EP0826848B1 - Vorrichtung zur konzentrierten Krafteinleitung in Beton - Google Patents

Vorrichtung zur konzentrierten Krafteinleitung in Beton Download PDF

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EP0826848B1
EP0826848B1 EP97114472A EP97114472A EP0826848B1 EP 0826848 B1 EP0826848 B1 EP 0826848B1 EP 97114472 A EP97114472 A EP 97114472A EP 97114472 A EP97114472 A EP 97114472A EP 0826848 B1 EP0826848 B1 EP 0826848B1
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EP
European Patent Office
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concrete
forces
previous
filled
construction
Prior art date
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EP97114472A
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French (fr)
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EP0826848A2 (de
EP0826848A3 (de
Inventor
Richard Prof. Dr.-Ing. Rojek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ROJEK, RICHARD, PROF. DR.-ING. EN EISENHOFER, ANDR
Original Assignee
Eisenhofer Andre Dipl-Ing
Schaffer Wolfgang Dipl-Ing
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Publication date
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Application filed by Eisenhofer Andre Dipl-Ing, Schaffer Wolfgang Dipl-Ing filed Critical Eisenhofer Andre Dipl-Ing
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Publication of EP0826848A3 publication Critical patent/EP0826848A3/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E04C5/12—Anchoring devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/16—Auxiliary parts for reinforcements, e.g. connectors, spacers, stirrups

Definitions

  • the invention relates to components with anchoring devices by open Niches with the concrete is toothed, whereby Glas- or Compressive forces and, if necessary, lateral forces are concentrated in steel and prestressed concrete structures can be initiated.
  • the elements can be used for this purpose with conventional reinforcements or the most diverse special elements be connected or can also be part of a rigid special construction be, since they - in contrast to rod-shaped elements with circular Cross-section - also good for transfer due to its rectangular cross-sectional shape of bending moments and shear forces are suitable.
  • the anchoring effect of the construction according to the invention can be significantly enhanced be formed by the edges of the recesses with Aufkantungen become. This creates additional contact surfaces compared to planar anchor elements for transferring compressive forces into the concrete.
  • the anchor element is combined with a reinforcing bar, it can vary depending on the selected Assignment between rebar and anchor element during power transmission From the rod to anchor an offset moment arise. Due to the bending stiffness of the armature, it is possible for this offset moment by a couple of forces, the introduces the anchor element into the concrete, keeping it in balance.
  • the anchor elements according to the invention can except with reinforcing bars also be combined with all conceivable surface or rod-shaped construction parts.
  • rigid constructions can be in addition to normal forces and shear forces over the recesses and / or recesses as support forces in the concrete be directed.
  • the device according to the invention is an anchor element, which is the introduction of force From tensile or compressive bars in the concrete with comparatively allows very short lengths and thus constructive for many applications and offers economic benefits.
  • Essential is the possible utilization comparatively high concrete compressive stresses.
  • the anchor elements are in usually equally well suited for the introduction of tensile or compressive forces. By the Full-surface embedding of the elements in the concrete can occur under compressive stress no stability problems arise.
  • Figures 1 to 3 show a solution in which two reinforcing bars 1 with a common perforated plate anchors 2 are welded.
  • the anchor element takes over the tensile or compressive force of the two rods and passes them essentially over the Face 3 or 3 a and the Lochleibungs vom the in this example circular recesses 4 each as compressive force in the concrete.
  • FIG. 4 shows an anchor element with internal, continuous recess 5, the figure 5 with such inside, one-sided recess 6, the figure 6 another with internal, two-sided recesses 7 and Figure 7 an anchor element with the margins arranged recesses 8.
  • FIG. 8 shows a longitudinal section of an anchoring device according to the invention, in which the edges of the recesses 9 are provided with upstands 10 are. These shapes can be made by casting or pressing or by in the recesses annular, small pipe sections welded become. Opposite anchoring elements with even surfaces This creates more pressure contact surfaces to the concrete, causing the anchoring effect the elements is significantly increased.
  • Figures 9 to 11 show a variant in which a reinforcing rod 11 on one side is welded to an anchor element 12.
  • the anchor element transmits the train or Compressive force substantially over the end face 13 and 13 a and above all over the Lochleibungs vom the in this example semicircular recesses 14 at the edges in the concrete.
