel von höchstens 5°. Der schmalere Stegrand 3 ist abgerundet. Die iiitterzellen 2 besitzen if, der Regel einen Grundriß in Form eines gleichseitigen Dreiecks (Fig. 1), jedoch sind auch andere Gitterzellen möglich, insbesondere die in F i g. 3 dargestellten gleichschenkligen Dreiecke. In F i g. 1 sind im übrigen die randständigen Gitterpunkte abwechselnd als Stecker 4 und als zugeordnete Steckeraufnahmen 5 ausgebildet. Kn diesen Gitterpunkten können mehrere der dargestellten Flächengitterstücke zu beliebig großen Gitterflächen zusammengesteckt werden, wobei auch im Verbindungsbereich die Gitterstruktur unverändert bleibt.

In den F i g. 4 bis 6 ist die Dicke des Baukörpers, Bau-

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teils. Bauelementes oder dergl. mit D bezeichnet, die Dicke der Außenschicht 6 mit d. Im Fall eines homogenen Aufbaus entsprechend F i g. 5 ist diese Dicke d im wesentlichen gleich der Tiefe der Schalenrisse 7, die sich aufgrund des in Teilfig. a) dargestellten Verlaufs der Eigenspannungen durch beispielsweise Schwinden des Baustoffes oder durch Änderungen der Außentemperatur ergeben würden. Im Fall der in F i g. 6 dargestellten Stahlbetonkonstruktion mit Bewehrung 8 ist die Dicke d der Außenschicht 6 mindestens gleich der Mindestbetonüberdeckung der die Bewehrung 8 bildenden Stahleinlagen. Diese Mindestbetonüberdeckung ist den geltenden einschlägigen Vorschriften, Normen oder dergl. zu entnehmen. In jedem Fall ist in die Außenschicht ein Gitter 9 eingebettet, das nach Art der F i g. 1 bis 3 ausgebildet ist Das Gitter 9 bildet mit dem Baustoff der Außenschicht keine kraftschlüssige Verbindung, was bei Gittern aus Polyäthylen beispielsweise für zementgebundene Baustoffe gilt. Die Abmessungen L der Gitter- | zeilen 2 sind so gewählt, daß die unter dem fcinfiuß von 20 g lastunabhängig induzierten Eigenspannungen im Bau- ■ stoff der Außenschicht 6 bis zur Rißbildung auftreten- f den Abmessungsänderungen AL der jeweils die Gitterzelle 2 ausfüllenden Baustoffscholle kleiner sind als die noch für zulässig erachtete größte Rißbreite b = 0,1 mm. Tritt also an den Gitterstegen t Rißbildungen auf, so können diese Risse nicht breiter als 0,1 mm werden. Daß die Rißbildung an den Gitterstäben 1 stattfindet, wird durch die Höhe h der Gitterstäbe 1 erzwungen, die zu Spannungsspitzen gerade an den Gitterstäben

und dort besonders im Bereich ihres Randes 3 führen, S

der der freien Oberfläche der Außenschicht 6 züge- '

wandt ist. Die Höhe der Gitterstege 1 beträgt mindestens die Hälfte der Dicke d der Außenschicht 6. Das Gitter kann in die Außenschicht 6 gänzlich eingebettet sein, wozu die Höhe h der Gitterstege 1 bis zu 0,9 d betragen kann. Im Fall der F i g. 6 ist die Höhe Λ der Giiierätcge gleich der minuestbeionübetdeekung, so daß das Gitter 9 zugleich als Abstandhalter für die Bewehrung 8 dient.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

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ρ _ , Die Erfindung betrifft einen Baukörper, ein Bauteil.

ratentansprucne. ein Bauelement oder dergL, mit einer Außenschicht aus

1. Baukörper, Bauteil, Bauelement oder dergL, mit einem mineralisch und/oder organisch abbindenden,

einer Außenschicht (6) aus einem mineralisch und/ Zugspannungen durch Rißbildung abbauenden Baustoff

oder organisch abbindenden, Zugspannungen durch 5 und mit einem in die Außenschicht eingebetteten Gitter.

Rißbildung abbauenden Baustoff und mit einem in Derartige Baukörper, Bauteile, Bauelemente oder

die Außenschichi (6) eingebetteten Gitter (9), d a - dergL sind in den verschiedensten Ausführungsformen

durch gekennzeichnet, daß das Gitter (9) (DE-GM 31 31 584, CH-PS 5 65 297) vielfach bekannt,

aus einem Werkstoff besteht, der mit dem Baustoff wobei die Gitter das Entstehen unerwünschter Risse in

der Außenschicht (6) entweder keine oder nur eine 10 der Außenschicht vermeiden sollen. Solche Risse haben

im Vergleich zu seiner inneren Zugfestigkeit sehr im Prinzip zwei Entstehungsursachen: Sie können durch

schwache Haftverbindung eingeht, daß die Abmes- lastabhängige, d. h. durch äußere Belastung hervorgeru-

sungen (L) der Gitterzellen (2) in der Ebene der Au- fene Formänderungen, oder durch lastunabhängige, d. h.

