EP0996797B1 - Bauteil - Google Patents

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EP0996797B1
EP0996797B1 EP98943699A EP98943699A EP0996797B1 EP 0996797 B1 EP0996797 B1 EP 0996797B1 EP 98943699 A EP98943699 A EP 98943699A EP 98943699 A EP98943699 A EP 98943699A EP 0996797 B1 EP0996797 B1 EP 0996797B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slot
reinforcement element
reinforcement
building component
component
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP98943699A
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English (en)
French (fr)
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EP0996797A1 (de
Inventor
Michael Blaschko
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bilfinger SE
Original Assignee
Bilfinger und Berger Bau AG
Bilfinger Berger AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bilfinger und Berger Bau AG, Bilfinger Berger AG filed Critical Bilfinger und Berger Bau AG
Publication of EP0996797A1 publication Critical patent/EP0996797A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0996797B1 publication Critical patent/EP0996797B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G23/00—Working measures on existing buildings
    • E04G23/02—Repairing, e.g. filling cracks; Restoring; Altering; Enlarging
    • E04G23/0218—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G23/00—Working measures on existing buildings
    • E04G23/02—Repairing, e.g. filling cracks; Restoring; Altering; Enlarging
    • E04G23/0218—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements
    • E04G2023/0251—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements by using fiber reinforced plastic elements

Definitions

  • the invention relates to a component with at least one at least in sections flat reinforcement element, the main body of the component essentially consists of a hydraulically bound matrix, and the reinforcing element at least in sections in a slot in the surface of the Base body is arranged and at least over an anchoring length in the Slot is fixed and is connected to the base body.
  • the invention further relates to a method for attaching additional reinforcement on a concrete component, with at least one slot in the surface of the concrete component is generated, the slot at least in regions with a Binder is filled, a reinforcement element at least in sections made of a fiber-reinforced plastic at least in sections in the Slot is arranged and the displaced, emerging from the slot Binder is removed.
  • An example of such a component is a concrete component with or without reinforcement called.
  • German Patent DE-A-43 33 782 there is a method of attachment described an additional reinforcement on a reinforced concrete component, at which first grooves into the surface with the help of a high-pressure water jet of the concrete component. Reinforcement elements then become in the grooves arranged from steel. Then the grooves are again with concrete backfilled, the reinforcement elements are embedded in the concrete and so be fixed in the grooves.
  • the method can only be used to a limited extent, which is due to the fact that the bond between a concrete component and a stuck reinforcement is relatively stiff. So they are in the adhesive bond possible shifts in the range below 0.2 mm, while the possible displacements of concreted ribs are in the range of 1 mm.
  • the combination of a concrete reinforcement made of concrete is therefore significantly more ductile.
  • the adhesive bond leaves only a relatively small amount of force into the slat. This force transmission is also strong from the existing one Concrete quality and the resulting adhesive tensile strength.
  • the Slat can only be used to a maximum of 40% of the tensile strength.
  • a further limitation of the application possibilities of glued fiber-reinforced Slats as additional reinforcement is that the component surface only unevenness under 5 mm with a measuring length of 2 m. Also one Use in components where shear cracks are computationally possible, i.e. for components with required shear reinforcement, is problematic because in this In the event of a so-called peeling fracture as a result of a shear crack offset. Finally, it should be noted that a glued-on reinforcement is also always must be protected from mechanical damage and also special Precautions in the event of a fire must be taken to prevent the failure To prevent reinforcement.
  • US-A-5 476 340 is a component with at least one at least in sections Flat reinforcement element known, the base body of the Component consists essentially of a hydraulically set matrix and wherein the reinforcement element at least in sections in a slot in the Surface of the base body is arranged and at least over an anchoring length is fixed in the slot and is thus connected to the base body.
  • US-A-5 476 340 is a method for repairing cracks in concrete components described, in which first cut slots in the concrete surface in such a way that they cross the crack to be repaired. In these Slits are arranged in metal clips that bridge the crack.
  • the Brackets are fixed in the concrete component with two end clamps, which can also be arranged in the corresponding sections of the slots. After positioning the clamps with the corresponding end clamps in the Slots, the slots are filled with a self-setting compound, what additionally contributes to the fixation of the clamps.
  • the invention is based on the object, the possible uses Component of the type mentioned significantly improve, especially its stability and its carrying capacity.
  • the component according to the invention achieves the above object through the features 1.
  • the component mentioned at the outset is designed such that that the reinforcement element is placed under prestress in the slot is.
  • a mechanical fixation of the reinforcement element enables at the same time also a prestressing of the reinforcement element, which the possible uses of the component according to the invention significantly improved.
