EP1471192B1

EP1471192B1 - Betonbauteilverbindungsvorrichtung

Info

Publication number: EP1471192B1
Application number: EP04003276.5A
Authority: EP
Inventors: Matthias Dipl.-Ing. Kintscher; Christoph Dipl.-Ing. Neef
Original assignee: Pfeifer Holding GmbH and Co KG
Current assignee: Pfeifer Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2024-02-13
Also published as: DK1471192T3; DE20306280U1; EP1471192A1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betonbauteilverbindungsvorrichtung mit mindestens einem Seilabschnitt, der zum Verbinden der Betonbauteile in diese zumindest abschnittsweise einbetonierbar ist.

Stand der Technik

Im Bereich des Stahlbetonbaus, insbesondere des Fertigteilbaus, ist es bekannt, Stahlbetonfertigteile mittels einbetonierter Verbindungselemente auf der Baustelle miteinander zu verbinden. Zu diesem Zweck kommen häufig Verbindungselemente zu Einsatz, die aus einem Verwahrkasten und einer Verbindungsschlaufe bestehen und im Betonfertigteilwerk in eine Stoßfläche des Fertigteils einbetoniert werden.
So offenbart beispielsweise die WO 03/008737 eine Vorrichtung zum Verbund von Betonfertigteilen mit mindestens einer an einem Ende angeordneten Seilschlaufe, die mit dem einen Ende im Betonfertigteil verankert ist und deren anderes, schlaufenartiges Ende aus einem in das Betonfertigteil eingesetzten oder an dem Betonfertigteil angeordneten Verwahrkasten hervorsteht. Ähnliche Verbindungsvorrichtungen sind ferner beispielsweise aus EP 0914531 B1 , EP 0819203 B2 oder EP 0534475 B1 bekannt.
Diese Verbindungselemente haben sich durchaus als tauglich erwiesen, eine ausreichende Maximaltragfähigkeit einer Betonbauteilverbindung zu erzielen, wie sie für die Bemessung auf der Grundlage gängiger Stahlbetonnormen wie DIN 1045-1 oder Eurocode 2 im sogenannten Grenzzustand der Tragfähigkeit nachzuweisen ist. Demgegenüber ist es mit den bekannten Verbindungselementen bisher nicht gelungen, den Nachweis im sogenannten Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit zu erfüllen. Dies liegt in erster Linie daran, dass sich im bei den bekannten Verbindungselementen bereits frühzeitig Risse im Beton der Verbindung einstellen, deren Rissbreite übermäßig groß wird. Derartige Risse sind nicht nur aus optischen Gründen unerwünscht, sonder beeinträchtigen auf erheblich die Dauerhaftigkeit und Dichtigkeit der Stahlbetonkonstruktion. Insbesondere tritt bei breiten Rissen im Beton das Problem auf, dass die Bewehrung nicht mehr ausreichend gegenüber Korrosion geschützt ist.
Einige Versuche zur Beseitigung dieser Probleme, wie beispielsweise eine Erhöhung der Schlaufenfestigkeit, haben nicht zum gewünschten Erfolg geführt. Aufgrund dieser Schwierigkeiten konnten sich die bekannten Verbindungselemente trotz ihrer konstruktiven Vorteile bisher nicht allgemein durchsetzen.
Als weiterer Stand der Technik ist die WO 03/008737 A1 bekannt, die eine Vorrichtung zum Verbund von Betonfertigteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart, bestehend aus mindestens einer Seilschlaufe, die mit dem einen Ende im Betonfertigteil verankert ist, und deren anderes schlaufenartiges Ende mit einer in das Betonfertigteil eingesetzten oder an dem Betonfertigteil angeordneten Halteeinrichtung zusammenwirkt, um die Seilschlaufe während der Herstellung des Betonfertigteils etwa rechtwinklig elastisch abzubiegen und für den Verbund freizugeben. Eine solche Vorrichtung umfasst mindestens ein Fixierungsmittel, das die Seilschlaufe in der aufrechten Stellung des Verbundes hält.
Ferner ist die EP 0 896 087 A1 bekannt.

Darstellung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betonbauteilverbindungsvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine ausreichende Gebrauchstauglichkeit der Betonbauteilverbindung und insbesondere eine begrenzte Rissbreite in der Betonbauteilverbindung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Betonbauteilverbindungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Betonbauteilverbindungsvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfinder haben festgestellt, dass für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit und die Begrenzung von Rissen in Beton völlig andere Kriterien maßgebend sind als für den Grenzzustand der Tragfähigkeit (Versagenszustand). Vor diesem Hintergrund haben die Erfinder erkannt, dass im Hinblick auf ein verbessertes Tragverhalten im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit bisher getroffenen Maßnahmen wie eine erhöhte Seilfestigkeit nicht zielführend sind, sondern vielmehr die Seildehnsteifigkeit und die Verankerungssteifigkeit des Seilabschnitts im Beton für das Tragverhalten maßgebend ist.
