EP0947640B1 - Bewehrung mit hochfestem Verbund - Google Patents

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EP0947640B1
EP0947640B1 EP99106414A EP99106414A EP0947640B1 EP 0947640 B1 EP0947640 B1 EP 0947640B1 EP 99106414 A EP99106414 A EP 99106414A EP 99106414 A EP99106414 A EP 99106414A EP 0947640 B1 EP0947640 B1 EP 0947640B1
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EP
European Patent Office
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anchoring elements
reinforcing element
elements
section
anchoring
Prior art date
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EP99106414A
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EP0947640A2 (de
EP0947640A3 (de
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Richard Prof. Dr.-Ing. Rojek
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Priority claimed from DE29806259U external-priority patent/DE29806259U1/de
Priority claimed from DE29806261U external-priority patent/DE29806261U1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04F—FINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F19/00—Other details of constructional parts for finishing work on buildings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/003—Balconies; Decks
    • E04B1/0038—Anchoring devices specially adapted therefor with means for preventing cold bridging
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B5/00—Floors; Floor construction with regard to insulation; Connections specially adapted therefor
    • E04B5/43—Floor structures of extraordinary design; Features relating to the elastic stability; Floor structures specially designed for resting on columns only, e.g. mushroom floors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • 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
    • E04C5/02—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of low bending resistance
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for concentrated introduction of force in concrete with at least one existing steel, rod-shaped reinforcing element, which is provided with anchoring elements, the circumferential, over the core cross-section of the rod-shaped reinforcing element radially projecting, have a composite with the concrete producing application surfaces.
  • the US 5,449,563 A shows a rod-shaped reinforcing element, which is provided with a circumferentially mounted, welded or soldered helix. This should consist of zinc. The goal here is not a better bond but a corrosion protection of the reinforcing element on a galvanic basis.
  • the US 5 038 545 A shows a rod-shaped reinforcing element with circumferentially welded ribs.
  • ribbed areas alternate with ribless areas along the length.
  • the aim of this known arrangement is namely to be able to easily bend the rod-shaped reinforcement element.
  • ribless areas are provided. To achieve a good bond with the concrete ribs are provided in subsequent areas.
  • the CH 364 886 C shows a reinforcing rod, which is provided in the region of one end with a rolled thread on which an anchoring body is screwed in the form of a nut.
  • the force is introduced into the concrete via the nut, which produces the composite with the concrete.
  • the thread is used to make a screw the nut with the rod and not for the production of a composite with the concrete.
  • the thread therefore represents a screw thread here.
  • the standard solution used today for reinforcing the concrete with regard to the absorption of tensile or compressive stresses consists of ribbed reinforcing bars.
  • the bonding of these bars to the concrete is mainly ensured by ribs or notches whose profile heights reach less than 10% of the bar diameter.
  • this bond is comparatively weak: If tensile stresses reach the concrete tensile strength in the area of such bars and the reinforcing bar assumes the corresponding tensile force after the resulting crack, the bond between reinforcement and concrete is destroyed to a certain length next to the banks of cracks.
  • the expansions of the rebar add up to more or less large crack widths. In certain cases, such as B. transverse tensile stresses due to large compressive forces, thereby the capacity of the reinforced concrete construction is significantly limited.
  • the most common type of training of tensile or compressive force anchorages in steel and prestressed concrete structures consists in the arrangement of the so-called anchoring lengths for ribbed reinforcing bars, which are to be formed according to DIN 1045 or ENV DIN 1992-1.
  • These anchoring lengths have the disadvantage that relatively long lengths are required for the introduction of the forces, in particular for straight bars due to the comparatively weak composite. They are about forty times the bar diameter for the ribbed bars in the most common concrete.
  • Shorter anchoring lengths can be achieved by using conventional threaded rods for anchoring. From the application as composite dowels It is known that the anchoring length in this training must be about ten times as long as the rod diameter.
  • anchor plates are arranged in practice as a special solution, which are welded at the rod end perpendicular to the rod axis or disc-shaped head thickening formed.
  • the latter are u. a. known from EP 0495 334 B1 and DE 195 48 685 C1.
  • the reinforcing element is formed as a section of a prefabricated rod and is provided over the entire length with molded anchoring elements, wherein the ratio of the outer diameter of the anchoring elements to the diameter of the circular core cross section between 1, 3 and 2.