  • FIG. 12 shows with the plan view of a further variant that it for the planform or the cross section of the device according to the invention a great variety of design options.
  • the anchor element 15 for example, a trapezoidal plan as well as recesses 16 and 17 in the interior and on the edges. In particular, at the edges also offer triangular Recesses on.
  • FIG. 12 shows the arrangement for a tie-down anchor, Figure 13, however, the arrangement for a pressure anchorage.
  • FIG. 14 shows a variant in which first the basic forms of FIGS. 1 and 9 were combined so that recesses 18 and 19 in the interior and at the edges available.
  • This approximately sinusoidal shape first has the advantage that both in the anchoring element as well as in the concrete Notch effects are avoided. This will increase the carrying capacity of the anchor elements not only for static load, but also for dynamic influences increased.
  • FIG. 14 Another essential advantage of the shaping according to FIG. 14 is that shown in FIG 15 shown sectional view: It can be chosen so low, that when cutting the anchor elements only for the inner recesses 18 Material waste is created.
  • FIG. 16 shows one of numerous possible application examples rigid carrier 21 with z. B. rectangular cross section, the loads of the left Concrete member 22 via the expansion joint 23 to the right concrete part 24 transmitted got to. In order not to disturb the function of the expansion joint, it is within the left Concrete part mounted longitudinally displaceable in a sleeve 25. As a result of the power transmission the carrier receives a bending stress, each by a vertical Force pair is kept in balance. Due to the rectangular cross-sectional shape can transmit significantly larger forces at the same cost of materials be considered with a circular cross-section. Immediately to the right of the fugue arise downwardly directed support forces, at the right end of the carrier are the Forces directed upwards. In both places, the forces except the Surfaces additionally with the help of the rectangular recesses in this example 26 led into the concrete. The support length can thereby in the concreted part opposite a full-surface rod with the same carrying capacity chosen significantly shorter become.
  • the illustrated carrier 21 may consist of a single element, of pairs or Also consist of several elements arranged one behind the other. If this with Intermediate gaps can be arranged, the power transmission surfaces between the girders and the concrete with comparatively high compressive stresses be charged.
  • Figure 17 shows a supporting structure, which the loads and for the balance necessary Kragmoment a left illustrated reinforced concrete collar plate 27 on the thermally insulated joint 28 into the subsequent reinforced concrete structure 29 passes.
  • the anchoring device can - As shown here - horizontally lying, or arranged vertically standing become.
  • the tensile forces turn anchored in the concrete with an anchor element 30 according to the invention.
  • the concrete is conventionally provided with reinforcement 32, with which the anchor element 30 may be welded.
  • the rods 31 can connected via diagonal bars with a designated as a whole with 45 device be, which are arranged more deeply and for the reception and transmission of the occurring Bending pressure forces and shear forces is set up.
  • a device according to the invention is shown, the loads the reinforced concrete element 34 receives and a bearing plate 35 on a support structure 36 delivers.
  • the resulting offset torque is determined by a horizontal Paired forces, with which the angular, d. H. two-legged support 33 against the structure 34.
  • Support member 21 may also be the support member 33 of a single element, from consist of pairs or even several consecutively arranged elements.
  • the serially arranged individual elements can with an intermediate element 37 so be connected to each other, that this intermediate element as a transport anchor can be used. This eliminates the case in which the reinforced concrete element 34 is prefabricated, additional lifting anchor.
  • the support element 33 according to the invention can u. a. be varied in the way that the load-receiving part of the construction shown perpendicularly in Figure 18 also can be arranged inclined. This can u. U. a more favorable state of tension be achieved in the concrete.
  • the support element 33 according to the invention can - if adapted accordingly Shaping - for the storage of various reinforced concrete components such as Plates, stairs, beams, discs u. ⁇ . Be used. Thereby can especially in the production of such parts in precast construction economical Storage and installation conditions can be achieved. If necessary - z. B. in the Storage of stairs or stair landing on the subsequent components - can the support structure according to the invention combined with sound-absorbing bearings become.
  • FIGs 19 and 20 is a steel anchor plate 38 in the side and in the Rear view shown.
  • Such anchor plates are used to z. B. steel structures how to attach suspended canopies to reinforced concrete structures.
  • the loads on the anchoring elements according to the invention 39 led into the concrete.
  • the vertical load components can be considered as lateral forces favorably received both by the pressure and the Glasanank ceremonies and to get redirected.