Dementsprechend weist der mindestens eine Seilabschnitt der Betonbauteilverbindungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Mittel zum Erhöhen der Seildehnsteifigkeit des mindestens einen Seilabschnitts in Beton auf. Hierdurch wird erstmals eine Betonbauteilverbindungsvorrichtung bereitgestellt, mit der sich die Anforderungen gängiger Stahlbetonnormen wie DIN 1045-1, Eurocode 2 oder dergleichen nicht nur im Grenzzustand der Tragfähigkeit, sondern auch im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit erfüllen lassen. Insbesondere kann dank der erfindungsgemäßen Mittel zum Erhöhen der Seildehnsteifigkeit des mindestens einen Seilabschnitts in Beton einer deutliche Reduzierung der Rissbreiten im Beton der Betonbauteilverbindung ausgeführt werden. Hieraus ergibt sich neben einem verbesserten Erscheinungsbild eine erhöhte Dauerhaftigkeit und Dichtigkeit der Verbindung. Insbesondere können Korrosionsprobleme erheblich reduziert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Betonbauteilverbindungsvorrichtung ferner mindestens ein Verwahrelement auf, wobei das mindestens eine Verwahrelement zumindest eine Durchbrechung besitzt, durch die der mindestens eine Seilabschnitt hindurchgeführt ist.
Die Steifigkeit des mindestens einen Seilabschnitts lässt sich gemäß der vorliegenden Erfindung besonders effizient erhöhen, wenn Mittel zum Vermindern des geometrischen Reck des mindestens einen Seilabschnitts vorgesehen sind. Unter geometrischem Reck versteht man die Erscheinung, dass in einem Seil, das üblicherweise aus mehreren Drähten und/oder Litzen gebildet ist, bei Aufbringen einer Zugbeanspruchung zunächst eine Querkontraktion des Seils erfolgt, bei der sich die einzelnen Drähte bzw. Litzen aneinander anlegen, was zu einer vergleichsweise geringen Anfangssteifigkeit des Seilabschnitts führt. Mittel zum Vermindern des geometrischen Reck sorgen dementsprechend dafür, dass das "Anlagen" der Drähte bzw. Litzen bei Aufbringung einer Belastung vermindert und somit die Anfangssteifigkeit des Seilabschnitts erhöht wird. Hierdurch ergibt sich ein deutlich verbessertes Ansprechverhalten des Seilabschnitts, so dass dieser beim Entstehen möglicher Risse im Beton frühzeitig aktiviert wird und hierdurch die weitere Öffnung dieser Risse im Unterschied zum Stand der Technik wirksam verhindert werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der mindestens eine Seilabschnitt ein Verhältnis zwischen Seildurchmesser und Schlaglänge von höchstens 0,1 auf. Dieser Verhältniswert wird auch als Schlagwinkel bezeichnet, wobei die Schlaglänge diejenige Länge angibt, auf der eine Litze bzw. ein Draht des Seilabschnitts den äußeren Umfang des Seilabschnitts einmal umrundet. Es hat sich gezeigt, dass sich bei einem Verhältnis zwischen Seildurchmesser und Schlaglänge von höchstens 0,1 bereits ein deutlich verminderter geometrischer Reck erzielt wird.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung besitzt der mindestens eine Seilabschnitt einen Elastizitätsmodul von mindestens 110.000 MPa, bevorzugt mindestens 130.000 MPa. Unter "Elastizitätsmodul des Seilabschnitts" ist hierbei nicht der Elastizitätsmodul des verwendeten Materials als solchen zu verstehen, sondern der Elastizitätsmodul, der sich beim Aufbringen einer Zugkraft auf den mindestens einen Seilabschnitt, der beispielsweise mehrere gewundene Drähte oder Litzen aufweisen kann, ergibt. Geeignete Maßnahmen zur Erhöhung des Elastizitätsmoduls eines Seilabschnitts gemäß der vorliegenden Erfindung werden untenstehend erläutert. Durch diese Maßnahmen kann die Steifigkeit des mindestens einen Seilabschnitts deutlich erhöht werden, ohne beispielsweise einen höherwertigeren Werkstoff oder eine höhere Werkstofffestigkeit verwenden zu müssen.
Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ist ein Mittel zum Erhöhen der Verankerungssteifigkeit vorgesehen, das Mittel zum Verbessern des Verbundes zwischen der Oberfläche des mindestens einen Seilabschnitts und dem Beton aufweist. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme, die sich sehr gut auch mit den vorstehend beschriebenen Mitteln zum Vermindern des geometrischen Reck kombinieren lassen, lässt sich das Ansprechverhalten des mindestens einen Seilabschnitts bei Entstehen eines Risses im Beton weiter verbessern. Dabei sei nochmals betont, dass die Erfinder festgestellt haben, dass dieses Ansprechverhalten für die Verhinderung breiter Risse im Beton maßgebend ist. Nur wenn nach der Entstehung eines Risses im Beton sich zügig eine ausreichende Spannung in dem mindestens einen Seilabschnitt aufbaut, kann ein weiteres Öffnen des Risses verhindert werden. Dies wird erfindungsgemäß durch das verbesserte Ansprechverhalten des mindestens einen Seilabschnitts, das sich durch die Mittel zum Erhöhen der Seildehnsteifigkeit und/oder der Verankerungssteifigkeit des mindestens einen Seilabschnitts im Beton ergibt, erzielt.
Die Mittel zum Vermindern des geometrischen Reck des mindestens einen Seilabschnitts bzw. zum Verbessern des Verbundes zwischen der Oberfläche des mindestens einen Seilabschnitts und Beton können vielfältige Maßnahmen umfassen. Bevorzugte Ausgestaltungen dieser Mittel ergeben sich insbesondere aus den nachfolgenden beschriebenen Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung.
Obgleich der mindestens eine Seilabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine beliebige Anordnung bzw. Kombination von Drähten bzw. Litzen gebildet sein kann, ist es gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass der mindestens eine Seilabschnitt durch ein Spiralseil gebildet ist. Derartige Spiralseile weisen einerseits aufgrund ihrer gewundenen Struktur einen vergleichsweise geringen geometrischen Reck auf, und ermöglichen andererseits aufgrund ihrer schraubenartigen Oberfläche einen guten Verbund zwischen der Seiloberfläche und dem umgebenden Beton. Darüber hinaus sind Spiralseile wirtschaftlich herstellbar.
Um bereits im unbelasteten Seil eine eng gepackte Seilstruktur zu erzielen, ist gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass der mindestens eine Seilabschnitt eine Mehrzahl von Litzen aufweist, wobei zumindest eine Litze einen Durchmesser besitzt, der von demjenigen der übrigen Litzen abweicht. Durch die unterschiedlichen Durchmesser ergeben sich im Inneren des Seilabschnitts geringere abgeschlossene Hohlräume, so dass beim Aufbringen einer Zugbelastung auf den mindestens einen Seilabschnitt eine geringere Querkontraktion und somit ein geringerer geometrischer Reck zu beobachten ist. Darüber hinaus führen die unterschiedlichen Durchmesser zu einer stärker zerklüfteten Oberfläche des Seilabschnitts, was das Verbundverhalten des Seilabschnitts weiter verbessert.
Gemäß einer weiteren Zielrichtung des vorliegenden Erfindung weist der mindestens eine Seilabschnitt zumindest einen Hohlraum auf, der derart zugänglich ist, dass das Eindringen von Beton, Mörtel, Zementleim oder dergleichen in den mindestens einen Hohlraum möglich ist. Hierdurch werden wiederum zwei Effekte gleichzeitig erzielt, nämlich einerseits dass durch das Eindringen von Beton etc. in den mindestens einen Hohlraum die Querkontraktionsfähigkeit des Seilabschnitts erheblich vermindert wird und das Auftreten eines geometrischen Recks bei Aufbringen einer Zugkraft auf dem Seilabschnitt weitgehend beseitigt wird. Hierdurch wird die Seildehnsteifigkeit auf einfache jedoch hoch wirksame Weise erheblich gesteigert. Andererseits ermöglicht das Eindringen von Beton etc. in den mindestens einen Hohlraum des Seilabschnitts aber auch einen verbesserten Verbund zwischen der Oberfläche des Seilabschnitts und den umgebenden Beton, was die Verankerungssteifigkeit des Seilabschnitts erhöht. Insgesamt ergibt sich hieraus ein deutlich verbessertes Ansprechverhalten des Seilabschnitts mit den oben beschriebenen Vorteilen.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist ferner vorgesehen, dass der mindestens eine Seilabschnitt eine Mehrzahl von Litzen aufweist, wobei zumindest eine Litze von einer benachbarten Litze beabstandet ist, insbesondere in Umfangsrichtung des Seilabschnitts. Hierdurch werden auf einfache Weise Hohlräume erzeugt, in die von außen Beton, Mörtel, Zementleim oder dergleichen eindringen kann, was wie oben beschrieben zu einer verbesserten Seildehnsteifigkeit und Verankerungssteifigkeit führt.