  • the object according to the invention can advantageously be produced in the form of a long bar, from which in each case reinforcing elements of the desired length can be cut off.
  • the measures according to the invention therefore enable a simple and inexpensive production and logistics.
  • the integrally formed anchoring elements can be designed as annular and / or disc-shaped and / or spiral-shaped and / or complementary to such forms elements.
  • the diameter ratio according to the invention leads advantageously to a significantly greater depth of the application surfaces, as is the case with normal screw threads.
  • the measures according to the invention therefore also bring a very considerable advantage for the carrying behavior.
  • Over the entire length provided anchoring elements lead along the entire length of the associated reinforcing element to a high-strength bond between this and the surrounding concrete. As a result, on the one hand virtually slip-free load discharges can be achieved.
  • the ratio of the outer diameter of the anchoring elements to the diameter of the core cross section can advantageously be 1.4 to 1.5, which is particularly favorable both in terms of production and in terms of power transmission.
  • anchoring elements are distributed uniformly over the length of the reinforcing element.
  • the anchoring elements can here be advantageously dimensioned the same way over the entire length. In cases with uneven distribution of the anchoring elements
  • the size of the application surfaces with the number of anchoring elements per unit length can decrease inversely proportional and vice versa.
  • FIGS. 1 to 3 show different variants of the reinforcement according to the invention. From the basic forms shown here, each consisting of a supporting core cross-section 1 and several, lastaufikiden positioned.-donating to The core cross-section 1 integrally formed anchoring elements 3 and 4 or 5, any number of other forms can be developed.
  • the anchoring elements 3 are disc-shaped or annular.
  • the reinforcing bar shown is continuous, that is provided on its entire length with reinforcing elements 3. These can be arranged with or without intermediate spacing. In the example shown, no intermediate space is provided. Characterized in that the reinforcing rod is continuous, that is provided over its entire length, with reinforcing elements 3, results in a simple production and logistics. It is not necessary to produce such reinforcing bars in the dimensions of the individual application. Rather, long bars can be produced, from which the reinforcing bars can be easily cut to length for the individual application.
  • the reinforcing bar shown in Figure 2 differs from the previous one in that the continuous, that is provided over the entire length of the reinforcing bar anchoring elements form a continuous here, that is not interrupted spiral. But even with mutually spaced spiral sections would be conceivable.
  • the slope of the spiral is here so that the turns connect directly to each other.
  • the difference with respect to annular anchoring elements is negligible.
  • the production is relatively simple, since the spiral anchoring elements can be produced by rollers or rollers comparatively inexpensive. In the non-cutting production by rolling or rolling arise in any case due to the deformation hardening higher strength of the reinforcement than in spanender production.
  • the cross-sectional shape of the anchoring elements 4 may be formed instead of the drawn flat boundary surfaces preferably with rounded grooves. In addition to the further simplified production, this also leads to an increase in the fatigue strength of the finished reinforcement.
  • the reinforcing element 5 forming screw need not necessarily be limited sharp-edged, but rather by the rounding of the screw cross section, the advantages already mentioned above can be achieved.
  • intermediate distances occur between the individual screw turns.
  • the embodiment according to FIG. 3 can be produced even more cost-effectively than the arrangement according to FIG.
  • the difference in bearing capacity is likely to be negligible in most applications.
  • a particularly advantageous application provides the reinforcement with high-strength composite in securing flat slabs against punching.
  • Such an example is based on FIGS. 4, 5.
  • the failure of flat slabs in the area of the supports described with the descriptive term "punching" can be interpreted as a slit fracture as a result of very large, biaxial, inclined compressive stresses. So far, usual reinforcements such. B. anchors with disc-like head thickening are not able to effectively limit the resulting due to the biaxial compressive stresses transverse strains due to their limited composite effect.
  • the existing shear reinforcement thus can not prevent the failure of the frusto-conical pressure surface. It only hangs the bearing loads of the flat ceiling after the failure of the pressure surface in the upper, over the fracture surface (15) remaining part of the ceiling. This system change due to the pressure fracture affects the bending resistance of the flat very disadvantageous, which has not yet been researched in detail.
  • the shear reinforcement consists of reinforcements 12 a - c with anchoring elements 13.
  • the anchoring elements are formed according to the invention. Welded or clamped anchoring elements are not according to the invention.
  • the reinforcements 12a-c are grouped together with a carrier 14 to form a shear reinforcement unit, whereby they can be installed particularly easily and with reliable securing of the required position.
