EP0943744A1 - Process and element for introducing shear forces in a reinforced concrete element and reinforced concrete element - Google Patents
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- EP0943744A1 EP0943744A1 EP98810242A EP98810242A EP0943744A1 EP 0943744 A1 EP0943744 A1 EP 0943744A1 EP 98810242 A EP98810242 A EP 98810242A EP 98810242 A EP98810242 A EP 98810242A EP 0943744 A1 EP0943744 A1 EP 0943744A1
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- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
- E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
- E04C5/06—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of high bending resistance, i.e. of essentially three-dimensional extent, e.g. lattice girders
- E04C5/0645—Shear reinforcements, e.g. shearheads for floor slabs
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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
- E04B1/02—Structures consisting primarily of load-supporting, block-shaped, or slab-shaped elements
- E04B1/04—Structures consisting primarily of load-supporting, block-shaped, or slab-shaped elements the elements consisting of concrete, e.g. reinforced concrete, or other stone-like material
- E04B1/043—Connections specially adapted therefor
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- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
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- E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
- E04C5/02—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of low bending resistance
Definitions
- the present invention relates to a method for Introduction of shear forces into a concrete body, especially on the face of a concrete slab, at which is the force of an axially extended one Shear bar, e.g. from a shear force mandrel or one Sleeve around the shear force mandrel, is taken up by this with one with the shear bar on at least one close to the concrete surface and a point away from the concrete surface connected shear force bar derived from the shear bar and is transferred to the concrete.
- a shear force mandrel or one Sleeve around the shear force mandrel is taken up by this with one with the shear bar on at least one close to the concrete surface and a point away from the concrete surface connected shear force bar derived from the shear bar and is transferred to the concrete.
- the invention also relates to an element for introduction of shear forces in a concrete body, especially via the Face of a concrete slab, with an axial Shear bar, e.g. a shear force mandrel or a sleeve the shear force mandrel, and with at least one close to the concrete surface and a point away from the concrete surface attached to the shear bar, for Transfer of shear force to the concrete, and it affects also a concrete body with an inventive Shear force element.
- an axial Shear bar e.g. a shear force mandrel or a sleeve the shear force mandrel
- the shear force bracket in Figures 1 and 2 is in one Concrete slab 10 shown cast and has one on the Concrete slab face 11 placed steel slab 13 and two with this welded bracket 15, 15 '.
- the plate 13 has an opening 17 in the center into which a mandrel 19 is introduced.
- the two brackets 15, 15 ' are parallel to each other and to the concrete surface away from the plate 13 and are at a distance from the mandrel axis 21 in a parallel Turned towards the mandrel axis 21.
- the end 23 of the Reinforcing steel forming bracket 15, 15 ' is in a relative large distance to the face 11 of the plate by about 165 to 170 Degrees bent and up to about half way against the Front plate back to the end of the mandrel 19.
- Of the Bracket 15, 15 ' is formed symmetrically to axis 21, see above that shear forces in two opposite directions with the same bracket can be transferred to the concrete slab.
- the four ends 23 of the bracket are with each other and with the mandrel
- the bracket 15 shown in Figures 1 and 2 is a two-edged, backward anchored loop with direct centric contact with the bolt, and deviates from those found to be effective in the study mentioned Orders only insofar as those anchored to the rear Reinforcing iron 15, 15 'by means of a plate 13 in a central position Are in contact with the mandrel and the ends 17 are bent and am Thorn are attached.
- a disadvantage of these prefabricated elements is that Compressive forces occur near the concrete surface on the pressure side. There is therefore a risk of blasting off Concrete parts. Another disadvantage is that the resulting Power flow in the concrete remains unclear. The occurring forces are difficult to calculate because the calculations are not easy Model can be used.
- this is achieved in that a method of the type of bracket mentioned above thus around a part of the concrete body Concrete core is stretched that in the bracket essentially alone Tractive forces arise.
- the bracket is advantageous in one Arch stretched around the concrete core. This will kick the Compressive forces in the concrete inside the arch section.
- the bow section is arranged on the train side is included shear force rod arranged in approximately half the plate thickness certainly a larger part of the plate thickness on the Pressure side than on the tension side of the bracket.
- the preferably flat sheet is advantageous stretched symmetrically around the concrete core.
- the symmetry allows a simpler calculation of the forces that occur because the force components directed transversely to the axis of symmetry cancel each other out.
- the sum of the force vectors thus forms a vector on the axis of symmetry.
- the concrete load is especially in the case of a flat arch section, since only Compressive forces occur in the concrete, similar to a vault.
- a flat arch section has the advantage of smaller ones local pressure forces and a three-dimensional force game, which increases the local resilience of the concrete.
- a first one with the shear force rod is advantageous connected bracket or bracket section around one near the concrete surface and a second with the Shearbar connected bracket or bracket section with opposite direction of action by one concrete core distant from the concrete surface. This can do that due to the eccentric load on the shear force rod occurring moment are caught.
- the bracket is a loop element, the sections attached to the shear bar at a distance from Shear bar are connected by an arc section.
- the bow is ideal for pulling forces in the Arch element in compressive forces in the inside of the arch Transfer core.
- the loop element is advantageous so flexible under the forces occurring under load, that it essentially absorbs tensile forces alone. This can e.g. a chain, a wire rope or wire mesh, a sheet, a glass or carbon fiber structure or the like. A firm connection with high friction between the Loop element and the concrete is not desirable since the Loop only due to its shape and load Pressure forces on the circulated concrete core.
- the loop element preferably has one symmetrical arch section, e.g. an arch section with a circular, elliptical or parabolic arc.
- the Forces in such a symmetrical or geometric defined arch section and also by this Forces section in the concrete are simple Models can be calculated.
- the loop element advantageously has in the region of the Arch section on a curved surface element, so that the Local forces are as small as possible.
- the loop element is preferably made of a band shaped, which has a large width relative to the thickness having.
- a band can be practical in the band direction do not absorb compressive forces because it is too thin.
- Due to the flexibility of the Band can be assumed for the calculation that the band is stretched around a virtual role, so no one-sided pull on the belt is possible. Hence the Pressure distribution in the concrete core inside the loop very much simple.
- the arc section is essentially advantageous around an axis is parallel to the concrete surface, and is at least one of those connected to the shear bar Sections of the loop element bent or so twisted that the bent or twisted part along a line or surface parallel to the shear force axis Shear bar touches. Due to the parallelism of the arc axis the force distribution is parallel to the concrete surface to the concrete face. As a result, the pressure forces do not show against the concrete surface, which such compressive forces practically cannot record. Through the lines or surface contact between the shear bar and Loop element is a very good attachment option given.
- Holes or eyelets are arranged to attach the shear force element fasten a concrete formwork with nails through the holes can.
- the section of the Bands advantageous at one point away from the concrete surface Section at the appropriate point and are at this protruding point holes are provided in the tape to attach the tape formwork through the holes.
- the loop element is advantageously symmetrical formed with respect to the shear force axis, so that Shear forces in two opposite directions can be introduced into the concrete. This will put the item on construction site with greater certainty transferred.
- the shear force rod advantageously has one in the concrete area that is about twice as long is like the distance between the two attachment points of the loop element on the shear bar, possibly the two fastening points closer to the concrete surface, so practical for the loop element at both fastening points the same burden can be assumed.
- the parallel to the shear force axis is advantageous lying diameter of the arc section smaller than that Distance of the most distant point of the arch section from Shear bar. This gives you the greatest pressure on the tension side of the shear force rod and therefore with relative large distance to the concrete surface on the pressure side.
- a concrete body with an inventive Shear force element is advantageous in the area around the Shear force elements (40) reinforced by a fiber reinforcement. Due to the fiber reinforcement, both the tension and the Compressive strength of the concrete can be increased.
- the concrete body is advantageously a prefabricated one Element, and reinforcements protrude from the element with which the element with a concrete body cast on site can connect.
- a Prefabricated element can be treated separately Edge area of a concrete body when pouring the concrete body be avoided. This means that no one is needed on the construction site Monitoring the fiber addition in the concrete with which the Shear force elements are cast.
- the prefabrication allows a rational production of the edge elements under guaranteed conditions for their quality.
- FIGS 1 to 3 show the prior art, which is described in more detail at the beginning. From Figure 4 onwards Illustrated embodiments of the invention, which for better understanding of the invention in more detail below to be discribed.
- FIG. 4 shows a shear force element 40a with a Shear force mandrel 41a with a rectangular cross-section, on which a bent sheet metal strip 43a is attached as a shear force bracket is.
- the sheet metal strip 43a has one on the end face placing and attached to the mandrel 41a Leg section 45a.
- the leg section 45a goes over in a curved arc section 47a, and this in a leg section parallel to the leg section 45a 49a.
- This section 49a removed from the concrete face of the sheet metal strip 43a is connected to the mandrel 41a.