  • Figures 21 and 22 show in a side view and in cross section, as the Anchoring devices according to the invention as a particularly advantageous composite can be used for the production of steel composite structures.
  • the concrete structure 40 relative to the steel beam 41 in the common contact joint 42 can not move.
  • suitable Composite means horizontal in Figure 21 extending in the image plane shear forces be transmitted as possible slip.
  • the anchor elements according to the invention 43 offer ideal conditions for this: they can use these forces over their large contact surfaces to the concrete absorb well and because of their great flexural rigidity actually slip without slip to the steel girder, where they use these forces z. B. via welds.
  • the composite element of EP 0 215 148 A is rod-shaped and we continuously with welded to a steel girder. Due to the rod shape, on the one hand, the per unit length strong forces are limited; on the other hand, the composite element as a result of the continuous welding connection is not bent be claimed. As a result, the composite forces can not arbitrarily far, but only be led into the edge area of the concrete slab. In addition, are the continuous welds comparatively costly.
  • fastening aids eg as an injection-molded part Plastic
  • FIG. 1 An example of such a fastening aid 44 shown in FIG.

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  • On-Site Construction Work That Accompanies The Preparation And Application Of Concrete (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft Bauelemente mit Verankerungseinrichtungen, die durch offene Nischen mit dem Beton verzahnbar ist, wodurch Zug- oder Druckkräfte und ggf. gleichzeitig Querkräfte konzentriert in Stahl- und Spannbetonkonstruktionen eingeleitet werden können. Die Elemente können zu diesem Zweck mit herkömmlichen Bewehrungen oder den verschiedenartigsten Sonderelementen verbunden werden oder können auch Bestandteil einer biegesteifen Sonderkonstruktion sein, da sie - im Gegensatz zu stabförmigen Elementen mit kreisförmigem Querschnitt - aufgrund ihrer rechteckigen Querschnittsform auch gut für die Übertragung von Biegemomenten und Querkräften geeignet sind.
Die häufigste Art der Ausbildung von Zug- oder Druckkraftverankerungen in Stahlund Spannbetonkonstruktionen besteht in der Anordnung der sogenannten Verankerungslängen für Bewehrungsstäbe, die nach DIN 1045 bzw. ENV DIN 1992-1 auszubilden sind. Diese Verankerungslängen haben den Nachteil, daß für die Einleitung der Kräfte relativ große Längen erforderlich sind. Dieser Nachteil macht sich besonders stark bemerkbar, wenn die Kraftübertragung im Zusammenhang mit einer Fuge im Bauwerk erforderlich wird.
Für den Fall, daß die für eine herkömmliche Verankerung erforderliche Länge nicht zur Verfügung steht oder aus irgendwelchen Gründen stark verkürzt werden soll, werden bislang in der Praxis als Sonderlösung gelegentlich Ankerplatten angeordnet, die am Stabende rechtwinklig zur Stabachse angeschweißt werden. Die Anwendbarkeit dieser Sonderlösung wird aber u. a. dadurch stark eingeschränkt, daß bei den in aller Regel nur wenige Zentimeter von der Betonoberfläche entfernt angeordneten Bewehrungsstäben kein ausreichender Platz für Ankerplatten zur Verfügung steht.
Vor diesem Hindergrund werden in der Literatur bereits verschiedene Konstruktionen vorgestellt, die ansatzweise auf einem ähnlichen Grundgedanken aufbauen wie die vorliegende Erfindung. So werden beispielsweise mit den Dokumenten FR 1 509 977 A und DE 825 002 C Lösungen vorgeschlagen, bei denen die übliche, stabförmige Bewehrung von Stahlbetonkonstruktionen durch dünne, perforierte Bleche ersetzt werden sollen. Über die Öffnungen soll der Verbund mit dem Beton hergestellt werden. Die jeweils sehr geringe Blechstärke erlaubt jedoch nur sehr geringe Verbundkräfte, so dass mit diesen Konstruktionen keine konzentrierte Lasteinleitung möglich ist; sie können auch nicht zur Kraftweiterleitung auf Biegung beansprucht werden.