  • the incorporation of the anchors according to the invention between a network of bending reinforcement as a result of the substantially smaller gross cross-sectional area is considerably simpler and thus less expensive.
  • On the displaceable connection of the armature 12 a - c with the carrier 14 will be able to dispense with this simplification in numerous applications, whereby the cost can be made even cheaper.
  • FIG. 5 shows the group-wise arrangement of the shear reinforcement unit according to FIG. 4 in plan view.
  • the armatures 12 a and 12 b for example, by welded joints 16 fixedly connected to the carrier 14, while the armature 12 c can be moved by means of a suitable connecting element 17 within the support opening 18, if necessary, to the previously laid To be able to dodge the reinforcement 19.
  • Another possible application may be the formation of joint carriers, by means of which those of e.g. by a Dämmfuge distanced from a subsequent reinforced concrete slab cantilever bearing forces and the Biegezug- and - réelle concept be passed over the Dämmfuge.
  • both the bending tensile forces occurring above and the bending pressure forces which become effective below are extremely advantageously absorbed by anchor rods according to the invention, which are equipped with uniformly distributed anchoring elements, guided via the insulating joint and introduced there again.
  • the joint carriers can be made extremely short in comparison to all previously available on the market systems, without additional welds or precise connections with the reinforced concrete reinforcement are required. There are quite significant advantages for the production, logistics and installation of such support elements.
  • the anchor elements Due to the small gross cross-section of the anchor elements they can be arranged relatively close to the upper or lower concrete surface and thereby additionally give a favorable structural behavior, because the lever arm of the internal forces compared to the previously known systems is significantly larger.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur konzentrierten Krafteinleitung in Beton mit wenigstens einem aus Stahl bestehenden, stabförmigen Bewehrungselement, das mit Verankerungselementen versehen ist, die umlaufende, über den Kernquerschnitt des stabförmigen Bewehrungselements radial vorspringende, einen Verbund mit dem Beton herstellende Auftragsflächen aufweisen.
  • Eine Anordnung dieser Art ist aus der US 2 137 718 A bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung ist das stabförmige Bewehrungselement zur Bildung der Verankerungselemente mit einer umfangsseitig angeordneten, durch Schweißen befestigten Drahtwendel versehen, wobei die Länge der aufgeschweißten Drahtwendel auf einen Teilbereich der Länge des stabförmigen Bewehrungselements beschränkt ist. Die Ausbildung der Verankerungselemente als aufgeschweißte Drahtwendel erfordert einen hohen Herstellungsaufwand. Außerdem kann der Schweißvorgang aufgrund der dabei entstehenden Wärme zu I okalen Gefügeänderungen innerhalb des Kernmaterial und/oder des Materials der Drahtwendel führen, was zu einer erhöhten Bruchgefahr führen kann.
  • Die US 5 449 563 A zeigt ein stabförmiges Bewehrungselement, das mit einer umfangsseitig angebrachten, aufgeschweißten bzw. aufgelöteten Wendel versehen ist. Diese soll aus Zink bestehen. Das Ziel ist hier jedoch nicht ein besserer Verbund sondern ein Korrosionsschutz des Bewehrungselements auf galvanischer Basis.
  • Die US 5 038 545 A zeigt ein stabförmiges Bewehrungselement mit umfangsseitig angeschweißten Rippen. Dabei wechseln sich über der Länge mit Rippen besetzte Bereiche mit rippenlosen Bereichen ab. Ziel dieser bekannten Anordnung ist es nämlich, das stabförmige Bewehrungselement problemlos biegen zu können. Hierzu sind rippenlose Bereiche vorgesehen. Zur Bewerkstelligung eines guten Verbunds mit dem Beton sind in anschließenden Bereichen Rippen vorgesehen.
  • Diese werden jedoch stets in einem separaten Arbeitsgang entweder aufgeklemmt oder aufgeschweißt.
  • Die CH 364 886 C zeigt einen Bewehrungsstab, der im Bereich eines Endes mit einem aufgewalzten Gewinde versehen ist, auf das ein Verankerungskörper in Form einer Mutter aufgeschraubt ist. Die Krafteinleitung in den Beton erfolgt hier über die Mutter, die den Verbund mit dem Beton herstellt. Das Gewinde dient zur Herstellung einer Verschraubung der Mutter mit dem Stab und nicht zur Herstellung eines Verbunds mit dem Beton. Das Gewinde stellt hier daher ein Schraubgewinde dar.