- the Sheet metal strip 43a is thus with the leg section 45a Concrete surface and with the leg portion 49a inside of the concrete connected to the mandrel 41a.
- the mandrel 41a protrudes section 45a to be placed in the concrete surface out to absorb or release a lateral force, and extends well behind section 49a into the concrete area inside.
- section 49a At the leg portion 49a there are two corners of the band 43a cut and in the leg section 45a in the corresponding corners holes 51 provided to the Shear force element 40a through these holes 51 on a formwork to be able to fix.
- holes 52 are also provided so that under the arch section no air bubbles are left, which is a good one Power transmission between the arc section 47a and the would prevent concrete.
- FIG. 5 shows a Shear force element 40b with such a double loop 43b on a shear plate 41b.
- the shear plate 41b penetrates the three leg sections 45b, 49b and 55b. Between the leg sections 45b and 49b or 49b and 55b arc sections 47b and 57b are provided. About these Arch sections 47b, 57b are again alone according to the invention with tensile forces in the loop element 43b compressive forces on the Concrete exercised.
- the leg section 49b is slightly inclined, i.e.
- the double loop 43b is also, as in FIG. 6 shown, from two independent loops 43c, 43c ' can be assembled.
- a sleeve 42c by two oppositely aligned shear bars or loops 43c, 43c 'passed into which sleeve 42c Shear force mandrel is insertable.
- the Shear force elements 40d and 40d ' for example, in two Cast concrete slabs 10 and 10 '.
- the leg sections 45d are the Loop elements 43d directly on both sides of the joint between the two plates 10, 10 'or respectively on the End face 11,11 'of the plate arranged.
- the shear force mandrel 41d bridges the gap and is in the shear sleeve 42d.
- the loop elements 43d are symmetrical in the example trained, i.e. they can be in two to each other opposite directions absorb shear forces as they one on both sides of the mandrel 41d or the sleeve 42d Have arc section 47d or 48d. Is from the plate 10 a shear force down onto the supported plate 10 ' transferred, the arc sections 47d are used to make the To transmit force, for forces in the opposite direction correspondingly the arc sections 48d.
- the symmetrical Loops 43d are bent from a band so that the mandrel 41d or the sleeve 42d through the two band ends 61 and 63 is guided and these are in contact with each other and at most are additionally connected by welding or gluing. Pressure forces can be in the loop element 43d because of its band-like design practically no occur. A Blowing off concrete parts near the pressure side Concrete surfaces are therefore not to be feared.
- FIG. 8 shows the shear force element 40d according to FIG. 7 in connection with reinforcement of the slab edge a concrete slab corner.
- the section close to the concrete surface 45d of the loop element 43d is in the end face 11 or arranged at a small distance behind the end face 11, the shear force mandrel 41d perpendicular through the end face 11 passes through.
- the plate edge is with U-shaped brackets 64 armored, their arms 66 near the top and bottom Plate surface aligned perpendicular to the face 11 are.
- the connection 68 of the two arms 66 or legs runs parallel to the direction of the face 11 force to be introduced 53.
- the panel edge with fiber reinforcement is preferred, i.e. by adding glass or carbon fibers to the concrete mass, reinforced. Plate pieces reinforced in this way, as in the figure 19 shown, advantageously prefabricated and by a suitable reinforcement connected to the concrete slab.
- Figures 9 and 10 show symmetrical loop element 43e and 43f, which are formed by a flattened piece of pipe are.
- the shear force element 40e in Figure 9 is in the Shear force element 40f insertable in Figure 10.
- the thorn 41e works with the sleeve 42f.
- the Loop elements 43e, f have holes 51 around them Nail shear force elements to a formwork.
- the Arc sections 47e, 48e, 47f, 48f are holes 52 incorporated so that the interior inside the loop 43e, f is completely filled with concrete during concreting and no air bubbles have to be transmitted to the pressure forces Included inside the arc sections 47e, f, 48e, f become.
- the holes 51 for attaching the element to the Formwork are advantageous on a laterally protruding Tab 65 formed on leg portion 45f to make it good are accessible.
- FIG 11 is a symmetrical shear force element 40g shown with two symmetrical loop elements 43g and 43g 'in a row.
- the sleeve 42g is through all Leg sections 45g, 49g, 49g ', 55g passed through.
- Of the Leg section 45g is reinforced by a plate 67.
- This plate 67 lies in the end face 11 of a concrete plate 10.
- Through the plate 67 are also through the arch of the Arch sections 47g, 48g conditionally ending to zero Concrete burrs 69 between the concrete surface 11 and the Protected arc section 47g, 48g. Take over these ridges 69 however not a static function, they are also likely to break out or do not have to be concreted at all.
- loop 43g ' Since in Loop element 43g 'remote from the end face the smaller forces act as a loop element 43g close to the end face, the loop 43g 'is made from a thinner sheet metal strip.
- the concreted-in end of the sleeve 42g has a cover 71 closed so that no concrete can penetrate.
- a symmetrical double loop can, as in FIG. 12 shown to be made from a single band.
- the adjoining leg section 49h 'runs behind the Band end 61 passes through, again in an arc section 58h over in the rear leg section 55h and from there in another bow 57h back in the middle with the Leg sections 49h, 49h '.
- the sleeve 42h therefore passes five times the ribbon guided in a figure of eight.
- FIGS. 13 and 14 show a shear force element 40i in a side view or a section along the line X-X shown in Figure 13.
- Disc-shaped on both sides Shear force mandrel 41i is a band bent into an eight arranged.
- the band ends 61,63 are at one in the Welded plate 67 to be placed on the concrete surface. From one end of the tape parallel to the plate 67 going upwards 61 the ribbon goes back in an arc 47i to the mandrel 41i. It is twisted so that when passing the mandrel 41i the surface 73 of the band parallel to the side surface 75 of the disc-shaped mandrel 41i runs.
- the tape continues to twist into the opposite Direction, runs in an arc 57i back to the mandrel 41 'um in an analog S-loop over the bow 58i and 48i to get back to plate 67.
- the vectors of those occurring in the concrete Compression forces are light in arc sections 47i and 48 to the rear, slightly curved in the arch sections 57i, 58i directed in front.
- the band is on the one passing through the thorn Place with this, e.g. thanks to a weld. So that the tape describes a favorable curve, it can be one that is curved or even not level Ribbon bent.
- Figure 15 shows a perspective sketch of a Shear force element 40k with a plate 67, one on it Loop element 43k and a round mandrel 41k. It is one end 61 of the loop member 43k on the plate 67 attached. The other end 63 is divided and the two flanks 77 of the left and right of the mandrel Leg section 49k are bent obliquely so that they rest on the mandrel on a line parallel to the mandrel axis. The two parts are guided around the mandrel 41k. The Flanks 77 are connected to one another along the mandrel.
- the band-shaped loop element covers with its surface Thorn, which causes greater forces from the thorn to the Loop element can be transferred as if the mandrel just passed through an opening in the surface is.
- the loop elements 43m and 43n in the shear force elements 40m and 40n with the thorns 41m, n connected Figures 16 and 17.
- a closed one Band loop or ring loop 43m, n is around the rod-shaped Thorn 41m, n looped and forms two side by side lying, essentially rectified arc sections 47m or 47n.
- the ring loop 43m, n can be against each other ( Figure 16) or apart ( Figure 17).
- Such Fixings of shear force elements 40m, n are also for Loop elements 43m, n made of non-metallic raw materials suitable. So the tape can be made of a glass or Carbon fibers exist, which are advantageously in a resin are embedded.
- the shear force element 40p shown in FIG. 18 has a mandrel 41p, around which a ring loop 43p so is struck that the loop 43p near the concrete surface performed flat against the mandrel 41p under the mandrel 41p is.
- the band of the loop element is on both sides of the mandrel twisted by 90 degrees and in an arc 47p, like a roll with an axis aligned parallel to the face of the plate placed, and returned against the mandrel axis.
- the Band 43p is then around on each side of mandrel 41p two rods directed parallel to the face of the panel looped.
- the tape 43p runs under a bar 81 through which rod 81 is attached to the mandrel under the mandrel is.
- the band 43p is in an S line back up and struck around a rod 83 which abuts over the mandrel 41p this is attached.
- the ring band 43p then runs in parallel down on both sides of the mandrel 41p and back, next to over the mandrel 41p to two below the mandrel 41p to form corresponding arc sections 57p and finally twisted by 90 degrees on the top of the mandrel 41p lying flat around the mandrel.
- the driving around of two rods 81.83 with the tape causes the Tractive forces in the front loop part 47p not on the rear loop part 57p are transmitted.
- the thorn would be, as a model, parallel downwards movable, i.e. on the one hand, larger ones would arise Tensile forces in the rear arch area and on the other hand larger Pressure forces from the mandrel to the concrete.