  • the reinforcement element in the form of a strip-shaped lamella educated Such a reinforcement element can simply be arranged in a slot in such a way that the two main surfaces of the reinforcement element are oriented parallel to the side walls of the slot. Corresponds to the depth of the slot is then at least the width of the strip-shaped lamella, the reinforcement element can even be arranged in the slot that it does not protrude from the surface of the base body, i.e. completely against mechanical damage or other adverse environmental influences is protected.
  • the reinforcement element at least has sections of an L or T-shaped profile.
  • Such a reinforcement element is then with a first portion of its profile in the slot in the body arranged of the component so that at least a further section of its profile rests on the surface of the base body.
  • Such reinforcement elements have a larger reinforcement cross-section than strip-shaped reinforcement elements on, although they differ in their arrangement and fixation in the basic body of the component not of strip-shaped reinforcement elements differentiate.
  • Reinforcement elements with an L or T-shaped profile are particularly advantageous if only slots with proportion small depth can be introduced into the surface of the base body, For example, in the case of components that already have reinforcement close to the surface exhibit. Such components can then be used with reinforcement elements, despite the small slot depth be provided that have a relatively large reinforcement cross section exhibit. By fixing these reinforcement elements in the slots the component shows an overall comparatively good ductile behavior.
  • the reinforcement element is at least over an anchoring length fixed in the slot. It is particularly advantageous if the reinforcement element is fixed in each case in the end of the slot. Usually is an end fixation of the reinforcement element to initiate the occurring Sufficient powers.
  • the reinforcement element in the slot.
  • the reinforcement element can also be mechanically in the slot of the Base body to be fixed.
  • Reinforcement element can be provided with a thickening in a corresponding Extension of the slot is arranged. To do this, the slot on one Point must be enlarged by a hole. Due to the expansion of the Slit arranged thickening becomes the reinforcement element at one point mechanically held in the slot and can now also be preloaded.
  • the reinforcement element comprises at least an anchoring part for mechanical fixation in the slot.
  • anchoring part could serve a lamella with an L or T-shaped profile by a first section of this profile in the slot in the surface of the base body arranged and fixed there.
  • Such a reinforcement element also includes at least one section in the form of a strip-shaped lamella.
  • This lamella could with the anchoring part, for example, over the section be connected to its profile, which rests on the surface of the base body, and could also lie on the surface of the base body.
  • the anchoring part can be attached to one be placed anywhere in the reinforcement element; proves in practice but it is advantageous if the anchoring part is on the end of the reinforcement element is arranged, or two anchoring parts each at the ends of the reinforcement element are provided.
  • the slots are essentially vertical are oriented to the surface of the base body.
  • the present invention lets but can also be realized with a different orientation of the slots.
  • the reinforcement elements are at least over an anchoring length fixed in the slot. But it can also be used for certain applications be advantageous to have a reinforcement element along its entire length in the Fix slot.
  • Reinforcement elements can be made from within the component according to the invention completely different materials are used.
  • reinforcement elements made of a plastic with a fiber reinforcement, preferably in the form of carbon fibers, aramid fibers and / or glass fibers, proven.
  • Such reinforcement elements are corrosion-resistant and have a very high tensile strength with a small cross-section, so that overall only relatively small slot depths are required.
  • a reinforcement element can be mechanically in the Slot are fixed. As a rule, however, there is a bond between the reinforcement element and the base body in the area of the slot.
  • the reinforcement element can also be used with a Cement suspension, preferably a fine cement milk, fixed in the slot become.
  • the invention also relates to a Method for attaching additional reinforcement to a concrete component, in which at least one slot is created in the surface of the concrete component, the Slot is at least partially filled with a binder, at least one Sectional flat reinforcement element made of a fiber-reinforced plastic is arranged at least in sections in the slot and this displaced binding agent emerging from the slot is removed.
  • the slot could advantageously be either cut or milled.
  • a binder could be a suitable adhesive or a self-setting cement suspension be used.
  • a component 1 is shown, the base body 2 from a hydraulic set matrix - here concrete.
  • the component 1 further comprises a flat reinforcement element 3.
  • This reinforcement element 3 is in one Slot 4 arranged, which is introduced into the surface 5 of the base body 2.
  • the reinforcement element 3 is also at least over an anchoring length in fixed the slot 4 and thus connected to the base body 2.
  • the reinforcement element 3 shown in FIG. 1 is a strip-shaped lamella, the width of which essentially corresponds to the depth of the slot 4 corresponds.
  • the reinforcement element 3 is now arranged in the slot 4, that it does not protrude from the surface 5 of the base body 2.
  • the slot 4 is here essentially perpendicular to the surface 5 of the base body 2 oriented.
  • the reinforcement element 3 is made using a suitable binder 6 fixed over its entire length in the slot 4.
