DE3705722C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zum Einsetzen in eine Schalung für ein Betonbauteil, beispielsweise Betonwand, dienende Vorrichtung gemäß den im Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Derartige, auch als "Bewehrungsanschluß" bezeichnete Vorrich­ tungen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt (z. B. PTC W084/02 369) und dienen dazu, um in besonders einfacher Weise an ein zuerst zu erstellendes Betonbauteil, z. B. (Betonwand) ein weiteres Bauteil (Betonwand) anzuschließen, wobei die Bewehrungsstäbe mit den Verankerungsbereichen in dem zuerst erstellten Betonbauteil und mit ihren Anschlußteilen in dem anzuschließenden Betonbauteil eingebettet werden und das Verwahrungselement als verlorene Schalung im Anschlußbereich zwischen den beiden Betonbauteilen verbleibt.

Nach dem Entschalen des zuerst erstellten Betonbauteils und vor dem Betonieren des anzuschließenden Betonbauteils ist es notwendig, die im umgebogenen Zustand von dem Verwahrungsele­ ment aufgenommenen Anschlußteile des Bewehrungsstäbe mit einem geeigneten Werkzeug aufzubiegen. Um bei diesem Aufbie­ gen möglichst günstige Verhältnisse zu erreichen und vor allem auch eine übermäßige Beanspruchung des gegen Zugbean­ spruchung sehr empfindlichen Betons zu vermeiden, werden bisher als Bewehrungsstäbe schon wärmebehandelte Stähle und beim Aufbiegen der Anschlußteile spezielle Werkzeuge einge­ setzt. Trotzdem ist bei den bisherigen Bewehrungsanschlüssen nicht auszuschließen, daß der Stahl durch das notwendige mehrfache Biegen (Abbiegen der Anschlußteile bei der Her­ stellung des Bewehrungsanschlußes sowie Rückbiegen dieser Anschlußteile vor dem Erstellen des anzuschließenden Beton­ bauteils) ihre Festigkeit verlieren oder angerissen werden, d. h. insbesondere im Bereich der für das Einbinden im Beton notwendigen Rippen Mikrorisse auftreten, die die Dauer­ schwingfestigkeit des rückgebogenen Stahls bzw. Bewehrungs­ anschlusses entscheidend verringern. Dieses Problem tritt besonders gravierend dann auf, wenn den statischen Erforder­ nissen entsprechend Bewehrungsstäbe mit relativ großem Druchmesser verwendet werden und zur Reduzierung der Bauhöhe des Verwahrungselementes ein möglichst kleiner Krümmungs­ radius am Biege-bzw. Übergangsbereich zwischen den Ver­ ankerungsbereichen und den Anschlußteilen der Bewehrungsstäbe angestrebt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bewehrungs­ anschluß der gattungsgemäßen Art anzugeben, der eine im Vergleich zu bekannten Bewehrungsanschlüssen hohe Dauer­ schwingfestigkeit der rückgebogenen Bewehrungsstäbe aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Bewehrungsanschluß bzw. eine zum Einsetzen in eine Schalung für ein Betonbauteil, beispielsweise Betonwand dienende Vorrichtung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Durch die speziellen Gestaltungsparameter des bei dem erfindungsgemäßen Bewehrungsanschluß für die Bewehrungsstäbe verwendeten, mit Rippen versehenen Stahls wird eine wesent­ liche Verbesserung der Dauerschwingfestigkeit der rückge­ bogenen Bewehrungsstäbe des Bewehrungsanschlusses erzielt. Es lassen sich Dauerschwingfestigkeiten in der Größenordnung bis zu 120 N/mm² erreichen.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine zum Einsetzen in eine Schalung für ein Betonbau­ teil dienende Vorrichtung (Bewehrungsanschlag) gemäß der Erfindung im Querschnitt;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Teilschnitt entspre­ chend der Linie I-I der Fig. 1;

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung das Profil der Rippen der Bewehrungsstäbe des Bewehrungsanschlußes gemäß Fig. 1;

Fig. 4 in schematischer Darstellung eine Teillänge des in dem zuerst erstellten Betonbauteil eingebetteten Beweh­ rungsanschlusses mit einem aufgebogenen Anschlußteil sowie mit einem noch nicht aufgebogenen Anschlußteil;

Fig. 5 in schematischer Darstellung einen horizontalen Querschnitt durch zwei Betonbauteile und den den Übergangsbereich dieser Betonbauteile bildenden Bewehrungsanschluß.

