EP0435820A1

EP0435820A1 - Verfahren zur Verstärkung von Bauteilen

Info

Publication number: EP0435820A1
Application number: EP90810918A
Authority: EP
Inventors: Walter Dr. Ammann; Fritz Muenger; Manfred Hartmann
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1989-12-23
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1991-07-03
Also published as: US5115622A; JPH04124351A; DE3942945A1

Abstract

Zur Verstärkung von Bauteilen (1) werden im Bereich der Zugzone (1a) durch Verkleben Bewehrungen (3) angebracht. Um zu verhindern, dass sich die Bewehrungen (3) bei Belastung des Bauteiles an den Enden losreissen, werden Befestigungselemente (4) vorgesehen, welche die Enden der Bewehrungen (3) zusätzlich zur Verklebung gegen das Bauteil (1) spannen. Diese Befestigungselemente (4) bringen derart hohe Druckkräfte auf das Bauteil (1) auf, dass die sich schädlich auswirkenden Zug- oder Scherkräfte nicht mehr zum Tragen kommen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein der Durchführung des Verfahrens dienendes Befestigungselement zur Verstärkung von Bauteilen aus Beton, wie Decken, Träger und dergleichen, mittels im Bereich der Zugzone mit der Oberfläche der Bauteile verklebten Bewehrungen aus Metall.
Bekanntlich werden bei ihrer Herstellung Bauteile aus Beton mit Bewehrungen versehen. Solche Bauteile können Decken, Träger, Brücken und dergleichen sein.
Falls die Bauteile aufgrund veränderter äusserer Einflüsse, beispielsweise bei geforderter Erhöhung der Tragfähigkeit, verstärkt werden müssen, ist der Einsatz weiterer Bewehrungen notwendig. Da zusätzliche Bewehrungen innerhalb der Bauteile nicht ohne deren Zerstörung untergebracht werden können, ist es bekannt, solch zusätzliche Bewehrungen durch Verklebung an der Oberfläche der Bauteile zu befestigen. Dabei bietet sich die Zugzone der Bauteile für die auf Zug beanspruchbaren Bewehrungen an. In aller Regel sind solche Bewehrungen aus Profilstahl, insbesondere Flachstahl, gebildet.
Bei der Belastung eines mit solch zusätzlichen Bewehrungen versehenen Bauteiles entsteht eine relative Längenversetzung zwischen Bauteil und Bewehrungen aufgrund der Durchbiegung der Bauteile. An den Enden der Bewehrungen ist diese Versetzung derart gross, dass es zu einem Losreissen von den Bauteilen kommen kann. Die Schwachstelle bildet hier nicht etwa die Verklebung, sondern das aus Beton bestehende Bauteil selbst. Hier spielt vor allem die Tatsache mit, dass Beton auf Druck ausserordentlich stark belastet werden kann, auf Scherung oder Zug jedoch äusserst anfällig wirkt. Diese Anfälligkeit führt an den Enden der verklebten Bewehrungen zu einer Zerstörung des Betons, indem durch die Relativversetzung von den Enden der Bewehrungen ein Teil des Bauteiles losgerissen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem ein Losreissen der Enden geklebter Bewehrungen von der Oberfläche von Bauteilen verhindert wird. Im weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung, insbesondere ein Befestigungselement, zu schaffen.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Enden der mit der Oberfläche von Bauteilen verklebten Bewehrungen mittels Befestigungselementen gegen das Bauteil gespannt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren baut auf der Tatsache auf, dass Beton auf Druck ausreichend beansprucht werden kann. Durch das Spannen der Enden der Bewehrungen gegen das Bauteil werden Druckkräfte erzeugt, welche den bei Belastung des Bauteils auftretenden empfindlichen Scher- und Zugkräften so überlagert sind, dass diese empfindlichen Beanspruchungen wirkungslos sind. Damit wirken nur noch für Beton unproblematische Beanspruchungen auf das Bauteil ein.
Eine bevorzugte Durchführung des Verfahrens besteht in der Anordnung von jeweils zwei Bewehrungen nebeneinander, so dass Befestigungselemente symmetrisch zwischen die Enden von zwei nebeneinander liegenden Bewehrungen angeordnet werden können. Dadurch entsteht sowohl bei den Bewehrungen, als auch bei den Befestigungselementen eine gleichmässige Aufteilung der Beanspruchungen.
Die für die Durchführung des Verfahrens Anwendung findenden Befestigungselemente weisen vorzugsweise einen der Festlegung im Bauteil dienenden Verankerungsbereich, sowie eine mittelbar oder unmittelbar mit der Bewehrung in Kontakt tretende Stützschulter auf. Als diesbezügliche Stützschulter kann ein Bund, ein Schraubenkopf oder eine Schraubenmutter des Befestigungselementes Anwendung finden.
Die Stützschulter des Befestigungselementes ist vorzugsweise relativ zum Verankerungsbereich versetzbar, um dank dieser Versetzbarkeit das Befestigungselement derart zu spannen, dass sich die vorteilhaft auf das Bauteil auswirkenden Druckkräfte aufbringen lassen.
Bei einem Befestigungselement kann es sich grundsätzlich um einen an sich bekannten Anker handeln. Dabei können sowohl chemische, als auch mechanische Anker zur Anwendung gelangen, sofern die vorstehend erwähnte Versetzbarkeit der Stützschulter gegenüber dem Verankerungsbereich sichergestellt ist. Während ein chemischer Anker in bekannter Weise als in das Bauteil einmörtelbare Ankerstange ausgebildet sein kann, weist der Verankerungsbereich eines mechanischen Ankers vorzugsweise eine Spreizhülse und einen darin einziehbaren Spreizkegel auf.
Zur Sicherstellung, dass die Bewehrung trotz Relaxation ausreichend gegen das Bauteil gespannt wird, ist zweckmässigerweise zwischen Stützschulter und Bewehrung ein vorspannbares Element vorgesehen. Ein solch vorspannbares Element kann beispielsweise aus einem elastischen Werkstoff bestehen. Im Hinblick auf die auftretenden, recht hohen Belastungen bieten sich vorzugsweise Elemente aus Metall, beispielsweise in Form von Tellerfedern, an.
Um die Belastungen ausreichend und ohne Beschädigung der vorspannbaren Elemente übertragen zu können, besteht darüber hinaus die Möglichkeit, zwischen der Stützschulter des Befestigungselementes und dem beispielsweise als Tellerfeder ausgebildeten Element ein Druckstück anzuordnen.
Die Erfindung soll nunmehr anhand von sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: einen Schnitt durch eine mit Bewehrungen versehene Decke;
Fig. 2: eine Ansicht von unten auf die Decke, entsprechend Fig. 1;
Fig. 3: einen Schnitt längs der Linie III-III, entsprechend Fig. 1, in vergrösserter Darstellung.

