EP0826845A2 - Vorrichtung zur Zugkraftübertragung - Google Patents

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EP0826845A2
EP0826845A2 EP97114441A EP97114441A EP0826845A2 EP 0826845 A2 EP0826845 A2 EP 0826845A2 EP 97114441 A EP97114441 A EP 97114441A EP 97114441 A EP97114441 A EP 97114441A EP 0826845 A2 EP0826845 A2 EP 0826845A2
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André Dipl.-Ing. Eisenhofer
Wolfgang Dipl.-Ing. Schäffer
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ROJEK, RICHARD, PROF. DR.-ING. EN EISENHOFER, ANDR
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    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/003—Balconies; Decks
    • E04B1/0038—Anchoring devices specially adapted therefor with means for preventing cold bridging
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/12—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of wood, e.g. with reinforcements, with tensioning members

Definitions

  • the invention relates to a device with the tensile components without welded or direct mechanical connections with extremely short length development can be connected to each other in a force-transmitting manner. It can preferably be used in steel and prestressed concrete structures, the short length development especially in connection with structural joints, are to be transmitted via the tensile forces, is particularly advantageous. With the device can also pull components of other materials (such as wood steel) into the concrete. Finally, the device can also Transfer of tensile forces between wood and steel or other suitable Materials are used cheaply.
  • the tension rods can either be made of rod-shaped reinforcing steel or else consist of other materials and / or other cross-sections.
  • the intermediate elements are formed due to the height offset that the offset torque that arises during the power transmission by an opposing one A pair of forces is kept in balance. This ensures that the tension rods are kept free from additional moments.
  • Figures 2 and 3 or 4 and 5 each show a slightly modified variant the device of Figure 1, in which it is possible, initially only the two Reinforcement loops 1 and 4 fit snugly - if necessary with a sufficient one Tolerance measure for shrinkage reduction - to be installed.
  • the circular cylindrical molded connector 3 can be used later. In other use cases such as B. in joints with thermal separation, it can be sensible, the connector with the loop that goes through the insulation joint is to be connected before installation.
  • the loop 1 pulls to the left and accordingly the loop 4 to the right. This is due to the height offset of the two
  • the connecting piece wants to watch the resulting torque in a clockwise direction twist. However, this is prevented by the loop 1 on the Support position A down against the concrete. Because of the comparatively small However, it is tensile strength of the concrete i. d. R. not possible that the near Point B of the loop 4 located on the concrete surface 5 is supported accordingly can. To accommodate the upward balance required for balance For this reason, force is used in the example in FIG Tab 5.
  • FIGS. 1 to 5 7 or 8 or 9 various possible variants of an assembly aid are shown in FIGS. 1 to 5 7 or 8 or 9 to secure the position of the reinforcement loops 1, 4 opposite the intermediate piece 3 shown. It can be attached to the intermediate piece 3 Stops, such as tabs 7, pins 8, all or part of the circumferential Act frets 9 or the like. Such means can in one way or another Application variant make sense.
  • FIG. 6 shows another possible variant for the applicability of the invention Device the rigid connection of wooden beams 11 to a Reinforced concrete slab 12 in the area of a thermally insulated joint.
  • the wooden beam with rod dowels in a U-shaped steel bracket 13 passed, arranged in an edge recess of the wooden beam and after outside, d. H. here on the right, closed in a semicircle and slit in half the height is.
  • the steel bracket with its slot is so far over the pull loop pushed until the annular intermediate piece 14 for transmission the traction can be used.
  • the tensile forces with the aid of a device approximately according to Figures 4 and 5 in the Reinforcement loop 17 forwarded.
  • the bending tensile forces occur here in the upper area of the wooden beam 11.
  • the invention Device for transmitting tensile forces is therefore in the upper area arranged.
  • those occurring in the lower area of the cantilevered wooden beam 11 Bending compressive forces and the transverse forces are provided by one Pressure plate 18 added the horizontal and vertical support surface components has and transfers the transverse forces by means of a diagonal arrangement and can be connected to the pull loop 15 for this purpose.