Ein weiteres, gleichfalls entfernt artverwandtes Anwendungsbeispiel findet man im Dokument FR 1 164 683 A. Hier werden dünne, gelochte Blechstreifen als durchgehende Bewehrung für eine Ziegeldeckenkonstruktion vorgeschlagen. Auch für diese Form gilt, dass sie nur Zugkräfte aufnehmen kann und keine echten Leibungsflächen ausweist, die eine konzentrierte Lasteinleitung erlauben würde; sie ist gleichfalls nicht in der Lage, Querkräfte in Verbindung mit Biegemomenten weiterzuleiten.
Für die vorliegende Erfindung besteht dagegen die viel weiter gefasste Aufgabenstellung darin, Verankerungselemente so auszubilden, dass sie mit einer kurzen Längenentwicklung sehr konzentriert Kräfte aus dem Beton übernehmen können und gleichzeitig diese aufgenommenen Kräfte weiterleiten und dabei auch die entstehenden Biegemomente aufnehmen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Anspruch 1 gelöst. Hiernach sind aus Stahl oder anderen geeigneten Werkstoffen bestehende Ankerelemente vorgesehen, die beliebige Querschnitts- und Grundrißformen aufweisen können und durch beliebig geformte Ausnehmungen und / oder entsprechende durchgehende Aussparungen im Flächeninnern und / oder an den Rändern die Verankerungskraft über - i. d. R. mehrere - kleine Teilflächen mit Druckkontakt in den Beton übertragen. Dadurch können im Vergleich zu den herkömmlichen Ankerplatten größere Betonspannungen ausgenutzt werden. Die erfindungsgemäßen Ankerelemente heben sich gegenüber den beschriebenen, bekannten Lösungen vor allem dadurch hervor, dass sie einen plattenförmigen Querschnitt aufweisen, wodurch erst hinreichend große Leibungsflächen zur konzentrierten Lasteinleitung und gleichzeitig biegesteife Querschnitte entstehen.
Die Verankerungswirkung der erfindungsgemäßen Konstruktion kann erheblich verstärkt werden, indem die Ränder der Aussparungen mit Aufkantungen ausgebildet werden. Dadurch entstehen gegenüber ebenen Ankerelementen zusätzliche Kontaktflächen zur Übertragung von Druckkräften in den Beton.
Wird das Ankerelement mit einem Bewehrungsstab kombiniert, kann je nach gewählter Zuordnung zwischen Bewehrungsstab und Ankerelement bei der Kraftübertragung vom Stab zum Anker ein Versatzmoment entstehen. Infolge der Biegesteifigkeit des Ankers ist es möglich, dieses Versatzmoment durch ein Kräftepaar, das das Ankerelement in den Beton einleitet, im Gleichgewicht zu halten.
Die erfindungsgemäßen Ankerelemente können außer mit Bewehrungsstäben auch mit allen denkbaren flächen- oder stabförmigen Konstruktionsteilen kombiniert werden. Bei biegesteifen Konstruktionen können außer Normalkräften auch Querkräfte über die Ausnehmungen und/oder Aussparungen als Auflagerkräfte in den Beton geleitet werden.
Somit stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Ankerelement dar, das die Krafteinleitung aus zug- oder druckbeanspruchten Stäben in den Beton mit vergleichsweise sehr kurzen Längen ermöglicht und damit für viele Anwendungsfälle konstruktive und wirtschaftliche Vorteile bietet. Wesentlich ist dabei die mögliche Ausnutzung vergleichsweise großer Betondruckspannungen. Die Ankerelemente sind in der Regel gleich gut geeignet zur Einleitung von Zug- oder Druckkräften. Durch die vollflächige Einbettung der Elemente in den Beton können bei Druckbeanspruchung keine Stabilitätsprobleme entstehen.
Weiterhin können mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung völlig neuartige, biegesteife Tragkonstruktionen für den Stahl- und Spannbetonbau entwickelt werden, mit denen Kräfte wesentlich günstiger übertragen werden können als mit den bislang bekannten Lösungen.