  • Die in der Praxis heute übliche Standardlösung zur Verstärkung des Betons bezüglich der Aufnahme von Zug- oder Druckspannungen besteht aus gerippten Bewehrungsstäben. Der Verbund dieser Stäbe mit dem Beton wird hauptsächlich durch Rippen oder Kerben gewährleistet, deren Profilhöhen weniger als 10 % des Stabdurchmessers erreichen. Dieser Verbund ist aber vergleichsweise schwach: Wenn im Bereich solcher Stäbe Zugspannungen die Betonzugfestigkeit erreichen und der Bewehrungsstab nach dem entstehenden Riss die entsprechende Zugkraft übernimmt, wird der Verbund zwischen Bewehrung und Beton auf eine gewisse Länge neben den Rissufern zerstört. Die Dehnungen des Bewehrungsstabes summieren sich dadurch zu mehr oder weniger großen Rissweiten auf. In bestimmten Fällen, wie z. B. Querzugspannungen infolge großer Druckkräfte, wird dadurch die Tragfähigkeit der Stahlbetonkonstruktion entscheidend begrenzt.
  • Die häufigste Art der Ausbildung von Zug- oder Druckkraftverankerungen in Stahl- und Spannbetonkonstruktionen besteht in der Anordnung der sogenannten Verankerungslängen für gerippte Bewehrungsstäbe, die nach DIN 1045 oder ENV DIN 1992-1 auszubilden sind. Diese Verankerungslängen haben den Nachteil, dass für die Einleitung der Kräfte insbesondere bei geraden Stäben aufgrund des vergleichsweise schwachen Verbundes relativ große Längen erforderlich sind. Sie betragen für die gerippten Stäbe beim gebräuchlichsten Beton etwa das Vierzigfache der Stabdurchmesser.
  • Kürzere Verankerungslängen können erreicht werden, wenn zur Verankerung herkömmliche Gewindestäbe verwendet werden. Aus der Anwendung als Verbunddübel ist bekannt, dass die Verankerungslänge bei dieser Ausbildung etwa zehnmal so lang sein muss wie der Stabdurchmesser.
  • Für den Fall, dass die für derartige Verankerungen erforderlichen Längen nicht zur Verfügung stehen oder aus irgendwelchen Gründen stark verkürzt werden sollen, werden bislang in der Praxis als Sonderlösung entweder Ankerplatten angeordnet, die am Stabende rechtwinklig zur Stabachse angeschweißt werden oder scheibenförmige Kopfverdickungen ausgebildet. Letztere sind u. a. bekannt aus EP 0495 334 B1 und DE 195 48 685 C1.
  • Aufgrund der Festigkeitsunterschiede zwischen den Ankern und dem Beton müssen die Überstandsflächen für die Verankerung in diesen Fällen ca. acht- bis zehnmal so groß sein wie der Ankerquerschnitt. Dadurch wird die Anwendbarkeit dieser Lösung aber u. a. stark eingeschränkt, wenn bei nur wenige Zentimeter von der Betonoberfläche entfernt angeordneten Ankerstäben kein ausreichender Platz für Ankerplatten zur Verfügung steht oder die Ankerköpfe in ein bereits vorhandenes Bewehrungsnetz einzubauen sind.
  • Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Bewehrungen bzw. Verankerungselemente zu entwickeln, die einen hochfesten Verbund gewährleisten und dadurch für die praktisch schlupffreie Kraftübertragung sowohl eine möglichst kurze Länge benötigen als auch eine im Verhältnis zum Kernquerschnitt möglichst kleine Bruttoquerschnittsfläche in Anspruch nehmen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Bewehrungselement als Abschnitt einer vorgefertigten Stange ausgebildet und auf der ganzen Länge mit angeformten Verankerungselementen versehen ist, wobei das Verhältnis des Außendurchmessers der Verankerungselemente zum Durchmesser des kreisförmigen Kernquerschnitts zwischen 1, 3 und 2 liegt.
  • Der erfindungsgemäße Gegenstand kann in vorteilhafter Weise in Form einer langen Stange produziert werden, von der jeweils Bewehrungselemente mit gewünschter Länge abgeschnitten werden können. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen daher eine einfache und günstige Herstellung und Logistik.