  • the two pressure plates are here approximately inclined towards each other in a roof shape.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Verbindung von auf Zug beanspruchten Konstruktionselementen von Bauwerken, insbesondere zur Herstellung von Bewehrungsstößen im Bereich von Bauwerksfugen, sollen zugbeanspruchte Bauelemente ohne weitere Maßnahmen an eine kraftaufnehmende Konstruktion angeschlossen werden können. Hierzu ist vorgesehen, daß wenigstens eines der beiden vorzugsweise einen gegenseitigen Höhenversatz aufweisenden, zugbeanspruchten Konstruktionselemente (1,4) in Form einer Zugschlaufe endet, die ein mit quer zur Schlaufenebene verlaufender Achse angeordnetes, am jeweils anderen Konstruktionselement abgestütztes, einen Formschluß bewirkendes Verbindungsstück (3) zumindest teilweise umgreift, das zumindest im von einer Zugschlaufe umfaßten Bereich einen dem gerundeten Innenumfang der Zugschlaufe entsprechend gerundeten Außenumfang aufweist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der zugbeanspruchte Bauelemente ohne geschweißte oder direkte mechanische Verbindungen mit äußerst kurzer Längenentwicklung kraftübertragend miteinander verbunden werden können. Sie kann vorzugsweise in Stahl- und Spannbetonkonstruktionen angewendet werden, wobei die kurze Längenentwicklung insbesondere im Zusammenhang mit Bauwerksfugen, über die Zugkräfte zu übertragen sind, besonders vorteilhaft ist. Mit der Vorrichtung können aber auch Zugkräfte von Bauteilen aus anderen Werkstoffen (wie z. B. Holz oder Stahl) in den Beton geleitet werden. Schließlich kann die Vorrichtung auch zur Übertragung von Zugkräften zwischen Holz und Stahl oder anderen geeigneten Werkstoffen günstig eingesetzt werden.
Die häufigste Art der Ausbildung von Bewehrungsstößen in Stahl- und Spannbetonkonstruktionen besteht in den sogenannten Übergreifungsstößen, die nach DIN 1045 bzw. ENV DIN 1992-1 auszubilden sind. Diese Übergreifungsstöße haben den Nachteil, daß für die Übertragung der Kräfte relativ große Längen erforderlich sind. Dieser Nachteil macht sich besonders ungünstig bemerkbar, wenn die Kraftübertragung im Zusammenhang mit einer Fuge im Bauwerk erforderlich wird.
Die naheliegendste Lösung für diesen Fall besteht darin, die zu stoßenden Bewehrungen miteinander zu verschweißen. Dies ist aber häufig aus baupraktischen Gesichtspunkten zu aufwendig. Eine weitere Alternative besteht in der Anwendung von Muffen. Diese haben jedoch auch mehrere baupraktische Nachteile: Zum einen stehen sie nur für größere Stabdurchmesser zur Verfügung; zum anderen erfordern sie entweder auf der Baustelle Vorrichtungen wie z. B. spezielle Pressen mit entsprechend aufwendigen Arbeitsgängen oder aber besondere Bewehrungen, die mit Gewinden versehen sind.
Hiervon ausgehend sieht die vorliegende Erfindung vor, daß mit einer entsprechend ausgelegten Vorrichtung zugbeanspruchte, stabförmige Bauelemente ohne weitere Maßnahmen an eine kraftaufnehmende Konstruktion angeschlossen werden können. Die Zugstäbe können entweder aus stabförmigen Betonstählen oder aber auch aus sonstigen Werkstoffen und / oder sonstigen Querschnitten bestehen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Anspruch 1 gelöst. Hiernach werden zwischen die zu stoßenden Zugstäbe, die in Schlaufenform gebogen sind, Elemente aus Stahl oder anderen geeigneten Werkstoffen eingebaut, die zumindest auf einer Seite kreis- oder kreisringförmig ausgebildet sind, so daß sie die von den bereits genannten Zugschlaufen abgegebenen Umlenkkräfte direkt oder auch indirekt - z. B. über den Beton - aufnehmen können. Diese Kräfte können an die weiterführende Konstruktion mit der gleichen Methode weitergeleitet werden; je nach Ausgangssituation kann aber die Kraftweiterleitung auch anderweitig, beispielsweise durch Schweißverbindungen, sichergestellt werden.