Im Hinblick auf das Verbundverhalten ist gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ferner vorgesehen, dass der mindestens eine Seilabschnitt durch mindestens einen Draht oder mindestens eine Litze gebildet ist, die von mindestens einen Draht und/oder mindestens einer Litze umschlungen ist. Das Vorsehen eines zusätzlichen Drahts bzw. einer zusätzlichen Litze am äußeren Umfang des Seilabschnitts verleiht dem Seilabschnitt gewissermaßen eine gewindeartige Oberfläche, die sich in den umgebenden Beton formflüssig einkrallt, so dass hierdurch auf einfache Weise ein ausgezeichneter Verbund zwischen Seiloberfläche und Beton und somit ein deutlich verbessertes Verankerungsverhalten mit entsprechend verbessertem Ansprechverhalten ergibt.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist der mindestens eine Seilabschnitt mindestens ein Verankerungselement, bevorzugt mindestens zwei Verankerungselemente, auf. Die erfindungsgemäßen Verankerungselemente bewirken bevorzugt eine formschlüssige Verbindung zwischen der Seiloberfläche und dem umgebenden Beton, was den Schlupf zwischen Seiloberfläche und Beton drastisch vermindert und die Verankerungssteifigkeit des mindestens einen Seilabschnitts im Beton entsprechend drastisch erhöht. Hierdurch wird ermöglicht, dass mit der Entstehung eines Risses im Beton der im Riss liegende Seilabschnitt unmittelbar aktiviert wird, so dass mögliche Risse sicher zusammengehalten und die Rissbreiten gering gehalten werden.
Dabei ist es besonders bevorzugt, dass das mindestens eine Verankerungselement klemmenförmig, plattenförmig und/oder zackenartig gebildet ist. Diese Formen sind einfach herzustellen und ermöglichen einen sicheren Formschluss zwischen Verankerungselement und Beton.
Gemäß einer Weiterbildung dieses Konzepts sind jeweils zwei Seilabschnitte gemeinsam angeordnet, deren benachbarte Endbereiche mittels eines Verankerungselements miteinander verbunden sind. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhafte Kombination, aus zwei Seilabschnitten mittels des mindestens einen Verankerungselements auf einfache Weise eine Schlaufe zu bilden und hierdurch gleichzeitig verbesserte Verankerungseigenschaften zu erzielen.
Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ist der mindestens eine Seilabschnitt gegenüber dem mindestens einen Verwahrelement elastisch in verschiedene Winkelpositionen auslenkbar. Eine derartige Betonbauteilverbindungsvorrichtung ermöglicht ein sicheres Tragverhalten sowohl hinsichtlich der Maximaltragfähigkeit als auch hinsichtlich der Gebrauchtauglichkeit bei einfacher Konstruktion und problemlosem Einbau auf der Baustelle.
Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Betonbauteilverbindungsvorrichtung wie oben beschrieben mindestens ein Verankerungselement aufweist, das benachbart zu dem mindestens einen Verwahrelement gelegen ist und bevorzugt höchstens das dreifache des Seildurchmessers von diesem entfernt ist. Die Erfinder haben festgestellt, dass die schädlichsten Risse im Beton häufig nahe des Verwahrelements auftreten, so dass eine Begrenzung dieser Risse von entscheidender Bedeutung ist, was durch die vorstehende erfindungsgemäße Maßnahme erzielt wird. In diesem Zusammenhang ist es erfindungsgemäß auch bevorzugt, dass der mindestens eine Seilabschnitt in dem Verwahrelement festsetzbar bzw. verankerbar ist, um die Verankerungssteifigkeit des Seilabschnitts weiter zu erhöhen. Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Betonbauteilverbindungsvorrichtung erstmals eine Verbindung von Betonbauteilen, die im Gebrauchszustand geringe Rissbreiten besitzt. Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung gemäß einer weiteren Zielrichtung eine Verbindung von Betonbauteilen von mindestens einer Betonbauteilverbindungsvorrichtung bereit, bei der die Rissbreite eines Einzelrisses im Bereich der Verbindung bei einer mittleren Zugspannung in dem mindestens einen Seilabschnitt im Riss von höchstens 33 % der Mindestbruchkraft des Seilabschnitts höchstens 0,4 mm, bevorzugt höchstens 0,25 mm beträgt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1: zeigt schematisch eine Perspektivansicht einer Ausführungsform der Betonbauteilverbindungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2: zeigt schematisch eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des Seilabschnitts gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3: zeigt schematisch eine Seitenansicht der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsform des Seilabschnitts gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4: zeigt schematisch eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Seilabschnitts gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5: zeigt schematisch eine teilweise geschnittene Perspektivansicht einer dritten Ausführungsform des Seilabschnitts gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6: zeigt schematisch eine teilweise geschnittene Perspektivansicht einer vierten Ausführungsform des Seilabschnitts gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7: zeigt schematisch eine Seitenansicht einer fünften Ausführungsform des Seilabschnitts gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8: zeigt schematisch Draufsichten einer sechsten (Fig. 8a), siebten (Fig. 8b) und achten (Fig. 8c) Ausführungsform des Seilabschnitts gemäß der vorliegenden Erfindung, jeweils als Teil einer Betonbauteilverbindungsvorrichtung;
Fig. 9: zeigt schematisch eine Verbindung zweier Betonbauteile unter Einsatz einer erfindungsgemäßen Betonbauteilverbindungsvorrichtung in einer geschnittenen Draufsicht (Fig. 9a)) und einer geschnittenen Seitenansicht (Fig. 9b)).