- FIG. 19 shows a prefabricated edge element 10 ′′ with a number of shear force elements, of which only the from the end face 11 protruding parts of the Shear force mandrels 41 are visible.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einleitung von Scherkräften in einen Betonkörper, insbesondere über die Stirnseite einer Betonplatte, bei welcher die Kraft von einem axial ausgedehnten Scherkraftstab, z.B. von einem Scherkraftdorn oder einer Hülse um den Scherkraftdorn, aufgenommen wird, von diesem mit einem mit dem Scherkraftstab an wenigstens einer betonoberflächennahen und einer betonoberflächenfernen Stelle verbundenen Scherkraftbügel vom Scherkraftstab abgeleitet und auf den Beton übertragen wird.The present invention relates to a method for Introduction of shear forces into a concrete body, especially on the face of a concrete slab, at which is the force of an axially extended one Shear bar, e.g. from a shear force mandrel or one Sleeve around the shear force mandrel, is taken up by this with one with the shear bar on at least one close to the concrete surface and a point away from the concrete surface connected shear force bar derived from the shear bar and is transferred to the concrete.
Die Erfindung betrifft auch ein Element zur Einleitung von Scherkräften in einen Betonkörper, insbesondere über die Stirnseite einer Betonplatte, mit einem axialen Scherkraftstab, z.B. einem Scherkraftdorn oder einer Hülse um den Scherkraftdorn, und mit einem wenigstens an einer betonoberflachennahen und einer betonoberflächenfernen Stelle am Scherkraftstab befestigten Scherkraftbügel, zur Übertragung von Scherkraft auf den Beton, und sie betrifft auch einen Betonkörper mit einem erfindungsgemässen Scherkraftelement.The invention also relates to an element for introduction of shear forces in a concrete body, especially via the Face of a concrete slab, with an axial Shear bar, e.g. a shear force mandrel or a sleeve the shear force mandrel, and with at least one close to the concrete surface and a point away from the concrete surface attached to the shear bar, for Transfer of shear force to the concrete, and it affects also a concrete body with an inventive Shear force element.
Es sind verschiedenste Formen von Scherbolzen bekannt, welche zur Reduktion der am Übergang zwischen Bolzen und Beton auftretenden lokalen Druckkräfte den Bolzenquerschnitt an den belasteten Stellen vergrössern. Durch die Nähe dieser Bolzen zur druckseitigen Betonoberflache wird die Tragfähigkeit der Betonplatte jedoch vermindert.Various forms of shear bolts are known which to reduce the transition between bolts and Local compressive forces occurring concrete the bolt cross-section enlarge at the affected areas. By the proximity of this Bolt to the concrete surface on the pressure side becomes the However, the load-bearing capacity of the concrete slab is reduced.
In einer 1983 im Heft 346 des "Deutschen Ausschusses für Stahlbau" veröffentlichten "Untersuchung über in Beton eingelassene Scherbolzen aus Betonstahl" wurden 10 verschiedene Bewehrungen untersucht, mit welchen die in die Stirnseite eines Betonkörpers eingeleiteten Scherkräfte im Beton verteilt werden können, um die Tragfähigkeit einer Betonplatte im Bereich der eingeleiteten Scherkräfte zu erhöhen. Dabei hat sich gezeigt, dass sich lediglich zwei der untersuchten Versuchsanordnungen als voll wirksam erwiesen. Dies waren zweischnittige und nach rückwärts verankerte Schlaufen in direktem zentrischem Kontakt mit dem Scherbolzen (S 144, rechte Spalte, 2. Abschnitt). Diese Schlaufen bestanden aus mindestens 10 mm starken Rundeisen.In 1983 in volume 346 of the "German Committee for Steel structure "published" investigation into concrete recessed shear bolts made of reinforcing steel "became 10 investigated various reinforcements with which the in the Shear forces introduced into the face of a concrete body Concrete can be spread to the load-bearing capacity of a Concrete slab in the area of the shear forces introduced increase. It has been shown that only two of the investigated experimental setups proved to be fully effective. These were two-edged and anchored backwards Loops in direct centric contact with the shear pin (S 144, right column, 2nd section). These loops consisted of at least 10 mm round bars.
Da auf der Baustelle vereinheitlichte Lösungen oft wirtschaftlicher sind als individuelle, wurden vorfabrizierte Elemente entwickelt, welche als Fertigprodukte in der Schalung eingebaut werden können. Im Fachhandel sind insbesondere zwei Elemente zum Einleiten von Scherkräften bekannt, welche nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 3 beschrieben sind.Because solutions are often standardized at the construction site are more economical than individual, have been prefabricated Developed elements, which as finished products in the Formwork can be installed. Are in specialist stores in particular two elements for introducing shear forces is known, which is based on FIGS. 1 to 3 are described.
Der Scherkraftbügel in Figur 1 und 2 ist in einer
Betonplatte 10 eingegossen dargestellt und weist eine an der
Betonplattenstirnseite 11 platzierte Stahlplatte 13 und zwei
mit dieser verschweisste Bügel 15,15' auf. Die Platte 13
weist zentral eine Öffnung 17 auf, in welche ein Dorn 19
eingeführt ist. Die beiden Bügel 15,15' stehen parallel
zueinander und zur Betonoberfläche von der Platte 13 weg und
sind in einem Abstand zur Dornachse 21 in eine parallele
Richtung zur Dornachse 21 abgebogen. Das Ende 23 des den
Bügel 15,15' bildenden Armierungsstahls ist in einem relativ
grossen Abstand zur Plattenstirnseite 11 um etwa 165 bis 170
Grad umgebogen und bis etwa auf halben Weg gegen die
Plattenstirnseite zurück ans Ende des Dorns 19 geführt. Der
Bügel 15,15' ist symmetrisch zur Achse 21 ausgebildet, so
dass Scherkräfte in zwei entgegengesetzten Richtungen mit dem
gleichen Bügel auf die Betonplatte übertragen werden können.
Die vier Enden 23 der Bügel sind miteinander und mit dem Dorn
19 verbunden.The shear force bracket in Figures 1 and 2 is in one
Ein Teil der von oben über den Scherkraftdorn in diesen
Bügel eingeführten Kraft (Pfeil 25) wird als Zugkraft auf den
oberen Teil des Bügels 15 übertragen. Durch die exzentrische
Krafteinleitung in den Dorn möchte sich dieser gerne
abdrehen, so dass er Druckkräfte auf die Enden 23 des oberen
Teils der Bügel 15,15' abgibt. Auf den Bügel wirken
insbesondere im waagerechten Teil Biegekräfte. Ein Teil der
eingeführten Kraft wird zudem im unteren Teil des Bügels 15
als Druckkraft in den Bügel 15 geleitet. Diese Druckkraft
wird in der Nähe zur Plattenunterseite 27 auf die Betonplatte
10 übertragen.Part of the shear force mandrel from above in this
The force introduced by the bow (arrow 25) is used as the pulling force on the
transferred upper part of the
Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Bügel 15 ist
eine zweischnittige, nach rückwärts verankerte Schlaufe mit
direktem zentrischem Kontakt mit dem Bolzen, und weicht von
den in erwähnter Untersuchung sich als wirksam erwiesenen
Anordnungen nur insofern ab, als die nach hinten verankerten
Armierungseisen 15,15' mittels einer Platte 13 in zentrischem
Kontakt mit dem Dorn sind und die Enden 17 umgebogen und am
Dorn befestigt sind.The
Ähnlich wie die Vorrichtung in Figur 1 und 2 wirkt auch
die in Figur 3 dargestellten Vorrichtung 31. Vom
Scherkraftdorn 32 werden über die steife Platte 33 an der
Stirnseite einer Betonplatte Zug- und Druckkräfte auf die
beiden an der Platte 33 angeschweissten Arme 35 des
symmetrisch beidseitig des Dorns 32 ausgebildeten
Flachstahlbügels 37 übertragen. In den Bügelarmen 35, welche
von der Platte 33 sich gegenseitig annähernd in den Beton
hineinreichen und mit Abstand zur Platte 33 am Scherkraftdorn
32 befestigt sind, treten schwer berechenbare Biegekräfte
auf. Die Druckkräfte werden auch hier nahe der in
Druckrichtung liegenden Betonoberfläche auf den Beton
übertragen.Similar to the device in Figures 1 and 2 also works
the
Nachteilig an diesen vorfabrizierten Elementen ist, dass Druckkräfte nahe der druckseitigen Betonoberfläche auftreten. Es besteht dadurch die Gefahr der Absprengung von Betonteilen. Weiter ist ein Nachteil, dass der entstehende Kraftfluss im Beton unklar bleibt. Die auftretenden Kräfte sind kaum zu berechnen, weil den Berechnungen kein einfaches Modell zugrunde gelegt werden kann. A disadvantage of these prefabricated elements is that Compressive forces occur near the concrete surface on the pressure side. There is therefore a risk of blasting off Concrete parts. Another disadvantage is that the resulting Power flow in the concrete remains unclear. The occurring forces are difficult to calculate because the calculations are not easy Model can be used.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einleitung von Scherkräften in einen Betonkörper zu schaffen, bei welchen es vermieden wird, in der Nähe der Betonoberflächen gegen diese gerichtete Druckkräfte in den Beton einzuleiten. Weiter soll die Vorrichtung symmetrisch ausgestaltet werden können, damit ein falsches Einsetzen der Vorrichtung auf der Baustelle verunmöglicht ist. Zudem sollen die Kräfte nach einem einfachen Modell berechenbar sein.It is therefore an object of the invention a method and a device for introducing shear forces into one To create concrete bodies where it is avoided in close to the concrete surfaces directed against them Introduce pressure forces into the concrete. The should continue Device can be designed symmetrically so that a incorrect insertion of the device on the construction site is impossible. In addition, the forces after a simple model to be predictable.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Gattung der Bügel derart um einen einen Teil des Betonkörpers bildenden Betonkern gespannt wird, dass im Bügel im Wesentlichen allein Zugkräfte entstehen. Der Bügel wird vorteilhaft in einem Bogen um den Betonkern gespannt. Dadurch treten die Druckkräfte im Beton im Innern des Bogenabschnittes auf. Da der Bogenabschnitt auf der Zugseite angeordnet ist, liegt bei in etwa halber Plattenstärke angeordnetem Scherkraftstab sicher ein grösserer Teil der Plattenstärke auf der Druckseite als auf der Zugseite des Bügels.According to the invention this is achieved in that a method of the type of bracket mentioned above thus around a part of the concrete body Concrete core is stretched that in the bracket essentially alone Tractive forces arise. The bracket is advantageous in one Arch stretched around the concrete core. This will kick the Compressive forces in the concrete inside the arch section. There the bow section is arranged on the train side is included shear force rod arranged in approximately half the plate thickness certainly a larger part of the plate thickness on the Pressure side than on the tension side of the bracket.