  • a binder 6 is a cement suspension in question or also on the material of the reinforcement element 3 matched glue.
  • material for the reinforcement element a fiber-reinforced plastic has proven itself, in particular a carbon fiber plastic or a plastic with a reinforcement made of aramid fibers and / or glass fibers.
  • Such reinforcement elements can be easily with the help of Fix epoxy resin adhesives or polyester resin adhesives.
  • the component 1 shown in FIG. 1 is a subsequently an additional reinforcement in the form of the flat reinforcement element 3 provided Concrete component.
  • the slot was first used to attach this additional reinforcement 4 generated in the surface 5 of the component 1.
  • the slot 4 can cut, for example or have also been milled.
  • the slot 4 was at least partially with a binder 6, namely a suitable adhesive or also a cement suspension, backfilled.
  • the flat reinforcement element became 3, in the present case by a fiber-reinforced plastic lamella is formed, arranged in the slot 4. At least one was Part of the binder 6 displaced from the slot 4. This leaked binder has finally been removed.
  • the slot 4 is about 3 mm wide and about 3 cm deep. It reaches a maximum of one any internal reinforcement of the component 1.
  • the plastic lamella 3 points a thickness of approx. 1.5 mm and a height of approx. 27 mm. With the in Fig. 1st Dimensioning and arrangement of the reinforcement element 3 shown in the Slot 4 ensures that the reinforcement element 3 completely in the Binder 6 is embedded in the slot 4. This way one becomes special good bond between the reinforcement element 3 and the base body 2 of the Component 1 manufactured.
  • the reinforcement element 3 is also mechanical and other adverse external influences.
  • FIG. 2 another component 7 is shown with a base body 2, which with a Slot 4 is provided.
  • the reinforcement element is not used here as in In the case of the component shown in FIG. 1, a strip-shaped lamella, but a combination of one or more anchoring parts 8 and one strip-shaped lamella 9.
  • the anchoring part 8 has a T-shaped profile. A first section of this profile is glued into the slot 4, while the two other sections of the profile on the surface 5 of the base body 2 are arranged. In addition, there can also be an adhesive connection between them two sections of the profile and the surface 5 of the base body 2 exist.
  • the strip-shaped lamella 9 is now on the surface 5 with the two of the base body 2 arranged sections of the profile of the anchoring part 8 connected.
  • the strip-shaped lamella 9 can also on the Surface 5 of the base body 2 be glued. With the help of the anchoring part 8 or more such anchoring parts, the reinforcement element can be a total also attach to component 7 in a preloaded manner.
  • the slot 4 in the The base body 2 of the component 10 shown in FIG. 3 has an extension at the end 11 in the form of a hole. In this extension 11 this is with a thickening 12 provided end of a strip-shaped reinforcement element 3 is arranged. This mechanical fixation of one end of the reinforcement element 3, the reinforcement element 3 can be pretensioned overall.
  • reinforcement elements in the form of fiber-reinforced plastic slats in particular in the form of carbon fiber plastic slats particularly good for realizing the component according to the invention or for retrofitting additional reinforcement to a concrete component own. This is due in particular to the very high tensile strength of such slats can also be attributed to small cross-sections.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit mindestens einem zumindest abschnittsweise flächigen Bewehrungselement, wobei der Grundkörper des Bauteils im wesentlichen aus einer hydraulisch abgebundenen Matrix besteht, und wobei das Bewehrungselement zumindest abschnittsweise in einem Schlitz in der Oberfläche des Grundkörpers angeordnet ist und zumindest über eine Verankerungslänge in dem Schlitz fixiert ist und so mit dem Grundkörper verbunden ist.
Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Anbringen einer Zusatzbewehrung an einem Betonbauteil, wobei mindestens ein Schlitz in der Oberfläche des Betonbauteils erzeugt wird, der Schlitz zumindest bereichsweise mit einem Bindemittel verfüllt wird, ein zumindest abschnittsweise flächiges Bewehrungselement aus einem faserverstärkten Kunststoff zumindest abschnittsweise in dem Schlitz angeordnet wird und das dabei verdrängte, aus dem Schlitz austretende Bindemittel entfernt wird.
Als Beispiel für ein solches Bauteil sei hier ein Betonbauteil mit oder ohne Armierung genannt.
Insbesondere im Zuge von Sanierungsmaßnahmen ist es oftmals erforderlich, einzelne Bauteile eines Bauwerks mit einer Zusatzbewehrung zu versehen. Hierfür sind aus der Praxis verschiedene Verfahren bekannt.