Der in den Figuren dargestellte Bewehrungsanschluß besteht aus einem kasten- oder profilförmigem Verwahrungselement 1, welches aus Stahlblech durch Biegen hergestellt ist und im wesentlichen aus einem Boden 2 sowie aus zwei einstückig mit dem Boden 2 durch Abwinkeln hergestellten Schenkeln 3 besteht. Der Boden 2 sowie die Schenkel 3 erstrecken sich über die gesamte, senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 verlaufende Länge des Verwahrungselementes 1 und umschließen den Innenraum 4 dieses Verwahrungselementes 1, der an den beiden Enden des Verwahrungselementes 1 jeweils durch ein nicht dargestelltes, abnehmbares Verschlußelement z. B. aus geschäumtem Kunststoff sowie an der dem Boden gegenüberlie­ genden offenen Seite durch einen ebenfalls nicht dargestell­ ten Deckel verschlossen ist. In der Mitte des Bodens 2 ist eine sich über die gesamte Länge des Verwahrungselementes 1 und damit senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 erstreckende Längsnut 5 eingeformt, die bei der dargestellten Ausführungs­ form so ausgebildet ist, daß der Boden 2 im Bereich dieser Längsnut in den Innenraum 4 hineinreicht. Die Längsnut 5 unterteilt den Boden 2 in zwei Bodenbereiche 2′, von denen jeweils einer an jeder Seite der Längsnut 5 vorgesehen ist und in den entsprechenden Schenkel 3 übergeht, wobei dieser Schenkel 3 mit dem angrenzenden Bodenbereich 2′′ einen spitzen Winkel in der Form einschließt, daß das Verwahrungselement 1 einen durch die Schenkel 3 gebildeten schwalbenschwanzförmi­ gen Querschnitt aufweist. Der Boden 6 der Längsnut 5 liegt parallel zu dem Boden 2 bzw. den Bodenabschnitten 2′ und geht in diese Bodenabschnitte jeweils mit einem Schenkelbereich 7 über. Jeder Schenkelbereich 7 schließt mit der der offenen Seite des Verwahrungselementes 1 abgewendeten Oberfläche des Bodens 6 sowie mit der der offenen Seite des Verwahrungsele­ mentes 1 zugewendeten Oberfläche des angrenzenden Bodenberei­ ches jeweils einen spitzen Winkel ein, so daß nicht nur die Längsnut 5 in der senkrecht zur Längserstreckung des Verwah­ rungselementes 1 verlaufenden Querschnittsebene einen schwal­ benschwanzförmigen Querschnitt aufweist, sondern ein solcher Querschnitt auch jeweils an den Bodenbereichen 2′ zwischen einem Schenkelabschnitt 7 und einem Schenkel 3 gebildet ist.

Jeder Schenkel 3 geht an seiner freien, dem Boden 2 entfernt liegenden und sich über die gesamte Länge des Verwahrungsle­ mentes 1 erstreckenden Längskante in eine Abwinklung 8 über, die über die Außenfläche des betreffenden Schenkels 3 vorsteht und mit dieser Außenfläche einen spitzen Winkel einschließt. Die beiden Abwinklungen 8 dienen zunächst zur Verstärkung des Verwahrungselementes 1 bzw. der Schenkel 3 an deren freien, dem Boden 2 entfernt liegenden Längskanten. Durch die Abwinklungen 8 wird vor allem aber auch eine verstärkte Anlagefläche erreicht, mit der das Verwahrungsele­ ment 1 gegen die Innenfläche der Betonschalung des zuerst zu erstellenden Betonbauteils anliegt. Diese Anlagefläche ist von dem Übergangsbereich 9 zwischen dem jeweiligen Schenkel 3 und der zugehörigen Abwinklung 8 gebildet. Zumindest an diesem Übergangsbereich 9, d. h. an der Fläche, die außerhalb des von dem Schenkel 3 und der Abwinklung 8 gebildeten spitzen Winkels liegt, ist an der freien Längskante jedes Schenkels 3 eine Beschichtung 10 mit einem Material vorgese­ hen, welches im feuchten Zustand aufquillt und damit einen Dichtungseffekt bewirkt.