Vorteilhaft wird der bevorzugterweise flächige Bogen symmetrisch um den Betonkern gespannt. Die Symmetrie erlaubt eine einfachere Berechnung der auftretenden Kräfte, da sich die quer zur Symmetrieachse gerichteten Kraftkomponenten gegenseitig aufheben. Die Summe der Kraftvektoren bildet also einen Vektor auf der Symmetrieachse. Die Betonbelastung ist insbesondere bei einem flächigen Bogenabschnitt, da lediglich Druckkräfte im Beton auftreten, ähnlich wie in einem Gewölbe. Ein flächiger Bogenabschnitt hat den Vorteil von kleineren lokalen Druckkräften und einem dreidimensionalen Kräftespiel, welches die lokale Belastbarkeit des Beton erhöht. The preferably flat sheet is advantageous stretched symmetrically around the concrete core. The symmetry allows a simpler calculation of the forces that occur because the force components directed transversely to the axis of symmetry cancel each other out. The sum of the force vectors thus forms a vector on the axis of symmetry. The concrete load is especially in the case of a flat arch section, since only Compressive forces occur in the concrete, similar to a vault. A flat arch section has the advantage of smaller ones local pressure forces and a three-dimensional force game, which increases the local resilience of the concrete.
Vorteilhaft wird ein erster mit dem Scherkraftstab verbundener Bügel oder Bügelabschnitt um einen betonoberflächennahen Betonkern und ein zweiter mit dem Scherkraftstab verbundener Bügel oder Bügelabschnitt mit entgegengesetzter Wirkrichtung um einen betonoberflächenfernen Betonkern gespannt. Dadurch kann das durch die exzentrischen Belastung des Scherkraftstabes auftretende Moment aufgefangen werden.A first one with the shear force rod is advantageous connected bracket or bracket section around one near the concrete surface and a second with the Shearbar connected bracket or bracket section with opposite direction of action by one concrete core distant from the concrete surface. This can do that due to the eccentric load on the shear force rod occurring moment are caught.
Vorteilhaft werden die im Betonkern auftretenden Spannungen mit einer zusätzlichen Bewehrung im Beton verteilt. Dies ist insbesondere in einer Betonplattenecke angezeigt, da dort die senkrecht zur Stirnseite der Betonplatte auftretenden Kräfte im Beton aus der in einem Winkel dazu stehenden Stirnseite jenseits der Plattenecke hinausweisen. Diese hinausweisenden Druckkräfte müssen mit einer Bewehrung aufgefangen werden. Aber auch die mit grösserem Abstand zu einer Ecke auftretenden Druckkräfte werden mit Vorteil durch Bewehrungen in der Betonplatte verteilt. Eine solche Bewehrung ist im Normalfall eine standartmässige Plattenrandverbügelung mit U-förmigen Bügeln, deren Schenkel parallel zur Plattenebene und senkrecht zur Plattenstirnseite angeordnet sind. In einer Plattenecke sind die Bügel dem Eckenwinkel entsprechend in einem Winkel zu einander angeordnet und ineinander gesteckt. Die Schenkel der Bügel können auch durch parallel zur Plattenstirnseite angeordnete Rundeisen miteinander verbunden sein. Vorteilhaft wird jedoch eine Faserarmierung eingesetzt, da diese auch die Druckfestigkeit des Betons erhöht.Those that occur in the concrete core are advantageous Tension with an additional reinforcement in the concrete distributed. This is especially true in a concrete slab corner displayed, since there the perpendicular to the front of the Concrete slab forces occurring in the concrete from the in one Front side standing at an angle beyond the corner of the panel point out. These forward-looking compressive forces must be included reinforcement. But also with greater distance to a corner occurring compressive forces reinforcement in the concrete slab distributed. Such reinforcement is usually one standard panel edge ironing with U-shaped brackets, whose legs are parallel to the plate plane and perpendicular to Plate face are arranged. Are in a corner of the plate the brackets at an angle corresponding to the corner angle arranged and put into each other. The legs of the Brackets can also be made parallel to the face of the panel arranged round bars to be connected. Advantageous However, a fiber reinforcement is used, since this also Compressive strength of the concrete increased.
Bei einem Element zur Einleitung von Scherkräften in einen Betonkörper, insbesondere über die Stirnseite einer Betonplatte, mit einem axialen Scherkraftstab, z.B. einem Scherkraftdorn oder einer Hülse um den Scherkraftdorn, und mit einem wenigstens an einer betonoberflächennahen und einer betonoberflächenfernen Stelle am Scherkraftstab befestigten Scherkraftbügel, zur Übertragung von Scherkraft auf den Beton ist erfindungsgemäss der Bügel ein Schlaufenelement, dessen am Scherkraftstab befestigten Abschnitte in einem Abstand zum Scherkraftstab durch einen Bogenabschnitt verbunden sind.For an element to initiate shear forces in a concrete body, especially on the front side of a Concrete slab, with an axial shear bar, e.g. one Shear force mandrel or a sleeve around the shear force mandrel, and with at least one near the concrete surface and one attached to the shear force rod away from the concrete surface Shear bar, for transferring shear force to the concrete According to the invention, the bracket is a loop element, the sections attached to the shear bar at a distance from Shear bar are connected by an arc section.
Der Bogen eignet sich ausgezeichnet um Zugkräfte im Bogenelement in Druckkräfte im innerhalb des Bogens liegenden Kern zu übertragen. Vorteilhaft ist das Schlaufenelement unter den bei Belastung auftretenden Kräften so flexibel, dass es im Wesentlichen allein Zugkräfte aufnimmt. Dies kann z.B. eine Kette, ein Drahtseil oder Drahtgewebe, ein Blech, ein Glas- oder Kohlefasergebilde oder dergleichen sein. Eine feste Verbindung mit hoher Reibung zwischen dem Schlaufenelement und dem Beton ist nicht erwünscht, da die Schlaufe aufgrund ihrer Form und Belastung lediglich Druckkräfte auf den umschlauften Betonkern abgeben soll.The bow is ideal for pulling forces in the Arch element in compressive forces in the inside of the arch Transfer core. The loop element is advantageous so flexible under the forces occurring under load, that it essentially absorbs tensile forces alone. This can e.g. a chain, a wire rope or wire mesh, a sheet, a glass or carbon fiber structure or the like. A firm connection with high friction between the Loop element and the concrete is not desirable since the Loop only due to its shape and load Pressure forces on the circulated concrete core.
Vorzugsweise weist das Schlaufenelement einen symmetrischen Bogenabschnitt auf, z.B. einen Bogenabschnitt mit etwa einem Kreis-, Ellipsen- oder Parabelbogen. Die Kräfte in einem solchen symmetrischen oder geometrisch definierten Bogenabschnitt und auch die durch diesen Bogenabschnitt im Beton bewirkten Kräfte sind mit einfachen Modellen errechenbar.The loop element preferably has one symmetrical arch section, e.g. an arch section with a circular, elliptical or parabolic arc. The Forces in such a symmetrical or geometric defined arch section and also by this Forces section in the concrete are simple Models can be calculated.