Nachstehend werden einige mögliche Ausführungs- und Anwendungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
Figur 1
eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der zwei Bewehrungsstäbe an einen gemeinsamen Lochplattenanker angeschlossen sind,
Figur 2
einen axial geführten Längsschnitt der Vorrichtung gemäß Figur 1,
Figur 3
einen Querschnitt der Vorrichtung gemäß Figur 1,
Figuren 4 - 7
verschiedene mögliche Querschnitte der Ankerelemente,
Figur 8
ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der die Aussparungsränder mit Aufkantungen ausgebildet sind,
Figur 9
eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der ein einzelner Bewehrungsstab an einem Ankerelement angeschlossen ist,
Figur 10
einen axial geführten Längsschnitt der Vorrichtung gemäß Figur 8,
Figur 11
einen Querschnitt der Vorrichtung gemäß Figur 8,
Figuren 12 - 14
weitere Formvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 15
ein Schnittbild der Formvariante gemäß Figur 13,
Figur 16
die Seitenansicht eines biegesteifen Tragelements, das mit einer erfindungsgemäßen Verankerungsvorrichtung kombiniert ist,
Figur 17
die Seitenansicht eines Tragelements zur Übertragung von Biegemomenten und Querkräften über eine wärmegedämmte Fuge, bei dem die Biegezugkräfte mit erfindungsgemäßen Verankerungsvorrichtungen im Beton verankert werden,
Figur 18
die Seitenansicht eines biegesteifen Tragelements, das mit einer erfindungsgemäßen Verankerungsvorrichtung Auflagerkräfte aufnimmt und weiterleitet,
Figuren 19, 20
eine Seitenansicht sowie eine Rückansicht der erfindungsgemässen Verankerungsvorrichtung zur Verankerung von Stahlplatten mit angreifenden Lasten in den Beton und
Figuren 21, 22
die erfindungsgemäße Verankerungsvorrichtung zur Herstellung einer Verbundkonstruktion aus einer Stahlbetonplatte und einem Stahlträger in einer Seitenansicht sowie im Querschnitt.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine Lösung, bei der zwei Bewehrungsstäbe 1 mit einem gemeinsamen Lochplattenanker 2 verschweißt sind. Das Ankerelement übernimmt die Zug- oder Druckkraft der beiden Stäbe und leitet sie im wesentlichen über die Stirnfläche 3 oder 3 a sowie die Lochleibungsflächen der in diesem Beispiel kreisförmigen Aussparungen 4 jeweils als Druckkraft in den Beton.
In den Querschnittszeichnungen der Figuren 4 bis 7 stellt die Figur 4 ein Ankerelement mit innenliegender, durchgehender Aussparung 5, die Figur 5 ein solches mit innenliegender, einseitiger Ausnehmung 6, die Figur 6 ein weiteres mit innenliegenden, beidseitigen Ausnehmungen 7 und die Figur 7 ein Ankerelement mit an den Rändern angeordneten Aussparungen 8 dar.
Die Figur 8 zeigt in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße Verankerungsvorrichtung, bei der die Ränder der Aussparungen 9 mit Aufkantungen 10 versehen sind. Diese Formen können hergestellt werden, indem sie gegossen oder gepreßt werden oder indem in die Aussparungen ringförmige, kleine Rohrabschnitte eingeschweißt werden. Gegenüber Verankerungselementen mit ebenen Oberflächen entstehen dadurch weitere Druckkontaktflächen zum Beton, wodurch die Verankerungswirkung der Elemente erheblich gesteigert wird.
Die Figuren 9 bis 11 zeigen eine Variante, bei der ein Bewehrungsstab 11 einseitig mit einem Ankerelement 12 verschweißt ist. Das Ankerelement überträgt die Zugoder Druckkraft im wesentlichen über die Stimfläche 13 bzw. 13 a sowie vor allem über die Lochleibungsflächen der in diesem Beispiel halbkreisförmigen Aussparungen 14 an den Rändern in den Beton.
Die Figuren 12 und 13 zeigen mit der Draufsicht auf eine weitere Variante, daß es für die Grundrißform bzw. den Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine große Vielfalt von Gestaltungsmöglichkeiten gibt. So weist das Ankerelement 15 beispielhaft einen trapezförmigen Grundriß sowie Aussparungen 16 bzw. 17 im Innern und an den Rändern auf. Insbesondere an den Rändern bieten sich auch dreieckförmige Aussparungen an. Figur 12 stellt die Anordnung für eine Zugverankerung, Figur 13 dagegen die Anordnung für eine Druckverankerung dar.