Der dargestellte Bewehrungsanschluß besitzt weiterhin mehrere Bewehrungsstäbe 14, die U-förmig bzw. als Bügel gebogen sind und somit jeweils zwei Schenkel 15 und einen diesen Schenkel miteinander verbindenden Jochabschnitt 16 aufweisen. Die mit ihren Jochabschnitten 16 senkrecht zur Längserstreckung des Verwahrungselementes 1 angeordneten Bewehrungsstäbe 14 sind mit ihren Schenkeln 15 so durch in den Bodenbereichen 2′ vorgesehene Öffnungen hindurchgeführt, daß jeweils ein Schenkel 15 die entsprechende Durchtrittsstelle (durch den Bodenbereich 2′) an dem in der Fig. 1 linken Bodenbereich 2′ und der andere Schenkel 15 die entsprechende Durchtrittsstel­ le an dem in der Fig. 1 rechten Bodenbereich 2′ aufweist. An den Durchtrittsstellen sind die Schenkel 15 vorzugsweise mit den Bodenbereichen 2′ durch Schweißung oder auf andere geeignete Weise verbunden.

Jeder Schenkel 15 besteht aus einem ersten Abschnitt 15′, der sich unmittelbar an den Jochabschnitt 16 anschließt und über die dem Innenraum 4 abgewendeten Außenfläche des Bodens 2 senkrecht nach außen vorsteht und zusammen mit dem entspre­ chenden ersten Abschnitt 15′ des anderen Schenkels 15 und dem Jochabschnitt 16 den Verankerungsbereich des betreffenden Bewehrungsstabes 14 bildet. Ein zweiter Abschnitt 15′′ jedes Schenkels 15 ist in etwa senkrecht zum ersten Abschnitt 15′ umgebogen und unmittelbar an der Innenfläche des zugehörigen Bodenbereiches 2′ im Innenraum 4 des Verwahrungselementes 1 angeordnet, wobei die zweiten Abschnitte 15′′ die später herauszubiegenden Anschlußteile der Bewehrungsstäbe 14 bzw. des Bewehrungsanschlußes bilden. Die Bewehrungsstäbe 14 weisen einen den jeweiligen statischen Anforderungen ent­ sprechenden Querschnitt, der beispielsweise in der Größen­ ordnung von 6 bis 16 mm liegt, auf.

Zur Verbesserung der Einbindung bzw. Verankerung der Beweh­ rungsstäbe 14 in dem Beton der Betonwände 11 und 12 ist jeder Bewehrungsstab 14 an seiner Außen- bzw. Umfangsfläche mit einer Vielzahl von schräg zur Längserstreckung des Beweh­ rungsstabes verlaufenden und über die Außenfläche vorstehen­ den Rippen 17 versehen, wie sie bei Bewehrungsstäben bzw. Baustählen ansich üblich sind. Diese beim Walzen erzeugten Rippen 17 weisen jedoch zur Verbesserung der Eigenschaften des Bewehrungselementes bei der dargestellten Ausführungsform einen besonderen Verlauf sowie eine besondere Profilausbil­ dung auf, wie dies nachfolgenden noch im einzelnen erläutert wird.