Vorteilhaft weist das Schlaufenelement im Bereich des Bogenabschnitts ein gebogenes Flächenelement auf, so dass die Kräfte lokal möglichst klein sind.The loop element advantageously has in the region of the Arch section on a curved surface element, so that the Local forces are as small as possible.
Vorzugsweise ist das Schlaufenelement aus einem Band geformt, welches relativ zur Dicke eine grosse Breite aufweist. Ein solches Band kann in Bandrichtung praktisch keine Druckkräfte aufnehmen, da es dazu zu dünn ist. Der Gesamtquerschnitt lässt jedoch angemessene Zugkräfte im Band zu, so dass auf einen vom Band umspannten Betonkern hohe Drücke übertragen werden können. Durch die Flexibilität des Bandes kann für die Berechnung davon ausgegangen werden, dass das Band um eine virtuelle Rolle gespannt ist, so dass kein einseitiger Zug auf das Band möglich ist. Daher ist die Druckverteilung im Betonkern innerhalb der Schlaufe sehr einfach. The loop element is preferably made of a band shaped, which has a large width relative to the thickness having. Such a band can be practical in the band direction do not absorb compressive forces because it is too thin. Of the Overall cross section, however, leaves adequate tensile forces in the belt to, so that high on a concrete core spanned by the belt Pressures can be transmitted. Due to the flexibility of the Band can be assumed for the calculation that the band is stretched around a virtual role, so no one-sided pull on the belt is possible. Hence the Pressure distribution in the concrete core inside the loop very much simple.
Vorteilhaft ist der Bogenabschnitt im Wesentlichen um eine Achse parallel zur Betonoberfläche gebogen, und ist wenigsten einer der mit dem Scherkraftstab verbundenen Abschnitte des Schlaufenelements derart abgebogen oder verdreht, dass der abgebogene oder verdrehte Teil entlang einer Linie oder Fläche parallel zur Scherkraftstabachse den Scherkraftstab berührt. Durch die Parallelität der Bogenachse zur Betonoberfläche geschieht die Kraftverteilung parallel zur Betonstirnseite. Dadurch weisen die Druckkräfte nicht gegen die Betonoberfläche, welche solche Druckkräfte praktisch nicht aufnehmen kann. Durch die linien- oder flächenförmige Berührung zwischen Scherkraftstab und Schlaufenelement ist eine sehr gute Befestigungsmöglichkeit gegeben.The arc section is essentially advantageous around an axis is parallel to the concrete surface, and is at least one of those connected to the shear bar Sections of the loop element bent or so twisted that the bent or twisted part along a line or surface parallel to the shear force axis Shear bar touches. Due to the parallelism of the arc axis the force distribution is parallel to the concrete surface to the concrete face. As a result, the pressure forces do not show against the concrete surface, which such compressive forces practically cannot record. Through the lines or surface contact between the shear bar and Loop element is a very good attachment option given.
Vorteilhaft verlaufen die beiden am Scherkraftstab befestigten Abschnitte eines Schlaufenelements praktisch parallel. Dadurch kann, insbesondere wenn die beiden Abschnitte in einem kleinen Abstand zueinander angeordnet sind, von einer gleichmässigen Kraftverteilung in der Schlaufe ausgegangen werden. Alternativ dazu ist der betonoberflächennahe Abschnitt parallel zur Betonoberfläche, d.h. zur Stirnseite der Betonplatte, und der betonoberflächenferne Abschnitt vom Bogenabschnitt gegen das Betoninnere und den Scherkraftstab hin von der Stirnseite weglaufend ausgerichtet. Dadurch ist die resultierende Druckbelastung des von der Schlaufe umspannten Betonkerns ein zum Betoninneren gerichteter Vektor.The two advantageously run on the shear bar attached portions of a loop element practical parallel. This can, especially if the two Sections arranged a small distance apart are of an even force distribution in the Loop to be run out. Alternatively, the section near the concrete surface parallel to the concrete surface, i.e. to the face of the concrete slab, and the section away from the arch section against the concrete surface Concrete interior and the shear force rod from the front aligned away. This is the result Pressure load of the concrete core covered by the loop vector directed towards the concrete interior.
Vorteilhaft sind am betonoberflächennahen, mit dem Scherkraftstab verbundenen Abschnitt des Schlaufenelements Löcher oder Ösen angeordnet, um das Scherkraftelement an einer Betonschalung mit Nägeln durch die Löcher befestigen zu können. Dazu übersteht der betonoberflächennahe Abschnitt des Bands vorteilhaft an einer Stelle den betonoberflächenfernen Abschnitt an der entsprechenden Stelle und sind an dieser vorstehenden Stelle Löcher im Band vorgesehen, um das Band an einer Schalung durch die Löcher hindurch zu befestigen. Are advantageous at the concrete surface near the Shear bar connected portion of the loop element Holes or eyelets are arranged to attach the shear force element fasten a concrete formwork with nails through the holes can. For this purpose, the section of the Bands advantageous at one point away from the concrete surface Section at the appropriate point and are at this protruding point holes are provided in the tape to attach the tape formwork through the holes.
Vorteilhaft ist das Schlaufenelement symmetrisch bezüglich der Scherkraftstabachse ausgebildet, so dass Scherkräfte in zwei zueinander entgegengesetzten Richtungen in den Beton einleitbar sind. Dadurch wird das Element auf der Baustelle zudem mit grösserer Sicherheit richtig versetzt.The loop element is advantageously symmetrical formed with respect to the shear force axis, so that Shear forces in two opposite directions can be introduced into the concrete. This will put the item on construction site with greater certainty transferred.
Vorteilhaft weist der Scherkraftstab einen in den Beton hineinreichenden Bereich auf, welcher etwa doppelt so lang ist wie der Abstand zwischen den beiden Befestigungsstellen des Schlaufenelements am Scherkraftstab, gegebenenfalls den beiden der Betonoberfläche näheren Befestigungsstellen, damit beim Schlaufenelement an beiden Befestigungsstellen praktisch von der gleiche Belastung ausgegangen werden kann.The shear force rod advantageously has one in the concrete area that is about twice as long is like the distance between the two attachment points of the loop element on the shear bar, possibly the two fastening points closer to the concrete surface, so practical for the loop element at both fastening points the same burden can be assumed.
Vorteilhaft ist rückwärtig des betonoberflächennahen Bogenabschnitts ein Bogenabschnitt angeordnet, welcher in der entgegengesetzten Richtung ausgerichtet ist. Dieser innere Bogenabschnitt nimmt in der gleichen Art wie der äussere Querkräfte, welche jedoch in umgekehrter Richtung weisen, auf. Dadurch wird ein Abdrehen des Scherkraftstabes unter der exzentrischen Scherkraftbelastung Verhindert.It is advantageous at the back of the concrete surface Arch section arranged an arch section, which in the opposite direction. This inner one Arch section takes in the same way as the outer one Lateral forces, which, however, point in the opposite direction, on. This will turn the shear rod under the Prevents eccentric shear stress.
Vorteilhaft ist der parallel zur Scherkraftstabachse liegende Durchmesser des Bogenabschnitts kleiner als der Abstand der entferntesten Stelle des Bogenabschnitts vom Scherkraftstab. Dadurch erhält man die grössten Druckkräfte auf der Zugseite des Scherkraftstabs und daher mit relativ grossem Abstand zur druckseitigen Betonoberfläche.The parallel to the shear force axis is advantageous lying diameter of the arc section smaller than that Distance of the most distant point of the arch section from Shear bar. This gives you the greatest pressure on the tension side of the shear force rod and therefore with relative large distance to the concrete surface on the pressure side.
Ein Betonkörper mit einem erfindungsgemässen Scherkraftelement, ist vorteilhaft im Bereich um die Scherkraftelemente (40) durch eine Faserarmierung verstärkt. Durch die Faserarmierung kann sowohl die Zug- als auch die Druckfestigkeit des Betons erhöht werden.A concrete body with an inventive Shear force element is advantageous in the area around the Shear force elements (40) reinforced by a fiber reinforcement. Due to the fiber reinforcement, both the tension and the Compressive strength of the concrete can be increased.
Vorteilhaft ist der Betonkörper ein vorfabriziertes Element, und stehen Bewehrungen aus dem Element vor, mit welchen das Element mit einem vor Ort gegossenen Betonkörper eine Verbindung eingehen kann. Durch die Verwendung eines vorfabrizierten Elements kann die gesonderte Behandlung des Randbereichs eines Betonkörpers beim Giessen des Betonkörpers vermieden werden. Es braucht dadurch auf der Baustelle keine Überwachung der Faserzugabe in den Beton, mit welchem die Scherkraftelemente vergossen werden. Die Vorfabrikation erlaubt eine rationelle Herstellung der Randelemente unter garantierten Bedingungen für ihre Qualität.The concrete body is advantageously a prefabricated one Element, and reinforcements protrude from the element with which the element with a concrete body cast on site can connect. By using a Prefabricated element can be treated separately Edge area of a concrete body when pouring the concrete body be avoided. This means that no one is needed on the construction site Monitoring the fiber addition in the concrete with which the Shear force elements are cast. The prefabrication allows a rational production of the edge elements under guaranteed conditions for their quality.