So wird bspw. in der deutschen Patentschrift DE-A-43 33 782 ein Verfahren zum Anbringen einer Zusatzbewehrung an einem armierten Betonbauteil beschrieben, bei dem zunächst mit Hilfe eines Hochdruckwasserstrahls Nuten in die Oberfläche des Betonbauteils eingebracht werden. In den Nuten werden dann Bewehrungselemente aus Stahl angeordnet. Anschließend werden die Nuten wieder mit Beton verfüllt, wobei die Bewehrungselemente in den Beton eingebettet werden und so in den Nuten fixiert werden.
Dieses aus der deutschen Patentschrift DE-A-43 33 782 bekannte Verfahren erweist sich in der Praxis jedoch in mehrerlei Hinsicht als problematisch. So müssen die in dem Betonbauteil erzeugten Nuten verhältnismäßig groß sein, da die Bewehrungselemente aus Stahl relativ viel Platz beanspruchen. Außerdem erfordert das Verfüllen der Nuten mit Spritzbeton eine dem Größtkom angepasste Mindestauftragsdicke. Bei der Dimensionierung der Nuten muss schließlich noch berücksichtigt werden, dass eine Mindestdicke der Betondeckung für die Bewehrungselemente eingehalten werden muss, um eine Korrosion der Bewehrungselemente zu verhindern. Die nachträglich integrierten Bewehrungselemente sollten in eine etwaig bereits vorhandene Bewehrung des Bauteils eingefädelt werden, was sich oftmals sehr aufwendig gestaltet. Da bei dem bekannten Verfahren, insbesondere beim Erzeugen der Nuten in dem Bauteil, große Mengen an Wasser anfallen, kann das Verfahren nur sehr eingeschränkt angewandt werden. So scheidet eine Anwendung im Inneren von Gebäuden praktisch aus. Insgesamt ist das bekannte Verfahren mit einem vergleichsweise großen Aufwand und daher mit relativ hohen Kosten verbunden.
Bei einem anderen bekannten Verfahren zum nachträglichen Verstärken von Betonbauteilen werden Lamellen aus kohlenstoff-faserverstärkten Kunststoffen auf die Oberfläche des Bauteils geklebt. Dazu muss die Oberfläche des Bauteils in geeigneter Weise, nämlich durch Strahlen, Schleifen oder ähnliches und Auftragen einer Haftbrücke bzw. einer Kratzspachtelung, vorbereitet werden.
Auch dieses Verfahren erweist sich in der Praxis aus mehreren Gründen als problematisch. Insbesondere läßt sich das Verfahren nur eingeschränkt anwenden, was darauf zurückzuführen ist, dass der Verbund zwischen einem Betonbauteil und einer aufgeklebten Bewehrung relativ steif ist. So liegen die im Klebeverbund bis zum Bruch möglichen Verschiebungen im Bereich unter 0,2 mm, während die möglichen Verschiebungen einbetonierter Rippenstähle im Bereich von 1 mm liegen. Der Verbund einer einbetonierten Betonstahlbewehrung ist also deutlich duktiler. Infolge läßt der Klebeverbund nur eine verhältnismäßig geringe Krafteinleitung in die Lamelle zu. Diese Krafteinleitung ist zudem stark von der vorhandenen Betonqualität und der sich daraus ergebenden Haftzugfestigkeit abhängig. Die Lamelle kann nur zu maximal 40% der Zugfestigkeit ausgenutzt werden. Eine weitere Einschränkung der Anwendungsmöglichkeiten von aufgeklebten faserverstärkten Lamellen als Zusatzbewehrung besteht darin, dass die Bauteiloberfläche lediglich Unebenheiten unter 5 mm bei 2 m Messlänge aufweisen darf. Auch eine Anwendung bei Bauteilen, bei denen Schubrisse rechnerisch möglich sind, d.h. bei Bauteilen mit erforderlicher Schubbewehrung, ist problematisch, da in diesem Falle ein sog. Abschälbruch infolge eines Schubrissversatzes auftreten kann. Schließlich sei noch angemerkt, dass eine aufgeklebte Bewehrung immer auch vor mechanischen Beschädigungen geschützt werden muss und auch besondere Vorkehrungen für den Brandfall getroffen werden müssen, um einem Ausfall der Bewehrung vorzubeugen.