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 8 beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Perspektivansicht einer Ausführungsform der Betonbauteilverbindungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Betonbauteilverbindungsvorrichtung 1 umfasst einen Verwahrkasten 10 mit einer Durchbrechung bzw. Öffnung 12, durch die eine Seilschlaufe 2, die in Fig. 1 rein schematisch gezeigt ist, hindurchgeführt ist. Die in Fig. 1 gezeigte Betonbauteilverbindungsvorrichtung 1 ist dazu vorgesehen, jeweils in die Stirnfläche benachbarter Stahlbetonbauteile bzw. Fertigteile einbetoniert zu werden, wobei benachbarte Schlaufen im Bereich der Fuge einen Übergreifungsstoß bilden, der mit Beton oder Mörtel vergossen wird.
Die in Fig. 1 gezeigte Betonbauteilverbindungsvorrichtung 1 kann anstelle der Seilschlaufe 2 einen oder mehrere Seilabschnitte aufweisen, deren bevorzugte Ausführungsformen nachfolgend beschrieben werden. Eine erste bevorzugte Ausführungsform eines Seilabschnitts 2 gemäß der vorliegenden Erfindung ist schematisch in Fig. 2 in einer Schnittansicht gezeigt. Der Seilabschnitt 2 umfasst mehrere Litzen 2a, 2b, 2c, die spiral- bzw. schraubenartig gewunden sind. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, besitzen die Seilabschnitte 2a, 2b, 2c jeweils unterschiedliche Durchmesser. Dabei sind die Seilabschnitte derart angeordnet, dass jeder Seilabschnitt an einen anderen Seilabschnitt mit unterschiedlichem Durchmesser angrenzt. Auf diese Weise werden die Abmessungen der innerhalb des Seilabschnitts 2 gebildeten Hohlräume im Vergleich zu Seilabschnitten mit Litzen gleicher Durchmesser erheblich vermindert, so dass der geometrische Reck des Seilabschnitts 2 gegenüber einem herkömmlichen Seilabschnitt reduziert ist. Gleichzeitig ergibt sich hierdurch ein verbessertes Verbundverhalten der Oberfläche des Seilabschnitts mit Beton.
Der Elastizitätsmodul des Seilabschnitts 2 in Seillängsrichtung (senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 2) lässt sich dank des geringen geometrischen Reck auf Werte über 110.000 Mpa, bevorzugt über 130.000 MPa steigern.