Aus Fig. 1 ist ein als Decke ausgebildetes Bauteil 1 ersichtlich, das sich an Wandungsteilen 2 abstützt. Da davon ausgegangen wird, dass das als Decke ausgebildete Bauteil 1 von oben belastet wird, ist der untere, als Zugzone 1a wirkende Bereich des Bauteiles 1 mit Bewehrungen 3 versehen. Die Bewehrungen 3 sind mit der Oberfläche des Bauteiles 1 verklebt.
Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, sind nebeneinander zwei zueinander parallel verlaufende Bewehrungen 3 am Bauteil 1 angebracht. Beide Enden dieser Bewehrungen 3 werden von Befestigungselementen 4 gegen das Bauteil 1 gespannt. Diese Befestigungselemente 4 sind vorzugsweise zwischen zwei Bewehrungen 3 angeordnet, so dass die Enden beider Bewehrungen 3 übergriffen werden.
Die Anordnung und der Aufbau der Befestigungselemente 4 ist im einzelnen in Fig. 3 dargestellt. Wie diese Figur zeigt, handelt es sich beim Befestigungselement 4 beispielhaft um einen mechanischen Anker mit Ankerbolzen 5, Abstandshülse 6, Spreizhülse 7 und Spreizkegel 8. Während der Spreizkegel 8 über ein Gewinde 9 mit dem Ankerbolzen 5 verbunden ist, weist letzterer eine Stützschulter 10 in Form eines Schraubenkopfes auf.
Wie die Figur 3 weiter verdeutlicht, werden die Enden zweier Bewehrungen 3 vom Befestigungselement 4 gleichzeitig gegen das Bauteil 1 gespannt. Zu diesem Zwecke ist zwischen der als Schraubenkopf ausgebildeten Stützschulter 10 und den Bewehrungen 3 ein vorspannbares Element 11 in Form einer Tellerfeder vorgesehen. Um die Vorspannkräfte von der Stützschulter 10 ausreichend auf das vorspannbare Element 11 übertragen zu können, sind ferner eine Unterlagscheibe 12 sowie ein Druckstück 13 vorgesehen.
Das vorgängig erwähnte Befestigungselement 4 wirkt nach dem Prinzip eines bekannten mechanischen Ankers, indem unter Verdrehen des Ankerbolzens 5 der Spreizkegel 8 in die Spreizhülse 7 hineingezogen wird und diese aufspreizt.
Zum Einleiten der Drehbewegung auf den Ankerbolzen 5 dient die als Schraubenkopf ausgebildete Stützschulter 10 mit ihren diesbezüglichen Angriffsflächen. Das vorspannbare Element 11 stellt eine ausreichende Vorspannung auch nach erfolgter Relaxation sicher.

Claims

Verfahren zur Verstärkung von Bauteilen (1) aus Beton, wie Decken, Träger und dergleichen, mittels im Bereich der Zugzone (1a) mit der Oberfläche der Bauteile (1) verklebten Bewehrungen (3) aus Metall, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Bewehrungen (3) mittels Befestigungselementen (4) gegen das Bauteil (1) gespannt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die Enden von zwei Bewehrungen (3) mittels eines symmetrisch dazwischenliegenden Befestigungselementes (4) gegen das Bauteil (1) gespannt werden.
Befestigungselement zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Verankerungsbereich für das Bauteil (1) und eine Stützschulter (10) für die Bewehrung (3).
Befestigungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschulter (10) relativ zum Verankerungsbereich versetzbar ist.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verankerungsbereich eine Spreizhülse (7) und einen Spreizkegel (8) aufweist.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Stützschulter (10) und Bewehrung (3) ein vorspannbares Element (11) vorgesehen ist.
Befestigungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das vorspannbare Element (11) als Tellerfeder ausgebildet ist.