Aus der US-A-5 476 340 ist ein Bauteil mit mindestens einem zumindest abschnittsweise flächigen Bewehrungselement bekannt, wobei der Grundkörper des Bauteils im wesentlichen aus einer hydraulisch abgebundenen Matrix besteht und wobei das Bewehrungselement zumindest abschnittsweise in einem Schlitz in der Oberfläche des Grundkörpers angeordnet ist und zumindest über eine Verankerungslänge in dem Schlitz fixiert ist und so mit dem Grundkörper verbunden ist. In der US-A-5 476 340 ist ein Verfahren zum Reparieren von Rissen in Betonbauteilen beschrieben, bei dem zunächst Schlitze in die Betonoberfläche geschnitten werden, und zwar so, dass sie den zu reparierenden Riss kreuzen. In diesen Schlitzen werden Metallklammem angeordnet, die den Riss überbrücken. Die Klammern werden mit jeweils zwei Endklammem im Betonbauteil fixiert, welche ebenfalls in den entsprechenden Abschnitten der Schlitze angeordnet werden. Nach Positionierung der Klammem mit den entsprechenden Endklammem in den Schlitzen werden die Schlitze mit einer selbstabbindenden Masse verfüllt, was zusätzlich zur Fixierung der Klammem beiträgt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Einsatzmöglichkeiten eines Bauteils der erwähnten Gattung deutlich zu verbessern, insbesondere seine Stabilität und seine Tragfähigkeit.
Das erfindungsgemäße Bauteil löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach ist das eingangs genannte Bauteil so ausgestaltet, dass das Bewehrungselement unter Vorspannung in dem Schlitz angeordnet ist.
Hinsichtlich des Verfahrens zum Anbringen einer Zusatzbewehrung an einem Betonbauteil ist die obige Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst. Danach ist das eingangs genannte Verfahren derart ausgestaltet, dass das Bewehrungselement unter Vorspannung in dem Schlitz angeordnet wird.
Eine mechanische Fixierung des Bewehrungselements ermöglicht gleichzeitig auch ein Vorspannen des Bewehrungselements, was die Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Bauteils deutlich verbessert.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten für die Realisierung des Bewehrungselementes im Rahmen des erfindungsgemäßen Bauteils. In einer besonders einfachen Variante ist das Bewehrungselement in Form einer streifenförmigen Lamelle ausgebildet. Ein solches Bewehrungselement kann einfach in einem Schlitz angeordnet werden, und zwar so, dass die beiden Hauptoberflächen des Bewehrungselements parallel zu den Seitenwandungen des Schlitzes orientiert sind. Entspricht die Tiefe des Schlitzes dann noch mindestens der Breite der streifenförmigen Lamelle, so kann das Bewehrungselement sogar so in dem Schlitz angeordnet werden, dass es nicht aus der Oberfläche des Grundkörpers herausragt, also vollständig gegen mechanische Beschädigungen oder andere widrige Umwelteinflüsse geschützt ist.
In einer anderen vorteilhaften Variante weist das Bewehrungselement zumindest abschnittsweise ein L- oder T-förmiges Profil auf. Ein solches Bewehrungselement wird dann mit einem ersten Abschnitt seines Profils in dem Schlitz im Grundkörper des Bauteils angeordnet, so dass mindestens ein weiterer Abschnitt seines Profils auf der Oberfläche des Grundkörpers aufliegt. Derartige Bewehrungselemente weisen gegenüber streifenförmigen Bewehrungselementen einen größeren Bewehrungsquerschnitt auf, obwohl sie sich hinsichtlich ihrer Anordnung und Fixierung im Grundkörper des Bauteils nicht von streifenförmigen Bewehrungselementen unterscheiden. Bewehrungselemente mit einem L- oder T-förmigen Profil sind insbesondere dann von Vorteil, wenn lediglich Schlitze mit verhältnismäßig geringer Tiefe in die Oberfläche des Grundkörpers eingebracht werden können, bspw. im Falle von Bauteilen, die bereits eine sehr oberflächennahe Bewehrung aufweisen. Derartige Bauteile können dann trotz geringer Schlitztiefe mit Bewehrungselementen versehen werden, die einen relativ großen Bewehrungsquerschnitt aufweisen. Durch die Fixierung dieser Bewehrungselemente in den Schlitzen zeigt das Bauteil ein insgesamt vergleichsweise gutes duktiles Verhalten.
Wie bereits erwähnt, wird das Bewehrungselement zumindest über eine Verankerungslänge in dem Schlitz fixiert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Bewehrungselement jeweils endseitig in dem Schlitz fixiert wird. In der Regel ist nämlich eine endseitige Fixierung des Bewehrungselements zur Einleitung der auftretenden Kräfte hinreichend.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten für die Fixierung des Bewehrungselements in dem Schlitz. In einer einfachsten Variante, auf die nachfolgend noch näher eingegangen werden soll, wird ein Verbund zwischen dem Bewehrungselement und dem Grundkörper im Bereich des Schlitzes erzeugt. Alternativ oder auch ergänzend dazu, kann das Bewehrungselement auch mechanisch im Schlitz des Grundkörpers fixiert weden.