Systembedingt weisen bei dieser Anordnung die zu stoßenden zugbeanspruchten Bauelemente einen Höhenversatz auf. Dies kann in bestimmten Anwendungsfällen des Stahl- und Spannbetonbaus ein wesentlicher Vorteil sein - nämlich dann, wenn für die zu stoßenden Bewehrungen unterschiedlich große Betondeckungsmaße einzuhalten sind (z. B. Betonstahl und nichtrostender Stahl). In diesem Fall kann das Verbindungselement so ausgelegt werden, daß beide Bewehrungen jeweils mit ihrer spezifischen Betondeckung eingebaut werden und damit zur Aufnahme von Biegezugkräften den jeweils maximal möglichen Hebelarm aufweisen.
Die Zwischenelemente werden aufgrund des Höhenversatzes so ausgebildet, daß das bei der Kraftübertragung entstehende Versatzmoment durch ein entgegenwirkendes Kräftepaar im Gleichgewicht gehalten wird. Dadurch wird sichergestellt, daß die Zugstäbe von zusätzlicher Momentenbeanspruchung freigehalten werden.
Nachstehend werden mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
Figur 1
einen Längsschnitt durch eine Stahlbetonplatte mit einer Schwindfuge, in der die Bewehrung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gestoßen wird,
Figur 2
eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die vollständig kreisringförmig ausgebildet ist,
Figur 3
einen axial geführten Längsschnitt der Vorrichtung gemäß Figur 2,
Figur 4
eine Draufsicht auf eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur 2,
Figur 5
einen axial geführten Längsschnitt der Vorrichtung gemäß Figur 4 und
Figur 6
einen Längsschnitt durch Holzbalken, die im Bereich einer wärmegedämmten Fuge mit Hilfe einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung biegesteif an eine Stahlbetonkonstruktion angeschlossen sind.
Das Problem, daß Bewehrungen in Stahl- und Spannbetonkonstruktionen gestossen werden müssen und herkömmliche Übergreifungsstöße eine zu große Längenentwicklung erfordern würden, tritt insbesondere in Zusammenhang mit Bauwerksfugen auf, über die eine zugfeste Bewehrungsverbindung hergestellt werden soll. Beispiele sind hierfür Arbeits-, Dämm- und Schwindfugen. Ganz besonders im letztgenannten Beispiel ist es im Sinne einer möglichst einfachen Bauausführung wünschenswert, die durch den Übergreifungsstoß bedingte Fugenbreite zu minimieren. Muffenverbindungen können in diesem Fall aber nicht angewendet werden, weil sich die beidseits bereits einbetonierten Bewehrungsenden durch das Schwinden noch gegeneinander verschieben und auch nicht mehr verschrauben lassen.
Die Figur 1 zeigt als Beispiel für diese Situation in einem Längsschnitt durch eine Stahlbetonplatte, wie die Bewehrungen 1 im Bereich einer Schwindfuge 2 mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtungen 3 mit den weiterführenden Bewehrungen 4 zugfest verbunden werden können. Schwindfugen werden in Bauwerken angeordnet, bei denen aufgrund der konstruktiven Randbedingungen durch das Schwinden des Betons große Zwangsbeanspruchungen entstehen würden. Sie werden zu einem möglichst späten Zeitpunkt nach Abschluß der Rohbauarbeiten wieder geschlossen. Während die Breite der Schwindfugen bei herkömmlicher Ausbildung von Übergreifungsstößen relativ groß wird und so für viele Arbeitsgänge zu unhandlich ist, können die Folgearbeiten bei der hier gezeigten kurzen Fugenbreite nahezu unbehindert ausgeführt werden.