Eine Seitenansicht der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsform des Seilabschnitts 2 ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Es ist zu erkennen, dass sich auf Grund der unterschiedlichen Durchmesser der Litzen 2a, 2b eine im Vergleich zu herkömmlichen Litzen stärker gewellte Außenkontur ergibt, was die Verbundeigenschaften des Seilabschnitts in Beton verbessert. Darüber hinaus ist in Fig. 3 der sogenannte Schlagwinkel α angegeben, der vom Verhältnis zwischen Seildurchmesser d und Schlaglänge w abhängt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt w/d etwa 0.1, was einem Schlagwinkel α von etwa 5,7° entspricht. Obgleich geringe Schlagwinkel erfindungsgemäß im Hinblick auf einen verminderten geometrischen Reck bevorzugt sind, ist es selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Schnittansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Seilabschnitts 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform kommen erneut Litzen 2d, 2e mit unterschiedlichen Durchmessern zum Einsatz, obgleich diese Ausführungsform ebenso mit Litzen gleichem Durchmessers ausgeführt werden kann. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform weist der in Fig. 4 gezeigte Seilabschnitt 2 Hohlräume 4 auf, die von der äußeren Oberfläche des Seilabschnitts 2 zugänglich sind, so dass Beton, Mörtel, Zementleim oder dergleichen jeweils in die Hohlräume 4 eindringen kann. Zu diesem Zweck sind die außenliegenden Litzen 2e in Umfangsrichtung jeweils voneinander beabstandet. Das Eindringen von Beton oder dergleichen in die Hohlräume 4 ermöglicht, wie eingangs erläutert, eine Verminderung des geometrischen Reck, sowie eine Erhöhung der Verankerungssteifigkeit des gezeigten Seilabschnitts 2.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform des Seilabschnitts 2 gemäß der vorliegenden Erfindung ist schematisch in Fig. 5 in einer teilweise geschnittenen Perspektivansicht dargestellt. Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass die Litzen 2d, 2e im Wesentlichen denselben Durchmesser besitzen und die Hohlräume 4 zwischen den außenliegenden Litzen 2e größer ausgeführt sind. Darüber hinaus lässt Fig. 5 erkennen, wie die gewundene Struktur des erfindungsgemäßen Seilabschnitts 2 einen ausgezeichneten Formschluss des Seilabschnitts in Beton oder dergleichen ermöglicht, insbesondere in Verbindung mit den Hohlräumen 4 zwischen den außenliegenden Litzen 2e. Dabei ist zu beachten, dass es im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich ist, dass die äußeren Litzen 2e wie gezeigt an der inneren Litze 2d anliegen. Vielmehr kann es auch vorteilhaft sein, hier zumindest abschnittsweise eine Beabstandung vorzusehen, um ein noch weitreichenderes Eindringen von Beton oder dergleichen zu ermöglichen und den Formschluss auf diese Weise weiter zu verbessern.
Fig. 6 zeigt schematisch eine teilweise geschnittene Perspektivansicht einer vierten bevorzugten Ausführungsform des Seilabschnitts 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Seilabschnitt 2 umfasst einen zentralen Seilabschnitt 3, der in der vorliegenden Ausführungsform durch mehrere gewundene Litzen 2f gebildet ist. Dabei ist zu beachten, dass der zentrale Seilabschnitt 3 durch eine beliebige andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oder auch durch einen herkömmlichen Seilabschnitt gebildet sein kann. Der zentrale Seilabschnitt 3 ist von einer Litze 6 umschlungen, die sich schraubenartig entlang des äußeren Umfangs des zentralen Seilabschnitts 3 fortpflanzt. Es ist selbstverständlich, dass anstelle einer einzelnen Litze 6 auch mehrere Litzen und/oder Drähte an dem äußeren Umfang des zentralen Seilabschnitts 3 vorgesehen sein können. Hierdurch wird der Formschluss zwischen Seiloberfläche und umgebendem Beton erheblich verbessert.
Fig. 7 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer fünften bevorzugten Ausführungsform des Seilabschnitts 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der in Fig. 7 gezeigte Seilabschnitt 2 ist mit einem Verankerungselement 8 ausgestattet, das in der vorliegenden Ausführungsform zackenartig, ähnlich wie ein Stacheldraht oder dergleichen, ausgebildet ist. Es ist jedoch zu beachten, dass das Verankerungselement 8 ebenso eine andere geeignete Form besitzen kann, die einen verbesserten Formschluss zwischen Seiloberfläche und umgebendem Beton ermöglicht.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Seilabschnitts sind in Fig. 8 gezeigt, und zwar jeweils als Teil einer erfindungsgemäßen Betonbauteilverbindungsvorrichtung 1. Dargestellt sind jeweils zwei Betonbauteilverbindungsvorrichtungen 1, die gemeinsam eine Betonbauteilverbindung bilden. Die drei in Fig. 8 gezeigten Ausführungsformen umfassen einen Übergreifungsstoß von Seilabschnitten 2, 2', unterscheiden sich jedoch in der Ausbildung der Seilabschnitte.
So zeigt Fig. 8 a) eine sechste bevorzugte Ausführungsform der Betonbauteilverbindungsvorrichtung, die zwei Seilabschnitte 2, 2' aufweist, die jeweils an ihrem freien, der anderen Betonbauteilverbindungsvorrichtung 1 zugewandten Ende mit einem Verankerungselement 8 in Form einer Presshülse oder dergleichen ausgestattet sind. Ein wesentlicher Vorteil der in Fig. 8 a) gezeigten Ausführungsform besteht neben einem guten Verankerungsverhalten darin, dass sie eine hohe Variabilität besitzt, da die Seilabschnitte 2, 2' nicht zu einer Schlaufe verbunden sind, was die Handhabung der Betonbauteilverbindungsvorrichtung in einigen Anwendungsfällen erleichtert.