  • Die angeformten Verankerungselemente können als ringförmige und/oder scheibenförmige und/oder spiralförmige und/oder sich zu solchen Formen ergänzende Elemente ausgebildet sein. In jedem Fall führt das erfindungsgemäße Durchmesserverhältnis in vorteilhafter Weise zu einer deutlich größeren Tiefe der Auftragsflächen, als dies bei normalen Schraubengewinden der Fall ist. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen bringen daher auch einen ganz erheblichen Vorteil für das Tragverhalten. Die über der ganzen Länge vorgesehenen Verankerungselemente führen entlang der gesamten Länge des zugehörigen Bewehrungselements zu einem hochfesten Verbund zwischen diesem und dem umgebenden Beton. Dadurch können einerseits praktisch schlupffreie Lasteinleitungen erreicht werden. Andererseits können sich im Beton nach Überschreiten der Betonzugfestigkeit rechtwinklig zum Bewehrungselement nur ganz geringe Rissbreiten entwickeln, was sowohl für die Dauerhaftigkeit als auch für die Tragfähigkeit der Gesamtkonstruktion vorteilhaft ist. Das sehr gute Verbundverhalten in Verbindung mit den dadurch gewährleisteten geringen Rissbreiten bildet weiterhin die Grundlage dafür, dass die erfindungsgemäße Bewehrung ohne Weiteres mit deutlich höheren Festigkeiten als der heute übliche Betonstahl ausgeführt werden kann, was in vorteilhafter Weise zu sehr kleinen Bruttoquerschnitten und dadurch zu sehr guten Einbaubedingungen und günstigen Kosten führt. Aufgrund des erfindungsgemä-ßen Verhältnisses zwischen dem Durchmesser des Kernquerschnitts und dem Außendurchmesser der Verankerungselemente wird dennoch der gegenüber Stahl geringeren Druckfestigkeit von Beton Rechnung getragen, so dass keine Überbeanspruchung des Betons zu befürchten ist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So kann das Verhältnis des Außendurchmessers der Verankerungselemente zum Durchmesser des Kernquerschnitts vorteilhaft 1, 4 bis 1, 5 betragen, was sowohl hinsichtlich der Herstellung als auch hinsichtlich der Kraftübertragung besonders günstig ist.
  • Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, dass die Verankerungselemente gleichmäßig über die Länge des Bewehrungselements verteilt sind. Die Verankerungselemente können hier in vorteilhafter Weise auf der ganzen Länge gleich dimensioniert sein. In Fällen mit ungleichmäßiger Verteilung der Verankerungselemente kann die Größe der Auftragsflächen mit der Anzahl der Verankerungselemente pro Längeneinheit umgekehrt proportional abnehmen und umgekehrt.
  • Besonders gute Ergebnisse wurden erreicht, wenn auf einer dem doppelten Kerndurchmesser entsprechenden Länge vier bis fünf Verankerungselemente vorgesehen sind.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
  • In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
    • Figur 1
    eine Seitenansicht eines stabförmigen Bewehrungselements mit auf der ganzen Länge durchgehend ohne Zwischenabstand vorgesehenen, ringförmigen Verankerungselementen,
    Figur 2
    eine Seitenansicht eines stabförmigen Bewehrungselements mit auf der ganzen Länge durchgehend ohne Zwischenabstand vorgesehenen, spiralförmigen Verankerungselementen,
    Figur 3
    eine Seitenansicht eines stabförmigen Bewehrungselements mit auf der ganzen Länge durchgehend mit gegenseitigem Abstand vorgesehenen, spiralförmigen Verankerungselementen,
    Figur 4
    eine Seitenansicht von Bewehrungselementen, die zu einer Schubbewehrungseinheit zusammengefügt sind und
    Figur 5
    eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Figur 4.
  • Die nachträglich aufgebrachten spiralförmigen Verankerungselemente (13, 13a, 13b) gehören nicht dem Gegenstand des Anspruchs 1.
  • Die Figuren 1 bis 3 zeigen verschiedene Varianten der erfindungsgemäßen Bewehrung. Aus den hier dargestellten Grundformen, die jeweils aus einem tragenden Kernquerschnitt 1 und mehreren, lastaufnehmenden bzw.- abgebenden, an den Kernquerschnitt 1 angeformten Verankerungselementen 3 bzw. 4 bzw. 5 können beliebig viele weitere Formen entwickelt werden.
