EP1548196A1 - Verbindungselement zum biegesteifen Anschluss von Bauelementen - Google Patents

Verbindungselement zum biegesteifen Anschluss von Bauelementen Download PDF

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EP1548196A1
EP1548196A1 EP04030136A EP04030136A EP1548196A1 EP 1548196 A1 EP1548196 A1 EP 1548196A1 EP 04030136 A EP04030136 A EP 04030136A EP 04030136 A EP04030136 A EP 04030136A EP 1548196 A1 EP1548196 A1 EP 1548196A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
plug
connecting element
element according
receptacle
joint
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04030136A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Braasch
Hubert Fritschi
Udo Prof. Dr.Ing. Peil
Thomas Prof. Dr.Ing. Ummenhofer
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.)
INGENIEURSOZIETAET PEIL, UMMENHOFER & PARTNER G
Schoeck Bauteile GmbH
Original Assignee
Prof Peil und Partner GbR
Schoeck Bauteile GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Prof Peil und Partner GbR, Schoeck Bauteile GmbH filed Critical Prof Peil und Partner GbR
Publication of EP1548196A1 publication Critical patent/EP1548196A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
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    • E04B1/24—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of metal
    • E04B1/2403—Connection details of the elongated load-supporting parts
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    • E04B1/20—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of concrete, e.g. reinforced concrete, or other stonelike material
    • E04B1/21—Connections specially adapted therefor
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    • E04B1/24—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of metal
    • E04B1/2403—Connection details of the elongated load-supporting parts
    • E04B2001/2409—Hooks, dovetails or other interlocking connections