Figur 14 zeigt eine Variante, bei der zunächst die Grundformen der Figuren 1 und 9 kombiniert wurden, so daß Aussparungen 18 bzw. 19 im Innern und an den Rändern vorhanden sind. Zusätzlich weisen die zwischen den gerundeten, randseitigen Aussparungen 19 verbleibenden Plattenteile 20 zu den Randaussparungen entgegengesetzt angeordnete Ausrundungen auf. Diese etwa sinusförmige Formgebung hat zunächst den Vorteil, daß sowohl im Verankerungselement wie auch im Beton Kerbwirkungen vermieden werden. Dadurch wird die Tragfähigkeit der Ankerelemente nicht nur für statische Belastung, sondern auch für dynamische Einflüsse vergrössert.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Formgebung gemäß Figur 14 ist dem in Figur 15 dargestellten Schnittbild zu entnehmen: Sie kann so günstig gewählt werden, daß beim Zuschnitt der Ankerelemente lediglich für die innenliegenden Aussparungen 18 Materialverschnitt entsteht.
Figur 16 zeigt als eines von zahlreichen, möglichen Anwendungsbeispielen einen biegesteifen Träger 21 mit z. B. rechteckförmigen Querschnitt, der Lasten des linken Betonteils 22 über die Dehnfuge 23 auf den rechten Betonteil 24 übertragen muß. Um die Funktion der Dehnfuge nicht zu stören, ist er innerhalb des linken Betonteils in einer Hülse 25 längsverschieblich gelagert. Infolge der Kraftübertragung erhält der Träger eine Biegebeanspruchung, die jeweils durch ein vertikales Kräftepaar im Gleichgewicht gehalten wird. Aufgrund der rechteckigen Querschnittsform können bei gleichem Materialaufwand erheblich größere Kräfte übertragen werden als mit einem kreisförmigen Querschnitt. Unmittelbar rechts der Fuge entstehen nach unten gerichtete Auflagerkräfte, am rechten Ende des Trägers sind die Kräfte nach oben gerichtet. An beiden Stellen werden die Kräfte außer an den Oberflächen zusätzlich mit Hilfe der in diesem Beispiel rechteckigen Aussparungen 26 in den Beton geleitet. Die Trägerlänge kann dadurch im einbetonierten Teil gegenüber einem vollflächigen Stab bei gleicher Tragfähigkeit deutlich kürzer gewählt werden.
Der dargestellte Träger 21 kann aus einem Einzelelement, aus paarweise oder auch mehrfach hintereinander angeordneten Elementen bestehen. Wenn diese mit Zwischenlücken angeordnet werden, können die Kraftübertragungsflächen zwischen den Trägern und dem Beton mit vergleichsweise hohen Druckspannungen belastet werden.
Bei ähnlichen Konstruktionen wie dem Träger 21 können gleichzeitig zu den quergerichteten auch längsgerichtete Verankerungskräfte auftreten. In diesem Fall werden von den Aussparungen und / oder Ausnehmungen die daraus resultierenden Kraftkomponenten schräg zur Trägerachse in den Beton geleitet.
Figur 17 zeigt eine Tragkonstruktion, die die Lasten und das für das Gleichgewicht notwendige Kragmoment einer links dargestellten Stahlbetonkragplatte 27 über die wärmegedämmte Fuge 28 in die anschließende Stahlbetonkonstruktion 29 leitet. Die an der Oberseite der Stahlbetonkragplatte entstehenden Biegezugkräfte werden mit einem erfindungsgemäßen Ankerelement 30 vom Beton aufgenommen und mit Stahlstäben 31 über die Dämmfuge 28 geleitet. Die Verankerungsvorrichtung kann - wie hier dargestellt - horizontal liegend, oder auch vertikal stehend angeordnet werden. In der anschließenden Stahlbetonkonstruktion werden die Zugkräfte wiederum mit einem erfindungsgemäßen Ankerelement 30 im Beton verankert. Im Anschluß an den Fugenbereich wird der Beton herkömmlich mit Bewehrung 32 versehen, mit der das Ankerelement 30 verschweißt sein kann. Die Stäbe 31 können über Diagonalstäbe mit einer als Ganzes mit 45 bezeichneten Vorrichtung verbunden sein, die tiefer angeordnet und für die Aufnahme und Weiterleitung der auftretenden Biegedruckkräfte und Querkräfte eingerichtet ist.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ankerelements 30 können somit extrem kurze Fugenträger entwickelt werden, ohne daß Schweißverbindungen oder sonstige paßgenaue Verbindungen mit der Stahlbetonbewehrung erforderlich werden. Es ergeben sich gegenüber bisher bekannten Systemen wesentliche Vorteile für die Herstellung, Logistik und den Einbau solcher Tragelemente.