  • In Figur 1 sind die Verankerungselemente 3 scheiben- bzw. ringförmig ausgebildet. Der dargestellte Bewehrungsstab ist durchgehend, das heißt auf seiner ganzen Länge mit Bewehrungselementen 3 versehen. Diese können mit oder ohne Zwischenabstand angeordnet sein. Im dargestellten Beispiel ist kein Zwischenabstand vorgesehen. Dadurch, dass der Bewehrungsstab durchgehend, das heißt auf seiner ganzen Länge, mit Bewehrungselementen 3 versehen ist, ergibt sich eine einfache Herstellung und Logistik. Es ist nämlich nicht erforderlich, derartige Bewehrungsstäbe in den Abmessungen des einzelnen Anwendungsfalls herzustellen. Vielmehr können lange Stangen produziert werden, von denen die Bewehrungsstäbe für den einzelnen Anwendungsfall einfach abgelängt werden können.
  • Der in der Figur 2 dargestellte Bewehrungsstab unterscheidet sich vom vorhergehenden dadurch, dass die durchgehend, das heißt über der ganzen Länge des Bewehrungsstabs vorgesehenen Verankerungselemente eine hier durchgehende, das heißt nicht unterbrochene Spirale bilden. Aber auch mit gegenseitigem Abstand angeordnete Spiralenabschnitte wären denkbar. Die Steigung der Spirale ist hier so, dass die Windungen direkt aneinander anschließen. Für die Tragfähigkeit ist der Unterschied gegenüber ringförmigen Verankerungselementen vernachlässigbar. Die Herstellung ist jedoch vergleichsweise einfach, da die spiralförmigen Verankerungselemente durch Walzen oder Rollen vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden können. Bei der spanlosen Herstellung durch Walzen oder Rollen ergeben sich in jedem Fall infolge der Verformungshärtung höhere Festigkeiten der Bewehrung als bei spanender Produktion.
  • Abweichend von der Darstellung in Figur 2 kann die Querschnittsform der Verankerungselemente 4 anstelle der gezeichneten ebenen Begrenzungsflächen vorzugsweise auch mit ausgerundeten Kehlen ausgebildet werden. Neben der weiter vereinfachten Herstellung führt dies auch zu einer Erhöhung der Dauerfestigkeit der fertiggestellten Bewehrung.
  • Bei den Ausführungen gemäß Figuren 1 und 2 sind die Verankerungselemente 3, 4, wie schon erwähnt, ohne gegenseitigen Zwischenabstand über die Länge des zugeordneten Bewehrungsstabs durchgehend vorgesehen. Es wäre aber auch eine Anordnung der Bewehrungselemente 3, 4 mit Zwischenabstand denkbar.
  • Bei der Anordnung gemäß Figur 3 ist ein nach Art einer im Maschinenbau vielfach üblichen Zylinderschnecke ausgebildetes Bewehrungselement 5 vorgesehen. Auch hier gilt, dass die das Bewehrungselement 5 bildende Schnecke nicht zwingend scharfkantig begrenzt sein muss, sondern vielmehr durch die Ausrundung des Schneckenquerschnitts die oben bereits erwähnten Vorteile zu erreichen sind. Infolge der vergleichsweise größeren Steigung der der Figur 3 zugrundeliegenden Schnecke gegenüber der der Figur 2 zugrundeliegenden Spirale ergeben sich bei der Anordnung gemäß Figur 3 Zwischenabstände zwischen den einzelnen Schneckenwindungen.
  • Infolge des geringen Materialaufwands und insbesondere des geringeren Verformungsenergieaufwands kann die Ausführung gemäß Figur 3 noch kostengünstiger als die Anordnung gemäß Figur 2 hergestellt werden. Der Unterschied in der Tragfähigkeit dürfte in den meisten Anwendungsfällen vernachlässigbar klein sein.