Bei der in Fig. 8 b) gezeigten Ausführungsform sind ebenfalls zwei Seilabschnitte 2, 2' pro Betonbauteilverbindungsvorrichtung vorgesehen, wobei die freien, der jeweils anderen Betonbauteilverbindungsvorrichtung 1 zugewandten Enden der Seilabschnitte 2, 2' mit einem gemeinsamen Verankerungselement 8 versehen sind, das beispielsweise wieder durch eine Pressklemme oder dergleichen gebildet ist. Hierdurch lassen sich im Vergleich zu Fig. 8 a) Bauteile und Arbeitsschritte einsparen, ohne dass die Verwendung komplizierter wird.
Schließlich zeigt Fig. 8 c) eine achte bevorzugte Ausführungsform, die nur einen einzelnen Seilabschnitt 2 aufweist, der in bekannter Weise schlaufenartig geführt ist, jedoch zusätzlich mit zwei Verankerungselementen 8 ausgestattet ist, die in der vorliegenden Ausführungsform nahe des Übergangsbereichs gerader Seilabschnitte zu dem gekrümmten Schlaufenendabschnitt liegen. Die optimale Lage der Verankerungselemente 8 kann von Anwendungsfall zu Anwendungsfall variieren. So ist es häufig vorteilhaft, die Verankerungselement 8 relativ nahe des Bereichs erwarteter Risse anzuordnen, beispielsweise nahe des zugehörigen Verwahrkastens 10. Es ist selbstverständlich, dass die Anzahl und Anordnung der Verankerungselemente 8 im Rahmen der vorliegenden Erfindung entsprechend den Randbedingungen und Anforderungen variiert und angepasst werden kann. Ferner ist zu beachten, dass die in Fig. 2 bis 8 gezeigten Ausführungsformen in vorteilhafterweise miteinander kombiniert werden können. So ist es beispielsweise sinnvoll, die in Fig. 8 gezeigten Seilabschnitte 2 mit einer der in Fig. 2 bis 6 gezeigten Seilstrukturen auszuführen.
Ein Beispiel für die Verwendung der erfindungsgemäßen Betonbauteilverbindungsvorrichtung 1 ist in Fig. 9 veranschaulicht. Fig. 9 zeigt schematisch eine Verbindung zweier Wandbauteile 22, 24 aus Beton unter Einsatz der erfindungsgemäßen Betonbauteilverbindungsvorrichtung 1 in einer geschnittenen Draufsicht (Fig. 9a) und einer geschnittenen Seitenansicht (Fig. 9b). Die Wandbauteile 22, 24 sind jeweils in ihren einander zugewandten Stirnflächen mit einer Betonbauteilverbindungsvorrichtung 1 ausgestattet, die schematisch gezeigt ist und bevorzugt einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen entspricht. Im verbundenen Zustand überlappen sich die Seilabschnitte 2 der benachbarten Betonbauteilverbindungsvorrichtungen 1 und zusätzlich ist ein Bewehrungsstab 3 zwischen die Seilabschnitte 2 eingeführt. Abschließend wird der zwischen den Wandbauteilen 22, 24 vorhandene Hohlraum, in welchem sich die Seilabschnitte 2 und der Bewehrungsstab 3 befinden, mit einem geeigneten Mörtel oder dergleichen vergossen.
Nach dem Aushärten des Mörtels ermöglichen die Betonbauteilverbindungsvorrichtungen 1 eine Kraftübertragung zwischen den benachbarten Betonbauteilen 22, 24. Dabei kann sich infolge von statischen Lasten, Zwangskräften, Betonschwinden oder dergleichen eine Rissbildung im Stoßbereich zwischen den benachbarten Betonbauteilen 22, 24 einstellen. Ein in der Praxis häufig anzutreffender Rissverlauf ist in Fig. 9 schematisch eingezeichnet. Danach stellt sich häufig zunächst ein erster Riss 26 und anschließend ein zweiter Riss 28 ein. Die erfindungsgemäße Betonbauteilverbindungsvorrichtung 1 ermöglicht es jedoch aufgrund der guten Seilsteifigkeit bzw. Verankerungssteifigkeit des mindestens einen Seilsabschnitts, die Entstehung übermäßiger Rissbreiten zu verhindern und auf diese Weise die Gebrauchstauglichkeit der Betonbauteilverbindung 20 zuverlässig sicher zu stellen. Insbesondere hat sich gezeigt, dass sich dank der erfindungsgemäßen Betonbauteilverbindungsvorrichtung die Breite der Einzelrisse 26, 28 in der Verbindung 20 im Gebrauchszustand auf Werte von höchsten 0,25 mm begrenzen lassen. Als Gebrauchszustand wurde dabei ein Zustand betrachtet, in welchem in dem Seilabschnitt 2 eine mittlere Zugspannung im jeweiligen Riss von höchsten 33 % der Mindestbruchkraft des Seilabschnitts vorlag.