ßenschicht (6) zwischen dem 5- und dem 12fachen ohne Einwirkung äußerer Belastungen hervorgerufene

der Höhe Qi) der Gitterstege (1) betragen und daß 15 Formänderungen verursacht sein, wobei im letzteren

die Höhe Qi) der Gitterstege (1) mindestens gleich Fall die Formänderungen auf beispielsweise Schwind-,

der halben Schichtdicke (d)der Außenschicht (6) ist Dehn-, Quellvorgängen usw. in den Baustoffen selbst

Z Baukörper oder dergL nach Anspruch 1, da- oder in ihren Schichtungen aufgrund chemischer und/

durch gekennzeichnet, daß bei einer Stahlbetonkon- oder physikalischer Ursachen beruhen und zu Spannun-

struktion die Außenschicht (6) von der vorgeschrie- 20 gen im Baustoff führen, die dessen Bruchgrenzbelastung

benen Mind^stbetonüberdeckung der Stahleinlagen überschreiten und zur Bildung von zumeist vielfach ver-

(8) gebildet ist, und daß die Höhe (h)der Gitterstege zweigten Netzrissen führen. Durch die Gitter in der (1) gleich der Dicke der Mindestbetonüberdeckung Außenschicht soll die Zugfestigkeit des Baustoffes so ist weit erhöht werden, daß sich die Spannungen ohne BiI-

3. Baukörper oder dergL nach Anspruch 1, da- 25 dung wilder Risse nur in eigens hierfür absichtlich vordurch gekennzeichnet, daß die Höhe Qt) der Gitter- gesehenen weichen Fugen oder in Scheinfugen abbauen Stege (1) zwischen 0,5 und 09 uer Dicke der Außen- können, wobei Schp-nfugen dadurch gebildet werden, schicht (6) beträgt. daß in ihnen der Konstruktionsquerschnitt absichtlich

4. Baukörper oder dergL nach einem der Ansprü- reduziert wird und dadurch lokal gesteuerte Zugspanche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet daß das Gitter 30 nungsspitzen erzeugt werden, die gewollte Rißbilder im

(9) aus einem thermoplastischen Kunststoff, wie Nie- Sinne von Sollbrihnistellen entstehen lassen. Innerhalb derdruckpol>athylen, besteht der durch solche Fugen eingegrenzten Abmessungen

5. Baukörper oder d":rgL na- h einem der Ansprü- der Baukonstruktion bleiben aber dennoch schalenartiche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter- ge Risse im Oberflächenbereich keineswegs ausgezellen (2) die Form gleichseitig ;· Dreiecke aufwei- 35 schlossen. Die sich dabei einstellenden Schalenrißtiefen sen. schwächen den Konstruktionsquerschnitt erneut; ihre

6. Baukörper oder dergL nach einem der Ansprü- Kerbwirkungen führen zu weiteren scheinfugenähniiche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß das Gitter chen Sollbruchstellen innerhalb der eingegrenzten Bau-(9) aus im Vergleich zur Flächenabmessung der Au- teilabmessungen durch sogenannte starre Fugen. — ßenschicht (6) kleinflächigen Gitterpartien zusam- 40 Derartige Risse werden von der Fachwelt bei Rißbreimengesetzt ist ten größer als 0,1 mm jedenfalls dann als schädlich ange-

7. Baukörper oder dergl. nach Anspruch 6, da- sehen, wenn die gerissene Baustoffschicht eine der Witdurch gekennzeichnet daß die randständigen Gitter- terung ausgesetzte freie Oberfläche bildet Auch der punkte jeder Gitterpartie abwechselnd als Stecker visuelle Eindruck der Risse beginnt von dieser Rißbreite (4) und Steckeraufnahme (5) ausgebildet und anein- 45 an aufwärts deutlich zu stören. Daher sind sowohl aus ander grenzende Gitterpartien in diesen Gitter- technischen wie auch aus optischen Gründen Rißbreiten punkten zusammengesteckt sind. von wesentlich weniger als 0,1 mm anzustreben.

8. Baukörper oder dergl. nach einem der Ansprü- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Bauche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnetdaß sich die Git- körpern, Bauteilen. Bauelementen oder dergl. der einterstege (I) bezüglich der Stegdicke in Richtung zur %· gangs genannten Art die Außenschicht und ihr Gitter so freien Oberfläche der Außenschicht hin verjüngen auszuführen, daß wilde Rißbildungen mit Rißbreiten und am Rande (3) mit einem Kerbradius abgerundet über einer noch für zulässig gehaltenen maximalen Grösind. ße b, nämlich b = 0,1 mm, sicher vermieden werden.

9. Baukörper oder dergl. nach Anspruch 8, da- Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gedurch gekennzeichnet, daß die Gitterstege (1) im 55 löst, daß das Gitter aus einem Werkstoff besteht, der mit Querschnitt einen schmalen Keil mit einem Keilwin- dem Baustoff der Außenschicht entweder keine oder kel von unter 5° bilden. nur eine im Vergleich zu seiner inneren Zugfestigkeit

10. Baukörper oder dergl. nach einem der Ansprü- sehr schwache Haftverbindung eingeht, daß die Abmesche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter sungen der Gitterzellen in der Ebene der Außenschicht (9) geschlossene Gitterzellen (2) bildet und die Git- 60 zwischen dem 5- und dem 12fachen der Höhe der Gitterstege (1) eine Höhe (h) quer zur Gitterfläche von terstege betragen und daß die Höhe h der Gitterstege etwa einem Fünftel bis einem Zehntel der Seitenab- mindestens gleich der halben Schichtdicke dder Außenmessungen (L)UtY Gitterzellen (2) besitzen. schicht ist.

11. Baukörper oder dergl. nach einem der Ansprü- Bei dem nach der Erfindung in der Außenschicht vorche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter- 65 zusehenden Gitter besitzen die durch die Gitterstege Stege (1) ein Flächengewicht von 0,6 bis 0.8 kp/m² jeweils geschlossenen Gitterzellen in Flächenrichtung aufweisen. der Außenschicht Abmessungen L derart, daß die unter

dem Einfluß von Spannungen im Baustoff bis zu Rißbil-