  • Eine ganz besonders vorteilhafte Anwendung bietet die Bewehrung mit hochfestem Verbund bei der Sicherung von Flachdecken gegen Durchstanzen. Ein derartiges Beispiel liegt den Figuren 4, 5 zugrunde. Das mit dem anschaulichen Begriff "Durchstanzen" beschriebene Versagen von Flachdecken im Bereich der Unterstützungen kann als Spaltbruch infolge sehr großer, zweiachsig vorhandener, geneigter Druckspannungen interpretiert werden. Bislang übliche Bewehrungen wie z. B. Anker mit scheibenartigen Kopfverdickungen sind aufgrund ihrer beschränkten Verbundwirkung nicht in der Lage, die infolge der zweiachsigen Druckspannungen entstehenden Querdehnungen wirkungsvoll zu begrenzen. Die vorhandenene Schubbewehrung kann somit nicht das Versagen der kegelstumpfförmigen Druckfläche verhindern. Sie hängt lediglich die Auflagerlasten der Flachdecke nach dem Versagen der Druckfläche in den oberen, über der Bruchfläche (15) verbleibenden Teil der Decke. Diese Systemänderung infolge des Druckbruchs beeinflußt das Biegetragverhalten der Flachdecken sehr nachteilig, was im einzelnen bislang noch nicht weiter erforscht ist.
  • Werden jedoch gemäß den Figuren 4 und 5 zur Schubsicherung Bewehrungen mit durchgehend vorhandenem hochfestem Verbund eingebaut, werden die schädlichen Querdehnungen unterbunden und die kegelstumpfförmige Druckfläche kann erheblich höhere Lasten aufnehmen.
  • Die Figur 4 zeigt einen ausschnittsweisen Querschnitt durch eine Flachdecke 10 im Bereich einer Stütze 11. Die Schubbewehrung besteht aus Bewehrungen 12 a - c mit Verankerungselementen 13. Die Verankerungselemente sind erfindungsgemäß angeformt. Aufgeschweißte oder -geklemmte Verankerungselemente sind nicht erfindungsgemäß. Die Bewehrungen 12a - c sind gruppenweise mit einem Träger 14 zu einer Schubbewehrungseinheit zusammengefügt sind, wodurch sie besonders einfach und mit zuverlässiger Sicherung der erforderlichen Lage eingebaut werden können. Im Vergleich zu den bekannten Systemen mit vergleichsweise großflächigen Endverankerungen gestaltet sich der Einbau der erfindungsgemäßen Anker zwischen einem Netz von Biegebewehrung infolge der wesentlich geringeren Bruttoquerschnittsfläche ganz erheblich einfacher und somit kostengünstiger. Auf die verschieblich ausgebildete Verbindung der Anker 12 a - c mit dem Träger 14 wird man aufgrund dieser Vereinfachung in zahlreichen Anwendungsfällen verzichten können, wodurch die Kosten noch günstiger gestaltet werden können.
  • Die Figur 5 zeigt die gruppenweise Anordnung der Schubbewehrungseinheit gemäß Figur 4 in der Draufsicht. Hierbei sind beispielhaft die Anker 12 a und 12 b beispielsweise durch Schweißverbindungen 16 fest mit dem Träger 14 verbunden, während der Anker 12 c mit Hilfe eines geeigneten Verbindungselements 17 innerhalb der Trägeröffnung 18 verschoben werden kann, falls dies erforderlich wird, um der bereits vorher verlegten Bewehrung 19 ausweichen zu können.
  • Eine von zahlreichen weiteren Anwendungsmöglichkeiten kann die Ausbildung von Schubbügeln sein, wie sie in den meisten querkraftbeanspruchten Stahl- und Spannbetonbauteilen erforderlich sind, die hier mit Hilfe der äußerst platzsparenden erfindungsgemäßen Verankerungen als offene Bügel ausgebildet sind. Dies ist immer dann von Vorteil, wenn die sonst üblichen geschlossenen Bügel den Einbau der übrigen Bewehrung erschweren würden.
  • Eine weitere Anwendungsmöglichkeit kann die Ausbildung von Fugenträgern sein, mittels derer die von einer z.B. durch eine Dämmfuge von einer anschließenden Stahlbetonplatte distanzierten Kragplatte verursachten Auflagerquerkräfte sowie die Biegezug- und -druckkräfte über die Dämmfuge hinweggeleitet werden.
  • Dabei werden sowohl die oben auftretenden Biegezugkräfte als auch die unten wirksam werdenden Biegedruckkräfte äußerst vorteilhaft durch erfindungsgemäße Ankerstäbe, die mit gleichmäßig verteilten Verankerungselementen ausgestattet sind, aufgenommen, über die Dämmfuge geleitet und dort wieder eingeleitet.
  • Dadurch können die Fugenträger im Vergleich zu allen bislang auf dem Markt vorhandenen Systemen extrem kurz ausgebildet werden, ohne dass zusätzliche Schweißverbindungen oder passgenaue Verbindungen mit der Stahlbetonbewehrung erforderlich werden. Es ergeben sich ganz wesentliche Vorteile für die Herstellung, Logistik und den Einbau solcher Tragelemente.
