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Kraftschlüssige Verbindung zwischen Stahlbeton-Fertigteilen Stahlbeton-Fertigteile
verbindet man bisher auf drei verschiedene Arten miteinander: z. indem man die Bewehrungseisen
aus den Teilen herausstehen läßt und sie entweder auf eine geeignete Weise, z. B.
durch Schweißen, zusammenfügt und den offenen Zwischenraum mit Ortbeton schließt,
oder sie in jeweils passende Aussparungen des benachbarten Körpers hineinschiebt
und diese dann vergießt; ein Gedanke, der der französischen Patentschrift gro 444
zugrunde liegt; 2. indem man irgendwelche besonderen Verbindungsteile benutzt, welche
in ähnlicher Weise wie die herausstehenden und verschweißten Bewehrungseisen vornehmlich
Längskräfte aufnehmen, wie es z. B. in der englischen Patentschrift 654611 dargelegt
ist; 3. indem ähnlich, wie es im Holzbau geschieht, diejenigen Außenflächen der
zu verbindenden Teile, die einander berühren sollen, quer liegende Aussparungen
von passender Tiefe erhalten, welche mit geeigneten, z. B. nach der deutschen Patentschrift
84,4 052 aus Ortsbeton hergestellten Dübeln ausgefüllt werden.
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Bei allen diesen Lösungen ist die Überleitung der Kräfte von einem
zum anderen Fertigteil und der Spannungsverlauf in diesen unübersichtlich, weil
dem Beton zusätzliche Scher- und Schubspannungen auferlegt werden, die zu den ohnedies
vorhandenen hinzutreten und leicht örtliche Überbeanspruchungen hervorrufen.
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Demgegenüber ist die Verbindung nach der vorliegenden Erfindung so
gestaltet, daß das Verbindungsmittel, vornehmlich ein Stahlrohrabschnitt mit kreisförmigem
Querschnitt, und die angeschlossenen Fertigteile, im Regelfall Stäbe mit seitlichen
Laschen oder nur Stäbe, aufeinander lediglich Druckkräfte ausüben, die sich in dem
Stahlrohrabschnitt durch Scherkräfte ausgleichen. Dieser durchsetzt die nebeneinanderliegenden
Fertigteile,
wobei deren Längsachsen senkrecht zu der Längsachse des Stahlrohrabschnitts stehen.
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In den Abb. i bis 4. ist die Verbindung dargestellt für den Obergurtknoten
eines Fachwerks, in den Abb. 5 und 6 für zwei aufeinanderfolgende Rahmenstäbe, von
denen einer geteilt ist, in den Abb.7 bis 9 für zwei durch Laschen verbundene Rahmenstäbe.
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Es zeigen die Abb. i und 2 den Knotenpunkt im Aufriß und Schnitt A-B,
die Abb. 3 und d. einen Stab im Aufriß und Längsschnitt mit der durchgehenden Aussparung
e und der Bewehrung. Von den vier anschließenden Fachwerkstäben a, b, c, d
sind
alle bis auf die in der Mitte liegende Schräge b geteilt, so daß im ganzen sieben
Einzelstäbe auf dem Verbindungsteil r, einem Stahlrohr mit kreisförmigem Querschnitt,
aufgereiht sind. Hierdurch wird ein mittiger Anschluß der Stabkräfte erzielt. Am
Knotenpunkt sind keine Biegemomente von Stab zu Stab zu übertragen; daher genügt
hier das eine Stahlrohr r. Der innere Durchmesser der Stabaussparungen e ist größer
als der äußere Durchmesser von r. Es entsteht also, wie Abb. 2 zeigt, zwischen
r und den Leibungen der aufeinandergelegten Aussparungen ein annähernd zylindrischer
Zwischenraum, innerhalb dessen sich die unvermeidlichen Maßungenauigkeiten in den
Stablängen und in der Lage der Aussparungen ausgleichen können und der mit einem
Mörtel oder Kitt von hoher Festigkeit ausgefüllt wird.
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Dies kann z. B. so gemacht werden: Ein Zementmörtel aus i Teil Zement
425 und 2,5 Teilen reinem, gemischtkörnigem Quarzsand, Korngröße o bis 3
mm, wird, nachdem Lochwandung und Rohrabschnitt mit einer frisch angemachten Zementschlämme
angestrichen wurden, absatzweise eingeschüttet und mit einem längeren Rohrstück,
welches in den ausgefüllten Zwischenraum hineinpaßt, gründlich festgestampft.
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Für die Verspannung, welche notwendig ist, um während der Benutzung
des Bauwerks ein Abgleiten der äußeren Stäbe oder Laschen von dem Stahlrohr r zu
verhüten, wird das Stahlrohr selbst benutzt, indem es an seinen Enden Innengewinde
trägt, in «-elche zwei aus einer die Aussparung e übergreifenden Scheibe und einem
aufgeschweißten Rohrstutzen mit Außengewinde bestehende Deckelf eingeschraubt werden
(s. Abb. 2).
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Sind weniger Stäbe vorhanden und ist daher der Rohrabschnitt r so
kurz, daß der Zwischenraum von einer, statt von beiden Seiten fest ausgefüllt werden
kann, so wird an einem Ende die Deckelscheibe gleich auf r aufgeschweißt, so daß
hier das Schneiden der Gewinde und der Rohrstutzen erspart wird. Dies zeigen die
Abb. 6 und B.