Zur mechanischen Fixierung des Bewehrungselements in dem Schlitz könnte das Bewehrungselement mit einer Verdickung versehen sein, die in einer entsprechenden Erweiterung des Schlitzes angeordnet ist. Dazu könnte der Schlitz an einer Stelle durch eine Bohrung vergrößert sein. Aufgrund der in der Erweiterung des Schlitzes angeordneten Verdickung wird das Bewehrungselement an einem Punkt mechanisch in dem Schlitz gehalten und kann nun auch vorgespannt werden.
In einer anderen vorteilhaften Variante umfasst das Bewehrungselement mindestens ein Verankerungsteil zur mechanischen Fixierung in dem Schlitz. Als Verankerungsteil könnte eine Lamelle mit einem L- oder T-förmigen Profil dienen, indem ein erster Abschnitt dieses Profils in dem Schlitz in der Oberfläche des Grundkörpers angeordnet und dort fixiert ist. Des weiteren umfasst ein derartiges Bewehrungselement mindestens einen Abschnitt in Form einer streifenförmigen Lamelle. Diese Lamelle könnte mit dem Verankerungsteil beispielsweise über den Abschnitt seines Profils verbunden sein, der auf der Oberfläche des Grundkörpers aufliegt, und könnte ebenfalls auf der Oberfläche des Grundkörpers aufliegen. Genausogut könnte die Lamelle aber auch mit dem in dem Schlitz angeordneten Abschnitt des Verankerungsteils verbunden sein und in einer entsprechenden Verlängerung des Schlitzes angeordnet sein. Grundsätzlich kann das Verankerungsteil zwar an einer beliebigen Stelle des Bewehrungselements angeordnet sein; in der Praxis erweist es sich aber als vorteilhaft, wenn das Verankerungsteil endseitig an dem Bewehrungselement angeordnet ist, bzw. zwei Verankerungsteile jeweils an den Enden des Bewehrungselements vorgesehen sind.
Im Hinblick auf eine in technischer Hinsicht einfache Realisierung des erfindungsgemäßen Bauteils ist es vorteilhaft, wenn die Schlitze im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Grundkörpers orientiert sind. Die vorliegende Erfindung läßt sich aber auch mit einer anderen Orientierung der Schlitze realisieren.
Wie bereits erwähnt, sind die Bewehrungselemente zumindest über eine Verankerungslänge in dem Schlitz fixiert. Für bestimmte Anwendungen kann es aber auch von Vorteil sein, ein Bewehrungselement über seine gesamte Länge in dem Schlitz zu fixieren.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Bauteils können Bewehrungselemente aus ganz unterschiedlichen Materialien verwendet werden. Als besonders vorteilhaft haben sich jedoch Bewehrungselemente aus einem Kunststoff mit einer Faserverstärkung, vorzugsweise in Form von Kohlefasem, Aramidfasern und/oder Glasfasern, erwiesen. Derartige Bewehrungselemente sind korrosionsbeständig und weisen eine sehr hohe Zugfestigkeit bei kleinem Querschnitt auf, so dass insgesamt auch nur relativ geringe Schlitztiefen erforderlich sind.
Wie bereits erwähnt, kann ein Bewehrungselement rein mechanisch in dem Schlitz fixiert werden. In der Regel wird aber ein Verbund zwischen dem Bewehrungselement und dem Grundkörper im Bereich des Schlitzes hergestellt. Dazu eignen sich Klebstoffe auf Epoxidharzbasis oder auch Polyesterharzbasis. In einer anderen vorteilhaften Variante kann das Bewehrungselement auch mit Hilfe einer Zementsuspension, vorzugsweise einer feinen Zementmilch, in dem Schlitz fixiert werden.
Neben dem voranstehend beschriebenen Bauteil betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Anbringen einer Zusatzbewehrung an einem Betonbauteil, bei dem mindestens ein Schlitz in der Oberfläche des Betonbauteils erzeugt wird, der Schlitz zumindest bereichsweise mit einem Bindemittel verfüllt wird, ein zumindest abschnittsweise flächiges Bewehrungselement aus einem faserverstärkten Kunststoff zumindest abschnittsweise in dem Schlitz angeordnet wird und das dabei verdrängte, aus dem Schlitz austretende Bindemittel entfernt wird. Der Schlitz könnte in vorteilhafter Weise entweder geschnitten oder gefräst werden. Als Bindemittel könnte ein geeigneter Klebstoff oder auch eine selbstabbindende Zementsuspension verwendet werden.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die Patentansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung dreier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1
eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil,
Fig. 2
eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil und
Fg. 3
eine perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil.