Die Figuren 2 und 3 bzw. 4 und 5 zeigen jeweils eine leicht abgewandelte Variante der Vorrichtung aus der Figur 1, bei der es möglich ist, zunächst nur die beiden Bewehrungsschlaufen 1 und 4 hinreichend paßgenau - ggf. mit einem ausreichenden Toleranzmaß für Schwindverkürzungen - einzubauen. Das kreiszylindrisch geformte Verbindungsstück 3 kann nachträglich eingesetzt werden. In anderen Anwendungsfällen wie z. B. bei Fugen mit thermischer Trennung kann es dagegen sinnvoll sein, das Verbindungsstück mit derjenigen Schlaufe, die durch die Dämmfuge geführt wird, bereits vor dem Einbau zu verbinden.
In den Darstellungen der Figuren 3 und 5 zieht die Schlaufe 1 nach links und entsprechend die Schlaufe 4 nach rechts. Das infolge des Höhenversatzes der beiden Schauten entstehende Versatzmoment will das Verbindungsstück im Uhrzeigersinn verdrehen. Dies wird jedoch dadurch verhindert, daß sich die Schlaufe 1 an der Stelle A nach unten gegen den Beton abstützt. Aufgrund der vergleichsweise geringen Zugfestigkeit des Betons ist es aber i. d. R. nicht möglich, daß sich der nahe der Betonoberfläche 5 befindliche Punkt B der Schlaufe 4 sinngemäß abstützen kann. Zur Aufnahme dieser für das Gleichgewicht erforderlichen, nach oben gerichteten Kraft dient deshalb im Beispiel der Figur 3 die am Kreisring unten angeordnete Lasche 5.
Weiterhin sind in den Figuren 1 bis 5 verschiedene mögliche Varianten einer Montagehilfe 7 bzw. 8 bzw. 9 zur Lagesicherung der Bewehrungsschlaufen 1, 4 gegenüber dem Zwischenstück 3 dargestellt. Dabei kann es sich um am Zwischenstück 3 angebrachte Anschläge, wie Laschen 7, Stifte 8, ganz oder teilweise umlaufende Bünde 9 oder dergleichen handeln. Derartige Mittel können in der einen oder anderen Anwendungsvariante sinnvoll sein.
Die in den Figuren 4 und 5 dargestellte Variante unterscheidet sich von derjenigen der Figuren 2 und 3 außer in der unterschiedlichen Montagehilfe auch noch in der Aufnahme der entstehenden Versatzmomente: Bei der vorliegenden Variante wird das rohrförmige Zwischenstück 3 einfach so weit nach unten geführt, daß es die für das Gleichgewicht erforderliche Kraft über die Stirnfläche 10 mit ausreichender Sicherheit in den Beton leiten kann.
Die Figur 6 zeigt als weitere mögliche Variante für die Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung den biegesteifen Anschluß von Holzbalken 11 an eine Stahlbetonplatte 12 im Bereich einer wärmegedämmten Fuge. Dazu werden zunächst mit einer üblichen Konstruktion des aktuellen Ingenieurholzbaus die Biegezugkräfte der Holzbalken mit Stabdübel in eine im Grundriß U-förmige Stahllasche 13 geleitet, die in einer Randaussparung des Holzbalkens angeordnet und nach außen, d. h. hier rechts, halbkreisförmig geschlossen sowie in halber Höhe eingeschlitzt ist. Aus dem Beton ragt eine über die Dämmfuge geführte Zugschlaufe 15. Bei der Montage der Holzbalken wird die Stahllasche mit ihrem Schlitz so weit über die Zugschlaufe geschoben, bis das ringförmige Zwischenstück 14 zur Übertragung der Zugkraft eingesetzt werden kann. Innerhalb des Betons werden in diesem Beispiel die Zugkräfte mit Hilfe einer Vorrichtung etwa gemäß der Figuren 4 und 5 in die Bewehrungsschlaufe 17 weitergeleitet.
Wenn die erfindungsgemäßen Vorrichtungen wie in den Beispielen der Figuren 1 bis 5, bzw. in der Figur 6 im rechten Teil, im Beton eingebettet sind, erhalten sie infolge der ihnen zugewiesenen Kraftübertragung fast ausschließlich Normalspannungen, da sie sich aufgrund der sehr steifen Bettung durch den Beton kaum verbiegen können. Aber auch im bei 14 angedeuteten Anwendungsfall auf der linken Seite der Figur 6 entstehen aufgrund der weitgehend rotationssymmetrischen Belastung fast ausschließlich Normalspannungen. Sie können daher in allen aufgezeigten Anwendungsfällen sehr wirtschaftlich dimensioniert werden.