Es zeigt:
- Fig. 1
- einen Schnitt durch ein dem Stand der Technik entsprechendes Scherkraftelement mit Bügeln aus Bewehrungsstahl,
- Fig. 2
- eine Seitenansicht des Scherkraftelements gemäss Figur 1,
- Fig. 3
- ein dem Stand der Technik entsprechendes Scherkraftelement mit einem Scherkraftbügel aus Flacheisen,
- Fig. 4
- eine perspektivische Skizze eines einfachen Ausführungsbeispiels der Erfindung.
- Fig. 5
- eine perspektivische Skizze eines Scherkraftelements mit einer S-förmigen Doppelschlaufe,
- Fig. 6
- eine perspektivische Skizze eines Scherkraftelements mit einer S-Schlaufe, welche aus zwei gleichen Schlaufenelementen zusammengesetzt ist,
- Fig. 7
- eine Anordnung von zwei symmetrischen Scherkraftelementen in zwei benachbarten Plattenrändern,
- Fig. 8
- eine perspektivische Skizze eines Scherkraftelements mit zugeordneter zusätzlicher Bewehrung,
- Fig. 9
- ein Perspektivskizze eines symmetrischen Scherkraftelements mit Dorn,
- Fig. 10
- eine Perspektivskizze eines zum Scherkraftelement gemäss Figur 9 passenden Scherkraftelements mit Hülse,
- Fig. 11
- ein symmetrisches Scherkraftelement mit einem vorderen und einem hinteren Schlaufenelement,
- Fig. 12
- eine Variante zum Scherkraftelement nah Figur 11, bei welcher die vordere und die hintere Schlaufe aus einem Band gefertigt ist,
- Fig. 13
- ein Scherkraftelement mit zwei symmetrischen Schlaufenelementen, welche in einer Achterlinie geführt sind,
- Fig. 14
- einen Schnitt entlang der Linie X-X durch das
Scherkraftelement gemäss Figur 13, - Fig. 15
- eine Perspektivskizze eines Scherkraftelements mit einer bandförmigen Schlaufe, welche den Dorn flächig umfasst,
- Fig. 16
- eine Perspektivskizze eines Scherkraftelements mit einem um den Dorn geschlungenen Ringband,
- Fig. 17
- eine Perspektivskizze eines Scherkraftelements wie in Figur 16, jedoch mit umgekehrter Verdrehung des Ringbandes,
- Fig. 18
- eine Perspektivskizze eines Scherkraftelements mit aus einem Ringband geformter S-förmiger Doppelschlaufe.
- Fig. 1
- 2 shows a section through a shear force element with brackets made of reinforcing steel, which corresponds to the prior art,
- Fig. 2
- 2 shows a side view of the shear force element according to FIG. 1,
- Fig. 3
- a state-of-the-art shear force element with a flat iron shear force bracket,
- Fig. 4
- a perspective sketch of a simple embodiment of the invention.
- Fig. 5
- 1 shows a perspective sketch of a shear force element with an S-shaped double loop,
- Fig. 6
- 1 shows a perspective sketch of a shear force element with an S-loop, which is composed of two identical loop elements,
- Fig. 7
- an arrangement of two symmetrical shear force elements in two adjacent plate edges,
- Fig. 8
- 1 shows a perspective sketch of a shear force element with associated additional reinforcement,
- Fig. 9
- a perspective sketch of a symmetrical shear force element with mandrel,
- Fig. 10
- 3 shows a perspective sketch of a shear force element with sleeve that fits the shear force element according to FIG. 9,
- Fig. 11
- a symmetrical shear force element with a front and a rear loop element,
- Fig. 12
- 11 shows a variant of the shear force element close to FIG. 11, in which the front and rear loops are made from one band,
- Fig. 13
- a shear force element with two symmetrical loop elements which are guided in a figure of eight,
- Fig. 14
- 4 shows a section along line XX through the shear force element according to FIG. 13,
- Fig. 15
- 2 shows a perspective sketch of a shear force element with a band-shaped loop which flatly surrounds the mandrel,
- Fig. 16
- 1 shows a perspective sketch of a shear force element with an annular band wound around the mandrel,
- Fig. 17
- 16 shows a perspective sketch of a shear force element as in FIG. 16, but with the ring band being rotated in the opposite direction,
- Fig. 18
- a perspective sketch of a shear force element with an S-shaped double loop formed from a ring band.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen den Stand der Technik, welcher eingangs näher beschrieben ist. Von Figur 4 an sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, welche zum besseren Verständnis der Erfindung im Folgenden ausführlicher beschrieben werden.Figures 1 to 3 show the prior art, which is described in more detail at the beginning. From Figure 4 onwards Illustrated embodiments of the invention, which for better understanding of the invention in more detail below to be discribed.
Figur 4 zeigt ein Scherkraftelement 40a mit einem
Scherkraftdorn 41a mit rechteckigem Querschnitt, auf welchen
ein gebogenes Blechband 43a als Scherkraftbügel aufgesteckt
ist. Das Blechband 43a weist einen an der Stirnseite zu
platzierenden und am Dorn 41a befestigten ebenen
Schenkelabschnitt 45a auf. Der Schenkelabschnitt 45a geht
über in einen gebogenen Bogenabschnitt 47a, und dieser in
einen zum Schenkelabschnitt 45a parallelen Schenkelabschnitt
49a. Dieser von der Betonstirnseite entfernte Abschnitt 49a
des Blechbandes 43a ist mit dem Dorn 41a verbunden. Das
Blechband 43a ist also mit dem Schenkelabschnitt 45a bei der
Betonoberfläche und mit dem Schenkelabschnitt 49a im Innern
des Betons mit dem Dorn 41a verbunden. Der Dorn 41a ragt über
den in der Betonoberfläche zu platzierenden Abschnitt 45a
hinaus, um eine Querkraft aufzunehmen bzw. abzugeben, und
reicht deutlich hinter den Abschnitt 49a in den Betonbereich
hinein. Am Schenkelabschnitt 49a sind zwei Ecken des Bandes
43a abgeschnitten und im Schenkelabschnitt 45a in den
entsprechenden Ecken Löcher 51 vorgesehen, um das
Scherkraftelement 40a durch diese Löcher 51 an einer Schalung
fixieren zu können. Im Bogenabschnitt 47a des Bandes 43a sind
auch Löcher 52 vorgesehen, damit unter dem Bogenabschnitt
keine Luftblasen zurückbleiben, welche eine gute
Kraftübertragung zwischen dem Bogenabschnitt 47a und dem
Beton verhindern würden.FIG. 4 shows a shear force element 40a with a
Wirkt nun eine Kraft in Richtung des Pfeils 53 auf den
eingegossenen Dorn 41a, so entstehen Zugkräfte in den
Schenkelabschnitten 45a und 49a, so dass der Bogenabschnitt
47a um den darin vorliegenden Betonkern gespannt wird.
Dadurch entstehen symmetrische Druckkräfte im Betonkern,
deren resultierender Vektor auf der Winkelhalbierenden
zwischen den beiden Schenkelabschnitt 45a und 49a liegt. Im
Beispiel von Figur 4 also parallel zu den beiden
Schenkelabschnitten 45a und 49a und daher auch parallel zur
Betonoberfläche.A force now acts in the direction of
Da die Einleitung der Kraft (Pfeil 53) und die Abtragung
der Kraft auf den Beton mit Abstand zueinander geschehen,
entsteht ein Drehmoment, welches den Dorn 41a im
Gegenuhrzeigersinn verdrehen möchte. Da der Dorn nach hinten
in den Beton hineinsteht, ist eine Solche Verdrehung
verunmöglicht. Der Dorn trägt entsprechend eine Kraft in
entgegengesetzter Richtung zur eingeführten Kraft (Pfeil 53)
auf den Beton ab. Damit ein Gleichgewicht im
Scherkraftelement 40a besteht, muss der Beton auf das darin
eingegossene Ende des Dorns 41a ein dem eingeleiteten Moment
(Kraft im Pfeil 53 multipliziert mit dem Abstand des Pfeils
von der Mittelebene des Schlaufenelements 43a) entsprechendes
Gegenmoment ausüben.Since the initiation of the force (arrow 53) and the removal
the force on the concrete happens at a distance from each other,
creates a torque which the
Nun können zur Übertragung dieses Gegenmoments beide in
gegenseitigem Abstand auf den Dorn wirkenden Querkräfte mit
einer Schlaufe 43a übertragen werden. Dazu ist lediglich am
hinteren Ende des Dorns eine zweite Schlaufe 43a mit
umgekehrter Ausrichtung aufzusetzen. Figur 5 zeigt ein
Scherkraftelement 40b mit einer solchen Doppelschlaufe 43b
auf einer Scherkraftscheibe 41b. Die Scherkraftscheibe 41b
durchdringt die drei Schenkelabschnitte 45b,49b und 55b.