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Der äußere Durchmesser des Rohrabschnitts ergibt sich aus der zu übertragenden
Stabkraft, der Stabdicke und der dem Füllmörtel bzw. dem Stabbeton zumutbaren Druckspannung;
er wird in der Regel verhältnismäßig groß ausfallen. Aus der hohen zulässigen Scherspannung
des Rohrstahls folgt weiter infolge des großen Umfangs des Rohrs eine geringe Dicke
der Rohrwandung, so daß unter der vollen Beanspruchung Beulungen zu erwarten sind.
Um dies unmöglich zu machen und die Rohrwandung so dünn zu halten, wie es mit Rücksicht
auf die Scherspannungen eben möglich ist, werden, wie aus den Abb. 2, 6 und 8 zu
ersehen ist, die Rohre r vor der Anlieferung mit einer widerstandsfähigen Füllung,
z. B. aus einem hochwertigen Beton, versehen.
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Die Abb.5 bis 9 beziehen sich auf biegefeste Stabzüge, und zwar zeigen
die Abb. 5 und 6 eine unmittelbare Verbindung, die Abb. 7 bis 9 die mittelbare Laschenverbindung
zweier aufeinanderfolgender Stäbe ca und b. Abb. 5 stellt die Ansicht, Abb.
6 den Längsschnitt A-B der unmittelbaren Verbindung dar, entsprechend Abb. 7 die
Ansicht, Abb. 8 den Längsschnitt A-B, Abb. 9 den Querschnitt C-D der mittelbaren
Verbindung.
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Bei der unmittelbaren Verbindung muß, um die zu übertragenden Kräfte
zu mitten, ein Stab, in Abb. 6 der Stab b, geteilt sein in bi und b2. Es ergibt
sich also wie beim Fachwerkknoten, daß die Zahl der von dem Verbindungsteil durchsetzten
Querschnitte ungerade sein muß.
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Die Zahl der Rohrabschnitte, durch welche die beiden Stäbe a und b
miteinander oder jeder von ihnen mit dem Laschenpaar lai, lag (Abb. 8) verbunden
sind, wird nach der konstruktiven Zweckmäßigkeit gewählt; im Regelfall wird sie
auf die wegen der Biegung erforderliche Mindestzahl 2 beschränkt bleiben, schon
weil dann die in der Verbindung auftretenden Druckkräfte einwandfrei berechnet werden
können.
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Wie beim Fachwerkknoten üben also auch hier der Beton der Fertigteile
und der Stahl der Verbindungsrohre unter Vermittlung des Füllmörtels lediglich Druckkräfte
aufeinander aus, die sich im Verbindungsrohr durch Scherkräfte untereinander bzw.
mit den Laschen ausgleichen. Die beschriebene Wirkung ist so gut wie unabhängig
von der Querschnittsform des Verbindungsteils. Die Quer-.schnittsform kann grundsätzlich
auch ein Achteck, Rechteck, Ouadrat usf., hohl oder voll sein; indessen verdient
der Kreisring den Vorzug, weil Stahlrohre dieses Querschnitts am leichtesten beschaffbar
und am billigsten sind.
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Die Biegebeanspruchungen der Verbindungsrohre müssen so gering als
möglich gehalten werden, die Berührungsflächen der Stäbe und der Laschen also mit
hinreichender Genauigkeit eben und parallel sein. Bei größeren Abmessungen schränkt
man nach Abb. 7 bis 9 diese Forderung zweckmäßig auf die Umgebung der Aussparungen
e ein, indem um diese herum ringförmige Auflagen i angeordnet werden, deren Oberflächen
in jedem Einzelteil derselben Ebene angehören. Trägt der Fertigteil beiderseits
Auflagen i, so müssen die beiden Ebenen, in denen sie liegen, parallel sein. Hierdurch
wird zugleich erreicht, daß die von den Schraubdeckeln ausgeübten Drücke gut gemittet
werden.
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Nur verhältnismäßig selten wird man dieFertigteile auf einer Zulage
(Montageboden) zusammenbauen können, um sie nach dem Erhärten des Füllmörtels
aufzurichten.
Häufiger wird man sie im freien Vorbau zusammenzusetzen haben. Außer einer Rüstung,
die in bekannter Weise errichtet wird, benötigt man dann noch gewisse besondere
Vorkehrungen, die den Stab zunächst in der gewollten Lage festlegen, bis die endgültige
Verbindung eingesetzt und der Füllmörtel erhärtet ist. Diese Vorkehrungen sind in
den Abb. 5 und 6 dargestellt. Sie bestehen hier aus Näpfen m an den Stäben bi und
a und Buckeln n an den Stäben a
und b2 und aus besonderen, durchgehenden
Aussparungen o, durch welche beim Zusammenbau später wieder frei werdende Schraubenbolzen
p gesteckt werden. Durch Anziehen der Muttern werden die Teile zusammengezogen,
wodurch die Näpfe m und Buckel n sich dicht ineinanderschieben und
die Fertigteile in der richtigen Lage zueinander abstützen. An die Stelle der Näpfe
und Buckel können gegebenenfalls auch Nuten und Rippen treten.