Da die abgewinkelten zweiten Abschnitte 15′′ sämtlicher Bewehrungsstäbe 14 in dem Innenraum 4 des Verwahrungsele­ mentes 1 untergebracht sind, ist dessen Bauhöhe, d. h. der Abstand den die Bodenbereiche 2′ von den freien Kanten der Schenkel 3 in Richtung senkrecht zu ihren Oberflächenseiten aufweisen, bestimmt durch den Durchmesser der Bewehrungsstäbe 14 sowie vor allem aber durch den Krümmungsradius r am Übergangsbereich zwischen dem ersten Abschnitt 15′ und dem umgebogenen zweiten Abschnitt 15′′ jedes Schenkel 15. Ins­ besondere aus Gründen der Materialersparnis, zur Reduzierung des Transportvolumens, aus statischen Gesichtspunkten usw. wird eine geringe Bauhöhe für das Verwahrungselement 1 angestrebt, d. h. es wird ein möglichst kleiner Krümmungs­ radius r im Biegungsbereich zwischen den ersten und zweiten Abschnitten 15′ und 15′′ angestrebt, wobei allerdings ein unterer Grenzwert für den Biegeradius r nicht unterschritten werden darf, da sonst sowohl bei dem bei der Herstellung des Bewehrungsanschlusses erfolgenden Abbiegen der zweiten Abschnitte 15′′, als auch bei dem bei der Verwendung des Bewehrungsanschlußes erfolgenden, später noch beschriebenen Aufbiegen der Abschnitte 15′′ eine Kaltverformung des Stahles der Bewehrungsstäbe 14 sowie vor allem auch Mikrorisse in den Bewehrungsstäben 14 auftreten, die zu einer Beeinträchtigung der Festigkeit, insbesondere der Dauerschwingfestigkeit der Bewehrungsstäbe 14 führen, wobei sich diese Mikrorisse insbesondere im Bereich der Rippen 17 und dabei bevorzugt im Bereich der Fußpunkte 18 dieser Rippen 17 ausbilden.

Die grundsätzliche Verwendung des Bewehrungsanschlusses ergibt sich aus den Fig. 4 und 5. Beim Herstellen des zuerst zu erstellenden Betonbauteils, nämlich beispielsweise der Betonwand 11 wird der Bewehrungsanschluß vor dem Einbringen des Betons derart in die verwendete Schalung hingesetzt, daß das Verwahrungselement 1 mit seiner offenen Seite, d. h. im Bereich der Übergänge 9 gegen die Innenfläche einer Scha­ lungswand der verwendeten Schalung anliegt, so daß beim Betonieren der Betonwand 11 der somit durch das Verwahrungs­ element 1 und die Schalungswand begrenzte Innenraum 4 des Verwahrungselementes 1 von dem in die Schalung eingebrachten Beton freigehalten wird, und zwar auch unter Mitwirkung der oben erwähnten Abschlußelemente an den beiden Enden des Verwahrungselementes 1 sowie des Deckels. Nach dem Betonieren der Betonwand 11 sind die Verankerungsbereiche 15′/16 der Bewehrungsstäbe 14 sowie die Abwinklungen 8 im Beton einge­ bettet.