Zwischen den Schenkelabschnitten 45b und 49b bzw. 49b und 55b
sind Bogenabschnitte 47b bzw. 57b vorgesehen. Über diese
Bogenabschnitte 47b,57b werden wieder erfindungsgemäss allein
mit Zugkräften im Schlaufenelement 43b Druckkräfte auf den
Beton ausgeübt. Der Schenkelabschnitt 49b ist leicht geneigt,
d.h. sein Übergang zum vorderen Bogenabschnitt 47b ist näher
an der Betonoberfläche, durch welche die Kraft eingeleitet
wird, als sein Übergang zum hinteren Bogenabschnitt 57b. Bei
einer kurzen Bauweise kann es auch zweckmässig sein, den
mittleren Schenkelabschnitt 49b in die andere Richtung
geneigt auszugestalten, so dass die Tiefe des Elementes 40b
innerhalb des Betonkörpers kleiner ist als die Summe der
Durchmesser der beiden Bogenabschnitte 47b und 57b.Now both can be used to transmit this counter torque
mutual distance acting on the mandrel transverse forces
a loop 43a are transmitted. This is only on
rear end of the mandrel with a second loop 43a
reverse orientation. Figure 5 shows a
Shear force element 40b with such a
Die Ausbildung des Scherkraftdorns als Scheibe 41b hat
den Vorteil, dass der Dorn 41b in der Belastungsrichtung 53
sehr belastbar ist, und dass das Schlaufenelement 43b über
lange, belastbare Schweissnähte 59 mit dem Dorn 41b
verbindbar ist. The formation of the shear force mandrel as a
Die Doppelschlaufe 43b ist auch, wie in Figur 6
dargestellt, aus zwei unabhängigen Schlaufen 43c,43c'
zusammensetzbar. Hier ist eine Hülse 42c durch zwei
entgegengesetzt ausgerichtete Scherkraftbügel oder Schlaufen
43c,43c' hindurchgeführt, in welche Hülse 42c ein
Scherkraftdorn einführbar ist.The
Wie am Beispiel in Figur 7 dargestellt, werden die
Scherkraftelemente 40d bzw. 40d' beispielsweise in zwei
Betonplatten 10 und 10' eingegossen. Auf dem Scherkraftdorn
41d in der einen Platte 10 und auf der Scherkrafthülse 42d in
der anderen Platte 10' sind je ein Schlaufenelement 43d
angeordnet. Dabei sind die Schenkelabschnitte 45d der
Schlaufenelemente 43d direkt auf beiden Seiten an der Fuge
zwischen den beiden Platten 10,10' bzw. jeweils an der
Stirnseite 11,11' der Platte angeordnet. Der Scherkraftdorn
41d überbrückt die Fuge und steckt in der Scherkrafthülse
42d.As shown in the example in Figure 7, the
Die Schlaufenelemente 43d sind im Beispiel symmetrisch
ausgebildet, d.h. sie können in zwei zueinander
entgegengesetzten Richtungen Scherkräfte aufnehmen, da sie
beidseitig des Dorns 41d bzw. der Hülse 42d einen
Bogenabschnitt 47d bzw. 48d aufweisen. Wird von der Platte 10
eine Scherkraft nach unten auf die unterstützte Platte 10'
übertragen, werden die Bogenabschnitte 47d benützt, um die
Kraft zu übertragen, für Kräfte in umgekehrter Richtung
entsprechend die Bogenabschnitte 48d. Die symmetrischen
Schlaufen 43d sind aus einem Band gebogen, so dass der Dorn
41d bzw. die Hülse 42d durch die beiden Bandenden 61 und 63
geführt ist und diese aneinander anliegen und allenfalls
durch Schweissen oder Verkleben zusätzlich verbunden sind.
Druckkräfte können im Schlaufenelement 43d wegen seiner
bandartigen Ausgestaltung praktisch keine auftreten. Ein
Absprengen von Betonteilen in der Nähe der druckseitigen
Betonoberfläche sind deshalb nicht zu befürchten.The
Figur 8 zeigt das Scherkraftelement 40d gemäss Figur 7
im Zusammenhang mit einer Bewehrung des Plattenrandes an
einer Betonplattenecke. Der betonoberflächennahe Abschnitt
45d des Schlaufenelements 43d ist in der Stirnseite 11 bzw.
in einem kleinen Abstand hinter der Stirnseite 11 angeordnet,
wobei der Scherkraftdorn 41d senkrecht durch die Stirnfläche
11 hindurchreicht. Der Plattenrand ist mit U-förmigen Bügeln
64 armiert, deren Arme 66 nahe der oberen und der unteren
Plattenoberfläche senkrecht zur Stirnfläche 11 ausgerichtet
sind. Die Verbindung 68 der beiden Arme 66 oder Schenkel
läuft parallel zur Richtung der in die Stirnfläche 11
einzuführenden Kraft 53. Senkrecht dazu sind weitere U-Bügel
64' zwischen die Arme der U-Bügel 64 eingeführt, deren Arme
66' innerhalb der Arme 66 parallel zur Stirnfläche 11
verlaufen. Die Verbindungen 68' der Bügelarme 66' sind an der
zur Dornachse parallelen Stirnseite 12 jenseits der Ecke
senkrecht ausgerichtet. Dadurch werden die am Plattenrand
auftretenden und an der Unterseite der Platte nach unten
gerichteten Druckkräfte mit der Armierung verteilt und an die
obere Armierung gehängt. Allenfalls kann ein Armierungseisen
durch die Schlaufen des Schlaufenelements 43d hindurch
gestossen werden, um die durch die Schlaufe abgetragenen
Kräfte im Beton seitwärts und/oder nach hinten zu verteilen.FIG. 8 shows the
Bevorzugt ist jedoch der Plattenrand mit Faserarmierung, d.h. durch Zugabe von Glas- oder Carbonfasern zur Betonmasse, verstärkt. So armierte Plattenstücke werden, wie in der Figur 19 dargestellt, vorteilhaft vorfabriziert und durch eine geeignete Armierung mit der Betonplatte verbunden.However, the panel edge with fiber reinforcement is preferred, i.e. by adding glass or carbon fibers to the concrete mass, reinforced. Plate pieces reinforced in this way, as in the figure 19 shown, advantageously prefabricated and by a suitable reinforcement connected to the concrete slab.
Figur 9 und 10 zeigen symmetrische Schlaufenelement 43e
und 43f, welche durch ein abgeflachtes Rohrstück gebildet
sind. Das Scherkraftelement 40e in Figur 9 ist in das
Scherkraftelement 40f in Figur 10 einführbar. Der Dorn 41e
arbeitet mit der Hülse 42f zusammen. In den
Schlaufenelementen 43e,f sind Löcher 51 vorgesehen, um die
Scherkraftelemente an einer Schalung festzunageln. In den
Bogenabschnitten 47e, 48e, 47f, 48f sind Löcher 52
eingearbeitet, damit der Innenraum innerhalb der Schlaufe
43e,f beim Einbetonieren ganz mit Beton gefüllt wird und
keine Luftblasen an der Druckkräfte zu übertragen habenden
Innenseite der Bogenabschnitte 47e,f,48e,f eingeschlossen
werden. Die Löcher 51 für die Befestigung des Elements an der
Schalung sind mit Vorteil an einer seitlich überstehenden
Lasche 65 am Schenkelabschnitt 45f ausgebildet, damit sie gut
zugänglich sind.Figures 9 and 10 show
In Figur 11 ist ein symmetrisches Scherkraftelement 40g
dargestellt mit zwei symmetrischen Schlaufenelementen 43g und
43g' hintereinander. Die Hülse 42g ist durch alle
Schenkelabschnitte 45g,49g,49g',55g hindurchgeführt. Der
Schenkelabschnitt 45g ist durch einen Platte 67 verstärkt.
Diese Platte 67 liegt in der Stirnseite 11 einer Betonplatte
10. Durch die Platte 67 sind zudem die durch die Bogen der
Bogenabschnitte 47g,48g bedingten zu Null auslaufenden
Betongrate 69 zwischen der Betonoberfläche 11 und dem
Bogenabschnitt 47g,48g geschützt. Diese Grate 69 übernehmen
jedoch keine statische Funktion, sie dürften auch ausbrechen
oder müssen gar nicht erst ausbetoniert werden. Da im
stirnseitenfernen Schlaufenelement 43g' die kleineren Kräfte
wirken als am stirnseitennahen Schlaufenelement 43g wirken,
ist die Schlaufe 43g' aus einem dünneren Blechband gefertigt.