In der Figur 18 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, die die Lasten des Stahlbetonelements 34 aufnimmt und über eine Lagerplatte 35 auf eine Tragkonstruktion 36 abgibt. Das dabei entstehende Versatzmoment wird durch ein horizontales Kräftepaar ins Gleichgewicht gebracht, mit dem sich das winkelförmige, d. h. zweischenkligeTragelement 33 gegen die Konstruktion 34 stützt. Ebenso wie das Tragelement 21 kann auch das Tragelement 33 aus einem Einzelelement, aus paarweise oder auch mehrfach hintereinander angeordneten Elementen bestehen. Die seriell angeordneten Einzelelemente können mit einem Zwischenelement 37 so miteinander verbunden werden, daß dieses Zwischenelement als Transportanker verwendet werden kann. Dadurch erübrigen sich für den Fall, daß das Stahlbetonelement 34 vorgefertigt wird, zusätzliche Transportanker.
Das erfindungsgemäße Tragelement 33 kann u. a. in der Weise variiert werden, daß der in Figur 18 lotrecht dargestellte lastaufnehmende Teil der Konstruktion auch geneigt angeordnet sein kann. Dadurch kann u. U. ein günstigerer Spannungszustand im Beton erreicht werden.
Das erfindungsgemäße Tragelement 33 kann - bei entsprechend angepaßter Formgebung - für die Lagerung der verschiedenartigsten Stahlbetonbauteile wie Platten, Treppen, Balken, Scheiben u. ä. verwendet werden. Dadurch können insbesondere bei der Herstellung solcher Teile in Fertigteilbauweise wirtschaftliche Lagerungs- und Montageverhältnisse erreicht werden. Bei Bedarf - z. B. bei der Lagerung von Treppen oder Treppenpodesten auf den anschließenden Bauteilen - kann die erfindungsgemäße Tragkonstruktion mit schalldämmenden Lagern kombiniert werden.
In den Figuren 19 und 20 ist eine Stahlankerplatte 38 in der Seiten- sowie in der Rückansicht dargestellt. Solche Ankerplatten werden verwendet, um z. B. Stahlkonstruktionen wie abgehängte Vordächer an Stahlbetonkonstruktionen zu befestigen. im vorliegenden Fall werden die Lasten über die erfindungsgemäßen Verankerungselemente 39 in den Beton geleitet. Auch hier ist aufgrund der großen Kontaktflächen eine besonders günstige Übertragung der auftretenden Zug- und Druckkräfte gewährleistet. Zusätzlich können die vertikalen Lastkomponenten als Querkräfte sowohl von der Druck- als auch der Zugverankerung günstig aufgenommen und weitergeleitet werden.
Die Figuren 21 und 22 zeigen in einer Seitenansicht und im Querschnitt, wie die erfindungsgemäßen Verankerungsvorrichtungen als besonders vorteilhafte Verbundmittel zur Herstellung von Stahlverbundkonstruktionen verwendet werden können. Um eine gute Verbundtragwirkung zu erreichen, ist es erforderlich, daß sich die Betonkonstruktion 40 gegenüber dem Stahlträger 41 in der gemeinsamen Kontaktfuge 42 nicht verschieben kann. Hierzu müssen über die Kontaktfuge durch geeignete Verbundmittel horizontale, in Figur 21 in der Bildebene verlaufende Scherkräfte möglichst schlupffrei übertragen werden. Die erfindungsgemäßen Ankerelemente 43 bieten hierfür ideale Voraussetzungen: Sie können diese Kräfte über ihre großen Kontaktflächen zum Beton gut aufnehmen und aufgrund ihrer großen Biegesteifigkeit tatsächlich schlupffrei zum Stahlträger leiten, wo sie diese Kräfte z. B. über Schweißnähte einleiten.