  • Infolge des geringen Bruttoquerschnitts der Ankerelemente können diese relativ nah an der oberen bzw. unteren Betonoberfläche angeordnet werden und ergeben dadurch zusätzlich ein günstiges Tragverhalten, weil der Hebelarm der inneren Kräfte im Vergleich zu den bisher bekannten Systemen deutlich größer wird.
  • Eine Vielzahl weiterer vorteilhafter Einsatzmöglichkeiten ergibt sich stets dort, wo Kräfte aus dem Beton auf sehr kurze Längen in die Ankerelemente eingeleitet werden müssen wie z. B. bei an der Betonoberfläche angeordneten Ankerplatten, über die äußere Lasten - z. B. von Kranbahnträgern, abgehängten Vordachkonstruktionen, Stahlstützen, Lagerkonstruktionen oder sonstiges - eingeleitet werden.
  • Zahlreiche weitere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten sind denkbar, so z. B. bei der Bewehrung von Konsolen und der Ausbildung von Stahlbeton-Verbundkonstruktionen. Die erfindungsgemäßen Verankerungselemente können für weitergehende Anwendungsmöglichkeiten durch verschiedenartige Muffen ergänzt werden.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur konzentrierten Krafteinleitung in Beton, mit wenigstens einem aus Stahl bestehenden, stabförmigen Bewehrungselement, das mit Verankerungselementen (3 - 5, 13) versehen ist, die umlaufende, über den Kernquerschnitt (1) des stabförmigen Bewehrungselements radial vorspringende, einen Verbund mit dem Beton herstellende Auftragsflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewehrungselement als Abschnitt einer vorgefertigten Stange ausgebildet und auf der ganzen Länge durchgehend mit angeformten Verankerungselementen (3 - 5, 13) versehen ist, wobei das Verhältnis des Außendurchmessers der Verankerungselemente (3 - 5, 13) zum Durchmesser des kreisförmigen Kernquerschnitts (1) zwischen 1, 3 und 2 liegt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Außendurchmessers der Verankerungselemente (3 -5, 13) zum Durchmesser des Kernquerschnitts (1) 1,4 bis 1,5 beträgt.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Auftragsflächen mit der Anzahl der Verankerungselemente (3 -5, 13,) pro Längeneinheit umgekehrt proportional abnimmt.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gegenseitige Abstand der Verankerungselemente (3 - 5,13) am äußeren Rand gemessen zumindest dem Überstand der Verankerungselemente über den Kernquerschnitt (1) des jeweils zugeordneten Bewehrungselements entspricht.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gegenseitige Abstand einander benachbarter Verankerungselemente (3 - 5, 13) am äußeren Rand gemessen höchstens dem Zehnfachen ihres Überstands über den Kernquerschnitt (1) des jeweils zugeordneten Bewehrungselements entspricht.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer dem doppelten Kerndurchmesser entsprechenden Länge vier bis fünf Verankerungselemente (3 - 5, 13) angeordnet sind.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungselemente (3 - 5, 13) gleichmäßig über die Länge des Bewehrungselements verteilt sind.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungselemente (4,5,13) wenigstens eine zumindest über mehrere Umläufe durchgehende eine Wendel bilden, deren Steigung vorzugsweise im Bereich zwischen 45° und 75° liegt, wobei vorzugsweise eine Abschlussplatte vorgesehen ist, welche die Schnittflächen des Bewehrungselements und des hierauf befestigten wendelförmigen Verankerungselements am Ende verbindet.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernquerschnitt (1) der Bewehrungselemente eine höhere Festigkeit aufweist als deren Verankerungselemente (3 -5,13).
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein als offener Schubbügel ausgebildetes Bewehrungselement, das mit Verankerungselementen versehen ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch als Durchstanzanker ausgebildete, auf ihrer ganzen Länge mit Verankerungselementen (13) versehene Bewehrungselemente (12a,b,c), die vorzugsweise gruppenweise mit einem Träger (14) zu einer Schubbewehrungseinheit zusammengefügt sind.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bewehrungselement als mit Verankerungselementen versehenes Element eines Fugenträgers ausgebildet ist, der wenigstens einen Zugstab und/oder wenigstens einen Druckstab und/oder wenigstens einen Diagonalstab aufweist.
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