Das einbetonierte Ende der Hülse 42g ist mit einem Deckel 71
verschlossen, damit kein Beton eindringen kann.In Figure 11 is a symmetrical shear force element 40g
shown with two
Eine symmetrische Doppelschleife kann, wie in Figur 12
gezeigt, aus einem einzigen Band gefertigt werden. Dieses
beginnt mit einem Ende 61 beim Schenkelabschnitt 49h, geht
mit einem Bogenabschnitt 47h in den an der Betonoberfläche zu
platzierenden Schenkelabschnitt 45h über. Von da führt ein
Bogenabschnitt 48h das Band wieder nach rückwärts. Der
anschliessende Schenkelabschnitt 49h' verläuft hinter dem
Bandende 61 hindurch, geht wieder in einem Bogenabschnitt 58h
über in den hintersten Schenkelabschnitt 55h und von dort in
einem erneuten Bogen 57h zurück in die Mitte mit den
Schenkelabschnitten 49h,49h'. Die Hülse 42h passiert daher
fünfmal das in einer Achterlinie geführte Band. A symmetrical double loop can, as in FIG. 12
shown to be made from a single band. This
begins with an
In Figur 13 und 14 ist ein Scherkraftelement 40i in
einer Seitenansicht bzw. einem Schnitt entlang der Linie X-X
in Figur 13 dargestellt. Beidseitig eines scheibenförmigen
Scherkraftdorns 41i ist ein zu einer Acht gebogenes Band
angeordnet. Die Bandenden 61,63 sind an einer in der
Betonoberfläche zu platzierenden Platte 67 angeschweisst. Vom
parallel zur Platte 67 nach oben weggehenden einen Bandende
61 geht das Band in einem Bogen 47i zurück zum Dorn 41i.
Dabei wird es so verdreht, dass beim Passieren des Dorns 41i
die Fläche 73 des Bandes parallel zur Seitenfläche 75 des
scheibenförmigen Dorns 41i verläuft. Nach hinten
weiterlaufend verdreht sich das Band in die entgegengesetzte
Richtung, verläuft in einem Bogen 57i wieder zurück zum Dorn
41' um in einer analogen S-Schlaufe über die Bogen 58i und
48i zurück zur Platte 67 zu gelangen. Dadurch sind je zwei
verbundene Bogenpaare 47i/57i bzw. 48i/58i gebildet, welche
je ein entgegengesetztes Moment im Dorn 41i auf den Beton
übertragen. Die Vektoren der im Beton auftretenden
Druckkräfte sind in den Bogenabschnitten 47i und 48 leicht
nach hinten, in den Bogenabschnitten 57i,58i leicht nach
vorne gerichtet. Das Band ist an der den Dorn passierenden
Stelle mit diesem, z.B. dank einer Verschweissung, verbunden.
Damit das Band eine günstige Kurve beschreibt, kann es aus
einem in gestreckter Form gekurvten oder sogar nicht ebenen
Band gebogen sein.FIGS. 13 and 14 show a
Figur 15 zeigt eine perspektivische Skizze eines
Scherkraftelements 40k mit einer Platte 67, daran einem
Schlaufenelement 43k und einem runden Dorn 41k. Dabei ist das
eine Ende 61 des Schlaufenelements 43k an der Platte 67
befestigt. Das andere Ende 63 ist geteilt und die beiden
links und rechts des Dornes liegenden Flanken 77 des
Schenkelabschnittes 49k sind schräg abgebogen, so dass sie
auf einer zur Dornachse parallelen Linie am Dorn anliegen.
Die beiden Teile sind anliegend um den Dorn 41k geführt. Die
Flanken 77 sind miteinander entlang des Dornes verbunden. Das
bandförmige Schlaufenelement umfasst mit seiner Fläche den
Dorn, wodurch grössere Kräfte vom Dorn auf das
Schlaufenelement übertragen werden können als wenn der Dorn
lediglich durch eine Öffnung in der Fläche hindurch geführt
ist.Figure 15 shows a perspective sketch of a
Shear force element 40k with a
In ähnlicher Weise sind die Schlaufenelemente 43m und
43n in den Scherkraftelementen 40m und 40n mit den Dornen
41m,n verbunden (Figuren 16 und 17). Eine geschlossene
Bandschlaufe oder Ringschlaufe 43m,n ist um den stabförmigen
Dorn 41m,n geschlungen und bildet zwei nebeneinander
liegende, im Wesentlichen gleichgerichtete Bogenabschnitte
47m, bzw. 47n. Die Ringschlaufe 43m,n kann gegeneinander
(Figur 16) oder auseinander (Figur 17) gedreht sein. Solche
Befestigungen von Scherkraftelementen 40m,n sind auch für
Schlaufenelemente 43m,n aus nichtmetallischen Rohstoffen sehr
geeignet. So kann das Band aus einem Gewebe aus Glas- oder
Carbonfasern bestehen, welche vorteilhaft in einem Harz
eingebettet sind.Similarly, the
Das in Figur 18 dargestellte Scherkraftelement 40p weist
einen Dorn 41p auf, um welchen eine Ringschlaufe 43p so
geschlagen ist, dass die Schlaufe 43p in Betonoberflächennähe
flächig am Dorn 41p anliegend unter dem Dorn 41p durchgeführt
ist. Beidseitig des Dorn ist das Band des Schlaufenelements
um 90 Grad verdreht und in einem Bogen 47p, wie um eine Rolle
mit parallel zu der Plattenstirnseite ausgerichteter Achse
gelegt, und wieder gegen die Dornachse zurückgeführt. Das
Band 43p ist dann auf jeder Seite des Dorns 41p jeweils um
zwei parallel zur Plattenstirnfläche gerichtete Stäbe
geschlauft. Zuerst läuft das Band 43p unter einem Stab 81
hindurch, welcher Stab 81 unter dem Dorn am Dorn befestigt
ist. Dann ist das Band 43p in einer S-Linie zurück nach oben
und um einen Stab 83 geschlagen, welcher über dem Dorn 41p an
diesem befestigt ist. Das Ringband 43p läuft danach parallel
beidseits des Dorns 41p wieder nach unten und hinten, neben
dem Dorn 41p vorbei, um unterhalb des Dorns 41p zwei sich
entsprechende Bogenabschnitte 57p zu formen und schliesslich
in sich um 90 Grad verdreht auf der Oberseite des Dorns 41p
flächig aufliegend um den Dorn geführt zu sein. Das Umfahren
von zwei Stäben 81,83 mit dem Band bewirkt, dass die
Zugkräfte im Vorderen Schlaufenteil 47p nicht auf den
hinteren Schlaufenteil 57p übertragen werden. Wäre das Band
in der Mitte mit dem Dorn nicht verbunden, würden die
Zugkräfte, welche im vorderen Bereich des Bandes auftreten
auch auf den hinteren Teil des Bandes übertragen. Der Dorn
wäre dadurch, modellhaft gesagt, nach unten parallel
verschiebbar, d.h. es entstünden einerseits grössere
Zugkräfte im hinteren Bogenbereich und andererseits grössere
Druckkräfte vom Dorn auf den Beton.The shear force element 40p shown in FIG. 18 has
a
Wirkt nun auf den eingegossenen Scherkraftdorn 41p eine
Scherkraft in Pfeilrichtung 53, kommt sowohl hinten wie in
Betonoberflächennähe Zug auf das Schlaufenelement 43p. Dieser
wird über die auf der Dornoberfläche aufliegende Schlaufe auf
das Band 43p übertragen und mit den Bogenabschnitten 47p und
57p jeweils auf den innerhalb der Schlaufe 47p,57p
vorliegenden Beton abgetragen. Das Schlaufenelement 43p ist
dabei ausnahmslos und auf der ganzen Länge auf Zug belastet.
Biegekräfte können schon wegen seinen Abmessungen nicht
übertragen werden. Der Beton im Innern der Bogenabschnitte
47p, 57p ist von drei Seiten gepresst. Die dreidimensionale
Pressung erlaubt einen erhöhten lokalen Druck.Now acts on the cast-in
Figur 19 zeigt ein vorfabriziertes Randelement 10'' mit
einer Anzahl von Scherkraftelementen, von denen lediglich die
aus der Stirnfläche 11 herausragenden Teile der
Scherkraftdorne 41 sichtbar sind. An den Seiten, welche mit
Ortbeton vergossen werden, stehen Bewehrungen 85 vor. Diese
Bewehrungen sind zum einen Teil im Betonkörper 10''
eingegossen und werden zum andern Teil, nachdem das Element
10'' versetzt ist, mit der Armierung in der angrenzenden
Platte verbunden und in Ortbeton eingegossen.FIG. 19 shows a
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ES2215288T3 (en) | 2004-10-01 |
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ATE258631T1 (en) | 2004-02-15 |
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