In Fig. 1 ist ein Bauteil 1 dargestellt, dessen Grundkörper 2 aus einer hydraulisch abgebundenen Matrix - hier Beton - besteht. Das Bauteil 1 umfasst des weiteren ein flächiges Bewehrungselement 3. Dieses Bewehrungselement 3 ist in einem Schlitz 4 angeordnet, der in die Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 eingebracht ist. Das Bewehrungselement 3 ist zudem zumindest über eine Verankerungslänge in dem Schlitz 4 fixiert und so mit dem Grundkörper 2 verbunden.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Bewehrungselement 3 handelt es sich um eine streifenförmige Lamelle, deren Breite im wesentlichen der Tiefe des Schlitzes 4 entspricht. Das Bewehrungselement 3 ist nun so in dem Schlitz 4 angeordnet, dass es nicht aus der Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 herausragt.
Der Schlitz 4 ist hier im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 orientiert. Das Bewehrungselement 3 ist mit Hilfe eines geeigneten Bindemittels 6 über seine gesamte Länge in dem Schlitz 4 fixiert. Als Bindemittel 6 kommt eine Zementsuspension in Frage oder auch ein auf das Material des Bewehrungselements 3 abgestimmter Klebstoff. Als Material für das Bewehrungselement hat sich ein faserverstärkter Kunststoff bewährt, insbesondere ein Kohlefaserkunststoff oder auch ein Kunststoff mit einer Verstärkung aus Aramidfasem und/oder Glasfasern. Derartige Bewehrungselemente lassen sich gut mit Hilfe von Epoxidharzklebstoffen oder Polyesterharzklebstoffen fixieren.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Bauteil 1 handelt es sich um ein nachträglich mit einer Zusatzbewehrung in Form des flächigen Bewehrungselements 3 versehenes Betonbauteil. Zum Anbringen dieser Zusatzbewehrung wurde zunächst der Schlitz 4 in der Oberfläche 5 des Bauteils 1 erzeugt. Der Schlitz 4 kann bspw. geschnitten oder auch gefräst worden sein. Anschließend wurde der Schlitz 4 zumindest bereichsweise mit einem Bindemittel 6, nämlich einem geeigneten Klebstoff oder auch einer Zementsuspension, verfüllt. Danach wurde dann das flächige Bewehrungselement 3, das im vorliegenden Falle durch eine faserverstärkte Kunststofflamelle gebildet ist, in dem Schlitz 4 angeordnet. Dabei wurde zumindest ein Teil des Bindemittels 6 aus dem Schlitz 4 verdrängt. Dieses ausgetretene Bindemittel ist abschließend entfernt worden.
Der Schlitz 4 ist hier ca. 3 mm breit und ca. 3 cm tief. Er reicht maximal bis zu einer etwaigen inneren Bewehrung des Bauteils 1. Die Kunststofflamelle 3 weist eine Dicke von ca. 1,5 mm auf und eine Höhe von ca. 27 mm. Mit der in Fig. 1 dargestellten Dimensionierung und Anordnung des Bewehrungselements 3 in dem Schlitz 4 wird gewährleistet, dass das Bewehrungselement 3 vollständig in das Bindemittel 6 in dem Schlitz 4 eingebettet ist. Auf diese Weise wird ein besonders guter Verbund zwischen dem Bewehrungselement 3 und dem Grundkörper 2 des Bauteils 1 hergestellt. Außerdem ist das Bewehrungselement 3 auch vor mechanischen und anderen widrigen äußeren Einflüssgen geschützt.
In Fig. 2 ist ein weiteres Bauteil 7 mit einem Grundkörper 2 dargestellt, der mit einem Schlitz 4 versehen ist. Als Bewehrungselement dient hier aber nicht wie im Falle des in Fig. 1 dargestellten Bauteils eine streifenförmige Lamelle, sondern eine Kombination aus einem oder mehreren Verankerungsteilen 8 und einer streifenförmigen Lamelle 9. Das Verankerungsteil 8 weist ein T-förmiges Profil auf. Ein erster Abschnitt dieses Profils ist in dem Schlitz 4 festgeklebt, während die beiden anderen Abschnitte des Profils auf der Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 angeordnet sind. Zusätzlich kann auch noch eine Klebeverbindung zwischen diesen beiden Abschnitten des Profils und der Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 bestehen. Die streifenförmige Lamelle 9 ist nun mit den beiden auf der Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 angeordneten Abschnitten des Profils des Verankerungsteils 8 verbunden. Zusätzlich kann die streifenförmige Lamelle 9 auch noch auf der Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 festgeklebt sein. Mit Hilfe des Verankerungsteils 8 bzw. mehrerer solcher Verankerungsteile läßt sich das Bewehrungselement insgesamt auch vorgespannt an dem Bauteil 7 anbringen.