Nach dem Entschalen der Betonwand 11 wird zunächst der im einfachsten Fall von einer Kunststoffolie gebildete Deckel entfernt. Anschließend werden die nun freigelegten zweiten Abschnitte 15′′ mit Hilfe eines geeigneten Biegewerkzeugs derart aufgebogen, daß jeder zweite Abschnitt 15′′ möglichst achsgleich mit dem ersten Abschnitt 15′ des betreffenden Schenkels 15 liegt. Dadurch, daß die Durchtrittsstellen der Bewehrungs­ stäbe 14 bzw. deren Schenkel 15 durch den Boden 2 des Verwahrungselementes 1 in den Bereichen 2′ liegen, die im Vergleich zu dem gesamten Boden 2 eine verminderte Breite aufweisen und an die sich einerseits jeweils ein Schenkel 3 und andererseits ein Schenkelbereich 7 anschließen, ist beim Aufbiegen der zweiten Abschnitte 15′′ selbst bei Verwendung eines dünnen Bleches für das Verwahrungselement 1 sicher­ gestellt, daß das Blech des Verwahrungselement in den Bodenbereichen 2′ durch den dort von jeweils einem Schenkel­ abschnitt 7 und einem Schenkel 3 gebildeten Schwalbenschwanz- Querschnitt so fest in dem Beton der Betonwand 11 verankert ist. daß sich das Blech bei diesem Aufbiegen in keinem Bereich von dem Beton der Betonwand 11 abhebt und somit auch die Einbindung des Verwahrungselementes 1 durch die Be­ schichtung 13 in der Betonwand 11 nicht verlorengeht bzw. sich die Beschichtung 13 an keiner Stelle von dem Verwah­ rungselement 1 lösen oder die Beschichtung 13 an der dem Innenraum 4 zugewendeten Fläche des Verwahrungselementes abplatzen kann.

Nach dem Fertigstellen der Betonwand 12 sind die zweiten Abschnitte 15′′ der Bewehrungsstäbe 14 auch in dieser Betonwand eingebet­ tet, so daß über die von den Bewehrungsstählen 14 gebildete Anschlußbewehrung zwischen den Betonwänden 11 und 12 wirkende Zugkräfte übertragen werden können. Wie die Fig. 5 zeigt, ist das Verwahrungselement nach dem Fertigstellen der Betonwand 12 ebenfalls vollständig im Beton eingebettet.

Die Bewehrungsstäbe 14 sind aus einer Stahllegierung gefer­ tigt, die 0,12 bis 0,22 Gewichtsprozent Kohlenstoff, 0,5 bis 1,0 Gewichtsprozent Mangan, weniger als 0,05 Gewichtsprozent Phosphor, weniger als 0,05 Gewichtsprozent Schwefel, weniger als 0,4 Gewichtsprozent Kupfer, weniger als 0,05 Gewichts­ prozent Zinn, sowie weniger als 0,01 Gewichtsprozent Stick­ stoff enthält. Die Rippen 17 der Bewehrungsstäbe 14 sind dabei so ausgebildet, daß die Rippen 17 mit der Längser­ streckung des jeweiligen Bewehrungsstabes 14 einen Winkel a einschließen, der im Bereich zwischen 30° und 45° liegt, wobei für das Verhältnis zwischen dem Abstand der beiden Fußpunkte bzw. der Breite w am Rippenfuß und der Höhe h w/h = 1 gilt und der Krümmungsradius r′ den die beiden seitlichen Flanken 20 der Rippen 17 am Fußpunkt 18 aufweisen zwischen dem 1fachen und dem 1,5fachen der Rippenhöhe h liegt.

In ihrer Form als microlegierter Stahl enthält die Stahl­ legierung außerdem noch 0,03 Gewichtsprozent Vanadin.

Bevorzugt sind die Bewehrungsstäbe wärmebehandelte Stähle, die nach dem Walzen abgekühlt werden und dadurch einen weichen Kern, der eine hohe Rückbiegefähigkeit gewährleistet, und einen harten äußeren Bereich bzw. eine harte "Schale" besitzen, der bzw. die für die angestrebte Festigkeit hauptsächlich verantwortlich ist. Bei den wärmebehandelten Stählen enthält die Legierung kein Vanadin.

Weiterhin sind der Verlauf und die Anordnung der Rippen 17 derart gewählt, daß die Rippen 17 jeweils Rippenpaare bilden und die beiden Rippen 17 jedes Rippenpaares von einer parallel zur Längserstreckung des Bewehrungsstabes 14 verlaufenden Mantel- bzw. Umfangslinie des Bewehrungsstabes ausgehen und dort miteinander einen Winkel einschließen, der in etwa gleich dem doppelten Winkel a ist, den jede Rippe 17 mit der Längserstreckung des Bewehrungsstabes 14 einschließt.