Eine von der Aufgabenstellung ähnliche Vorrichtung wurde bereits mit dem Dokument EP 0 215 148 A vorgestellt. Dort wird vorgeschlagen, Profilstäbe, die gleichfalls mit Öffnungen versehen sind, durchgehend auf Stahlträgergurte aufzuschweissen und in eine anschließende Betonplatte eingreifen zu lassen, um ein gemeinsam wirkendes Verbundtragwerk herzustellen. Diese Lösung weicht in mehreren Punkten entscheidend von dem in den Figuren 21 und 22 dargestellten Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ab:
Das Verbundelement der EP 0 215 148 A ist stabförmig und wir durchgehend mit einem Stahlträger verschweisst. Durch die Stabform werden einerseits die pro Längeneinheit aufnehmbaren Kräfte stark eingeschränkt; andererseits kann das Verbundelement in Folge der durchgehenden Schweissverbindung nicht auf Biegung beansprucht werden. Dadurch können die Verbundkräfte nicht beliebig weit, sondern nur in den Randbereich der Betonplatte geleitet werden. Darüber hinaus sind die durchgehenden Schweissnähte vergleichsweise kostenintensiv.
Bei verschiedenen Varianten der erfindungsgemäßen Tragelemente kann es sinnvoll sein, sie bereits werksmäßig mit Befestigungshilfen (z. B. als Spritzgußteil aus Kunststoff) zu versehen, so daß sie leicht und mit geringstem Aufwand an der Betonschalung befestigt werden können. Beispielhaft ist eine derartige Befestigungshilfe 44 in der Figur 18 dargestellt.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur konzentrierten Einleitung von Kräften in Beton mit einer mit dem Beton verzahnbaren Verankerungseinrichtung, die wenigstens einen an wenigstens einer Seite offenen Nischenbereich (4, 5, 6, 7, 8, 9, 14, 16, 17, 18, 19, 26) enthält, in den Beton eindringen kann und dessen Randbegrenzung zumindest im in Kraftrichtung gesehen hinteren Bereich eine zumindest teilweise quer zur Kraftrichtung verlaufende Leibungsfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung plattenförmige Abmessungen mit einem biegesteifen Querschnitt aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungseinrichtung wenigstens ein an einem durch die einzuleitenden Kräfte beanspruchbaren, vorzugsweise eine Fuge (28) überbrückenden Bauwerkskonstruktionselement (1, 11, 31, 38, 41) angebrachtes, vorzugsweise plattenförmiges Verankerungselement (2, 12, 15, 20, 30, 39, 43) aufweist, das wenigstens einen mit Beton ausfüllbaren Nischenbereich aufweist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen an ein durch die zu übertragenden Kräfte beanspruchbares, vorzugsweise eine Fuge (23) überbrückendes Bauwerkskonstruktionselement (21, 23) angeformten, mit Beton ausfüllbaren Nischenbereich (26).
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein mit Beton ausfüllbarer Nischenbereich als Durchgangsloch (5, 9, 16, 18) oder als Sackloch (6, 7, 26) oder als Randprofilierung (8, 14, 17, 19) ausgebildet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Randprofilierung (19) einen etwa sinusförmig gewellten Verlauf aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich wenigstens eines mit Beton ausfüllbaren Nischenbereichs (9) eine Aufkantung (10) vorzugsweise in Form einer eingesetzten oder angeformten Büchse vergesehen ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein mit angeformten, mit Beton ausfüllbaren Nischenbereichen versehenes Konstruktionselement als zweischenkliges Tragelement (33) ausgebildet ist, dessen vom die Nischenbereiche enthaltenden, in einem Bauwerksteil (34) verankerten Schenkel abstehender Schenkel auf eine Lagerfläche, vorzugsweise Lagerplatte (35) des jeweils benachbarten Bauwerksteils (36) auflagerbar ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (33) mittels eines vorzugsweise als aus Kunststoff bestehender Spritzgussformling ausgebildeten Hilfselements (44) vorzugsweise an der Betonschalung positionierbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein eine Fuge (23) zwischen zwei Betonteilen (22, 24) durchgreifender, plattenförmiger Träger (21) vorgesehen ist, der in einem Betonteil (24) mittels angeformter Nischenbereiche (26) verankert ist und in einer im anderen Bauteil (22) angeordneten Büchse (25) verschiebbar gelagert ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein mit angeformten, mit Beton ausfüllbaren Nischenbereichen versehenes Konstruktionselement als Verbundelement (39, 43) ausgebildet ist, das von der der Kontaktfläche zwischen einem Stahlteil (38, 41) und Beton (42) zugewandten Seite des Stahlteils (38, 41) absteht.
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