In Fig. 3 ist eine weitere Verankerungsmöglichkeit für ein in einem Schlitz 4 angeordnetes Bewehrungselement 3 dargestellt. Dazu weist der Schlitz 4 in dem Grundkörper 2 des in Fig. 3 dargestellten Bauteils 10 endseitig eine Erweiterung 11 in Form einer Bohrung auf. In dieser Erweiterung 11 ist das mit einer Verdikkung 12 versehene Ende eines streifenförmigen Bewehrungselements 3 angeordnet. Durch diese mechanische Fixierung des einen Endes des Bewehrungselements 3 läßt sich das Bewehrungselement 3 insgesamt vorspannen.
Abschließend sei noch angemerkt, dass sich Bewehrungselemente in Form von faserverstärkten Kunststofflamellen, insbesondere in Form von Kohlefaserkunststofflamellen besonders gut zur Realisierung des erfindungsgemäßen Bauteils bzw. zum nachträglichen Anbringen einer Zusatzbewehrung an einem Betonbauteil eignen. Dies ist insbesondere auf die sehr hohe Zugfestigkeit solcher Lamellen auch bei kleinen Querschnitten zurückzuführen.

Claims (16)

  1. Bauteil (1) mit mindestens einem zumindest abschnittsweise flächigen Bewehrungselement (3), wobei der Grundkörper (2) des Bauteils (1) im wesentlichen aus einer hydraulisch abgebundenen Matrix besteht, und wobei das Bewehrungselement (3) zumindest abschnittsweise in einem Schlitz (4) in der Oberfläche (5) des Grundkörpers (2) angeordnet ist und zumindest über eine Verankerungslänge in dem Schlitz (4) fixiert ist und so mit dem Grundkörper (2) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) unter Vorspannung in dem Schlitz (4) angeordnet ist.
  2. Bauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) im wesentlichen streifenförmig ausgebildet ist.
  3. Bauteil (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Schlitzes (4) mindestens der Breite des Bewehrungselements (3) entspricht und daß das Bewehrungselement (3) so in dem Schlitz (4) angeordnet ist, daß es nicht aus der Oberfläche (5) des Grundkörpers (2) herausragt.
  4. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement zumindest abschnittsweise ein L- oder T-förmiges Profil aufweist, so daß es mit einem ersten Abschnitt seines Profils in dem Schlitz in der Oberfläche des Grundkörpers angeordnet ist und mit einem zweiten Abschnitt seines Profils auf der Oberfläche des Grundkörpers angeordnet ist.
  5. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) jeweils endseitig in dem Schlitz (4) fixiert ist.
  6. Bauteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) mindestens eine Verdickung (12) aufweist und daß die Verdickung (12) in einer entsprechenden Erweiterung (11) des Schlitzes (4) angeordnet ist.
  7. Bauteil (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement mindestens eine Lamelle mit einem L- und/oder T-förmigen Profil als Verankerungsteil (8) umfaßt, wobei das Verankerungsteil (8) mit einem ersten Abschnitt seines Profils in dem Schlitz (4) in der Oberfläche (5) des Grundkörpers (2) angeordnet und dort fixiert ist und mit einem zweiten Abschnitt seines Profils auf der Oberfläche (5) des Grundkörpers (2) angeordnet ist, und daß das Bewehrungselement mindestens eine streifenförmige Lamelle (9) umfaßt, die mit dem Verankerungsteil (8) verbunden ist.
  8. Bauteil (7) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verankerungsteil (8) endseitig an dem Bewehrungselement angeordnet ist.
  9. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (4) im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche (5) des Grundkörpers (2) orientiert ist.
  10. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) über seine gesamte Länge in dem Schlitz (4) fixiert ist.
  11. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) zumindest abschnittsweise aus einem Kunststoff mit einer Verstärkung aus Kohlefasern, Aramidfasem und/oder Glasfasern gebildet ist.
  12. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) mit Hilfe von Epoxidharz und/oder Polyesterharz in dem Schlitz (4) fixiert ist.
  13. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) mit Hilfe einer Zementsuspension, vorzugsweise einer feinen Zementmilch, in dem Schlitz (4) fixiert ist.
  14. Verfahren zum Anbringen einer Zusatzbewehrung an einem Betonbauteil (1), wobei mindestens ein Schlitz (4) in der Oberfläche (5) des Betonbauteils (1) erzeugt wird, der Schlitz (4) zumindest bereichsweise mit einem Bindemittel (6) verfüllt wird, ein zumindest abschnittsweise flächiges Bewehrungselement (3) aus einem faserverstärkten Kunststoff zumindest abschnittsweise in dem Schlitz (4) angeordnet wird und das dabei verdrängte, aus dem Schlitz (4) austretende Bindemittel (6) entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) unter Vorspannung in dem Schlitz (4) angeordnet wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (14) geschnitten oder gefräst ist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klebstoff oder eine selbstabbindende Zementsuspension als Bindemittel (6) verwendet wird.
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