Die Biegezugkräfte treten hier im oberen Bereich des Holzbalkens 11 auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Übertragung von Zugkräften ist daher im oberen Bereich angeordnet. Die im unteren Bereich des auskragenden Holzbalkens 11 auftretenden Biegedruckkräfte und die Querkräfte werden durch eine hierfür vorgesehene Druckplatte 18 aufgenommen, die horizontale und vertikale Stützflächenkomponenten aufweist und mittels einer Diagonalanordnung die Querkräfte weiterleitet und hierfür mit der Zugschlaufe 15 verbunden sein kann. Zur Weiterleitung der horizontalen Druckkräfte ist sie mit einer weiteren, gegenläufig geneigten, der Stahlbetonplatte 12 zugeordneten Druckplatte 19 verbunden. Die beiden Druckplatten sind hier etwa dachförmig gegeneinander geneigt.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Verbindung von auf Zug beanspruchten Konstruktionselementen von Bauwerken, insbesondere zur Herstellung von Bewehrungsstößen im Bereich von Bauwerksfugen von mit Bewehrungen versehenen Bauwerken, wobei wenigstens eines der beiden vorzugsweise einen gegenseitigen Höhenversatz aufweisenden, zugeanspruchten Konstruktionselemente (1,4;10;13,15;15,17) inform einer Zugschlaufe endet, die ein mit quer zur Schlaufenebene verlaufender Achse angeordnetes, am jeweils anderen Konstruktionselement abgestütztes, einen Formschluß bewirkendes Verbindungsstück (3;14;16) zumindest teilweise umgreift, das zumindest im von einer Zugschlaufe umfaßten Bereich einen dem gerundeten Innenumfang der Zugschlaufe entsprechend gerundeten Außenumfang aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden, zugbeanspruchten Konstruktionselemente (1,4) mit einer Zugschlaufe versehen sind, wobei die beiden Zugschlaufen einander überlappen und das den Überlappungsbereich durchgreifende Verbindungsstück (3) gegenüber beiden, zugbeanspruchten Konstruktionselementen (1,4) lose angeordnet ist und einander gegenüberliegende, abgerundete Umfangsbereiche aufweist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (3;14;16) zumindest auf einer Seite eine mit konstantem Radius gebogene, kreisförmige Umfangskontur aufweist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (3; 14;16) eine zylindrische Umfangskontur aufweist, vorzugsweise als Rohr- oder Stangenabschnitt ausgebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (3) wenigstens ein einem lose angreifenden, zugbeanspruchten Konstruktionselement (1;4) zugeordnetes Lagesicherungselement (7,8,9) aufweist.
  6. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (3) mit einer Einrichtung zur Kippverhinderung versehen ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (3) mit einem vorzugsweise von seinem unteren Rand nach radial außen abstehenden, vorzugsweise laschenförmigen Stützelement (5) versehen ist und/oder eine durch Verlängerung nach unten gebildete Stirnfläche (10) aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei durch ein vorzugsweise eine Bauwerksfuge durchsetzendes, auf Zug beanspruchtes Konstruktionselement (15) überbrückte Verbindungsstücke (14,16) vorgesehen sind, an denen jeweils ein weiteres, zugbeanspruchtes Konstruktionselement (13 bzw. 17) angreift.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anschluß eines Balkens (11) das diesem zugeordnete Konstruktionselement (13) mit einer Schlaufe in eine Randausnehmung hineinragt und in halber Höhe so einschlitzt ist, daß die Schlaufe des weiterführenden Konstruktionselements (15) einführbar ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das zwei von einander beabstandete Verbindungsstücke (14,16) überbrückende, zugbeanspruchte Konstruktionselement (15) mittels einer Diagonalanordnung mit einer höhenmäßig hiergegen versetzt angeordneten Einrichtung (18) zur Aufnahme von Druck- und/oder Querkräften verbunden ist.
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