Durch die erwähnte Legierung des für die Herstellung der Bewehrungsstäbe 14 verwendeten Stahls wird in Kombination mit der Ausbildung und dem speziellen Verlauf der Rippen 17 die Neigung zur Rißbildung beim Abbiegen der Abschnitte 15′′ sowie beim Rückbiegen dieser Abschnitte ganz wesentlich reduziert, d. h. durch die genannten Maßnahmen werden die statische und dynamische Festigkeit (Dauerschwingfestigkeit) der zurückge­ bogenen, verrippten Bewehrungsstähle 14 wesentlich erhöht, wobei gleichzeitig auch besonders kleine Krümmungsradien r für den Biegebereich zwischen den ersten und zweiten Ab­ schnitten 15′ und 15′′ möglich sind, und zwar Biegeradien r in der Größenordnung zwischen dem Zweifachen und dem Sechsfachen des Durchmessers der verwendeten Bewehrungsstäbe 14. Durch die oben beschriebenen Maßnahmen lassen sich bei den rück­ gebogenen Bewehrungsstäben Dauerschwingfestigkeiten von 120 N/mm² erreichen.

Claims (7)

1. Zum Einsetzen in eine Schalung für ein Betonbauteil, beispielsweise Betonwand, dienende Vorrichtung zum Verwahren von in diesem Betonbauteil zu verankernden und an ihrer Außenfläche mit einer Vielzahl von Rippen versehenen Bewehrungsstäben, bestehend aus einem profil­ förmigen Verwahrungselement mit zwei Schenkeln und einem Boden, durch den die Bewehrungsstäbe derart hindurch­ geführt sind, daß deren Verankerungsbereiche auf der einen Seite und deren zum Anschluß an ein später anzu­ schließendes Betonbauteil herauszubiegenden Anschlußteile auf der anderen Seite des Bodens in dem von diesem und den Schenkeln begrenzten Innenraum des Verwahrungs­ elementes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungsstäbe (14) aus einer Stahllegierung gefertigt sind, die 0,12 bis 0,22 Gewichtsprozent Kohlen­ stoff, 0,5 bis 1,0 Gewichtsprozent Mangan, weniger als 0,05 Gewichtsprozent Phosphor, weniger als 0,05 Gewichts­ prozent Schwefel, weniger als 0,40 Gewichtsprozent Kupfer, weniger als 0,05 Gewichtsprozent Zinn und weniger als 0,01 Gewichtsprozent Stickstoff enthält, daß bei jeder Rippe (17) das Verhältnis Rippenbreite (w) am Fußpunkt (18) der Rippe (17) zur Rippenhöhe (h) etwa EINS ist und daß die Rippen im Bereich ihres Fußpunktes (18) an den Flanken eine Krümmung aufweisen, deren Radius (r′) in der Größenordnung zwischen dem einfachen und dem 1,5fachen der Rippenhöhe (h) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl wärmebehandelt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahllegierung 0,03 Gewichtsprozent Vanadin enthält.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (r′) mindestens dem 0,3fachen des Stabdurchmessers (ds) entspricht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rippe (17) mit der Längser­ streckung des betreffenden Bewehrungsstabes (14) einen Winkel (a) in der Größenordnung von 30 bis 45° ein­ schließt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (17) jeweils Rippenpaare bilden, und daß die beiden Rippen (17) jedes Rippenpaares von einer parallel zur Längserstreckung des Bewehrungs­ stabes (14) verlaufenden Mantel- bzw. Umfangslinie des Bewehrungsstabes ausgehen und miteinander einen Winkel einschließen, der in etwa gleich dem doppelten Winkel (a) ist, den jede Rippe (17) mit der Längserstreckung des Bewehrungsstabes (14) einschließt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (r) im abge­ bogenen Bereich der Bewehrungsstäbe (14) zwischen deren Verankerungsbereich (15′) und deren Anschlußteil (15′′) in der Größenordnung zwischen dem Zweifachen bis Sechs­ fachen des Durchmessers der Bewehrungsstäbe (14) liegt.