Claims

Betonbauteilverbindungsvorrichtung (1), mit:
mindestens einem Seilabschnitt (2), der zum Verbinden von Betonbauteilen in diese zumindest abschnittsweise einbetonierbar ist, und

mindestens einem Verwahrelement (10), wobei das mindestens eine Verwahrelement (10) zumindest eine Durchbrechung (12) aufweist, durch die der mindestens eine Seilabschnitt (2) hindurchgeführt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der mindestens eine Seilabschnitt (2) Mittel zum Erhöhen der Seildehnsteifigkeit des mindestens einen Seilabschnitts in Beton aufweist, wobei die Mittel zum Erhöhen der Seildehnsteifigkeit Mittel zum Vermindern des geometrischen Reck des mindestens einen Seilabschnitts (2) beinhalten, wobei der mindestens eine Seilabschnitt (2) ein Verhältnis zwischen Seildurchmesser (d) und Schlaglänge (w) von höchstens 0,1 aufweist.
Betonbauteilverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Seilabschnitt (2) einen Elastizitätsmodul von mindestens 110.000 MPa, bevorzugt mindestens 130.000 MPa besitzt.
Betonbauteilverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Seilabschnitt (2) durch ein Spiralseil, ein Rundlitzenseil oder eine Litzenkonstruktion gebildet ist.
Betonbauteilverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Seilabschnitt (2) eine Mehrzahl von Litzen (2a, 2b, 2c) aufweist, wobei zumindest eine Litze (2a) einen Durchmesser besitzt, der von demjenigen der übrigen Litzen (2b, 2c) abweicht.
Betonbauteilverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Seilabschnitt (2) zumindest einen Hohlraum (4) aufweist, der derart zugänglich ist, dass das Eindringen von Beton, Mörtel, Zementleim oder dergleichen in den mindestens einen Hohlraum (4) möglich ist.
Betonbauteilverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Seilabschnitt (2) eine Mehrzahl (2d, 2e) von Litzen aufweist, wobei zumindest eine Litze von einer benachbarten Litze beabstandet ist, insbesondere in Umfangsrichtung des Seilabschnitts.
Betonbauteilverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zum Erhöhen der Verankerungssteifigkeit vorgesehen ist, das Mittel zum Verbessern des Verbundes zwischen der Oberfläche des mindestens einen Seilabschnitts (2) und Beton aufweist.
Betonbauteilverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Seilabschnitt (2) durch mindestens einen Draht oder mindestens eine Litze (2f) gebildet ist, die von mindestens einem Draht und/oder mindestens einer Litze (6) umschlungen ist.
Betonbauteilverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Seilabschnitt (2) mindestens ein Verankerungselement (8), bevorzugt mindestens zwei Verankerungselemente, aufweist.
Betonbauteilverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Seilabschnitte (2, 2') gemeinsam angeordnet sind, deren benachbarte Endbereiche mittels eines Verankerungselements (8) verbunden sind.
Betonbauteilverbindungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verankerungselement (8) klemmenförmig, plattenförmig und/oder zackenartig gebildet ist.
Betonbauteilverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der mindestens eine Seilabschnitt gegenüber dem mindestens einen Verwahrelement (10) elastisch in verschiedene Winkelpositionen auslenkbar ist.
Betonbauteilverbindungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verankerungselement (8) des mindestens einen Seilabschnitts (2) benachbart zu dem mindestens einen Verwahrelement (10) gelegen ist und bevorzugt höchstens das dreifache des Seildurchmessers (d) von diesem entfernt ist.
Verbindung (20) von Betonbauteilen (22, 24) mit mindestens einer Betonbauteilverbindungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Rissbreite eines Einzelrisses (26, 28) im Bereich der Verbindung bei einer mittleren Zugspannung in dem mindestens einen Seilabschnitt (2) im Riss von höchstens 33 % der Mindestbruchkraft des Seilabschnitts höchstens 0,4 mm, bevorzugt höchstens 0,25 mm, beträgt.