Definitions

  • the invention relates to a connecting element for mutually rigid Connection of components such as supports, columns and the like in particular in structural steel construction and prefabricated reinforced concrete construction, with two to be connected to each other Components can be fixed to one another via a plug connection are and wherein the first of the two components, a plug-in element and the second component, the plug-in element at least in the tension and compression directions and in a transverse force direction positively encompassing plug receptacle assigned.
  • the present invention is based on the object, a rigid connection of the type mentioned without significant Requirements for tolerances or accuracy of the connected to each other To provide components available, with a predetermined Even tolerate tolerances.
  • two are on contradictory requirements, namely on the one hand, a large Tolerance compensation possibility and on the other hand bending stiffness of the Connection.
  • the connecting element consists thus according to the invention now of three parts, namely the plug-in element on the one hand and the plug-in receptacle on the other as well as in the joint be inserted or introduced between plug-in element and plug receptacle pressure-stable filling material, preferably in fluid, but anyway not yet cured formable state in the for the pressure force transmission and optionally also for the transverse force transmission relevant areas the joint is introduced and so exactly adapts to the joint shape, the in the joint sets or hardens and thereby the space between Plug-in element on the one hand and plug-in receptacle on the other hand bridged without play and therefore after setting or curing a direct pressure-stable Compressive force transmission and possibly also produces tensile force transmission.
  • the joint between the plug and socket so the distance to be bridged by the filling material, at least in the order of magnitude from millimeters to several (for example 5 to 6) centimeters. Accordingly, the manufacturing and assembly tolerances in Millimeter to centimeter range and yet it is possible (optionally after curing of the filling material) a play-free connection to obtain.
  • the plug-in receptacle Due to the fact that the plug-in receptacle, the plug element at least in tensile and Pressing embraces form fit, is in the inventive manner achieved that not only for the successive directed compressive forces of the components a play-free facility is created, but that too from each other directed tensile forces due to a positive connection by the engaging behind be transferred to the socket in the form of compressive forces and
  • the pressure-stable filling material here, the backlash-free and pressure-resistant system provides.
  • the gap left between the plug-in element and the plug-in receptacle becomes similar a mold filled with the pressure-stable filling material and wait, until this is cured or set, so you have at least in train and Compression direction and in particular all-round joint filling also in terms of moments, lateral forces and normal forces backlash and so overall a rigid connection.
  • the pressure-stable Filler an originally game-prone connector of the two components with the possibility of large tolerances in a tolerance-free bending Connection changeable.
  • the pressure-stable filling material As far as the pressure-stable filling material, this can either kneading or be malleable and high pressure resistant due to the chambering through the socket and / or creep-resistant material properties, so that To ensure pressure force transmission. It is particularly advantageous however, especially in terms of handleability, when the filler is made castable curable material and here, for example, the Steck method acts as a permanent formwork for the filling material. Also in this case, should be selected as filler such a material, which after curing, high pressure resistant and / or creep resistant to the required To ensure flexural rigidity.
  • the pressure-stable filling material made of ultrahigh-strength Concrete exists.
  • UHPC ultrahigh-strength Concrete
  • the ultra-high-strength concrete has a cross-section of the aggregates of less than or equal to 0.5 mm.
  • the ultra-high strength concrete - at least in terms of compressive strength - properties almost as steel and thus corresponds in its compressive strength at least almost the cohesive welded joint of the prior art.
  • connection of the invention is extremely inexpensive and also suitable for construction sites.
  • the initially mentioned positive connection can - similar to the embodiment in the sigma node of the prior art - be prepared by that the plug-in receptacle of the second component from one in the direction of the first Component consists of open C-profile, and that the plug element consists of a in its cross-section to the size of the recess within the C-profile of Plug-in fitting T-profile is made, so that in nested Plug element and plug-in receptacle, the two outer T-leg at least in Compression direction of the mutually running C-legs form-fitting are encompassed or underrun.
  • the plug-in element is supported not only in the printing direction, but also in the pulling direction on the plug-in receptacle from.
  • the C-shaped profiling shape and the T-shaped profiling shape each oriented in a horizontal plane, ie the T-shape and the C-shape formed relative to a horizontal plane.
  • the Plug-in assembly by vertically nesting the overlapping together to be connected ends of the two components until plug-in element on the one hand and plug-in receptacle on the other hand at the same height level are located.
  • plug-in element To fill the gap between plug-in element and plug-in receptacle Concrete favor, it is recommended that the plug receptacle for retention of the filled in the joint fluid concrete on its underside trough-shaped is formed and the bottom of the joint closes down.
  • the trough-shaped underside of the plug-in receptacle in the Plug element provided height adjustment, in particular in the form of a Actuate screw to the same height positioning of the two to achieve to be connected components and a transverse force transmission also to allow in the construction state. After curing, the Transverse force transmission via the filler material.
  • a T-shaped plug-in element 1 is shown in plan view, which by a C-shaped plug-in receptacle 2 is encompassed so that it in through the arrow 3 in Figure 1 indicated tensile and compressive force form fit, However, with a big game is embraced.
  • the arrow 3 also indicates the game justified displacement possibility of the plug element within the socket on, the size tolerances of the T-shaped plug element head within the recess of the C-shaped plug element head is intended to illustrate. This is easily a Verstell- or displaceability both in horizontal Direction as well as in the direction of rotation recognizable.
  • Figure 2 shows how the plug-in element 1 to a first component 5 and how the plug-in receptacle 2 are connected to a second component 6, wherein in the joint 4 in all joint areas between plug-in element 1 and plug-in receptacle 2 an ultra-high-strength concrete 7 is filled and this so a rigid Connection between two components manufactures.
  • Figure 3 shows this rigid connection in a partially sectioned side view and indicates how the plug-in receptacle 2 on its underside 2a trough-shaped is formed to close the gap 4 down and the concrete 7 of To prevent it flowing out of the joint 4 in the still liquid state.
  • a Adjustment screw 8 with the trough-shaped bottom 2a of the socket 2 cooperates, provides for height adjustment of the first component. 5 relative to the second component 6 and for the transmission of shear forces also under construction.
  • FIG 4 a figure 3 corresponding embodiment is shown with the single Difference that the first component 5 of Figure 3, which consists of a solid reinforced concrete component consists, by a double-T-shaped or Any steel support 15 is replaced.
  • the second component 6 of Figure 3 which is also a reinforced concrete section, by a double T-shaped support 16 replaced.
  • the plug-in receptacle 2 and the plug-in element 1 are concerned - the two embodiments each other, which is why the same parts provided with the same reference numerals are.
  • FIG. 6 and FIG. 7 show how to save material can prevent the T-shape of the plug-in element uniform over large height ranges of the first component must extend: there is a Plug element 21 shown, which is designed in two parts and from a T-shaped tensile force transmission element 21a and a T-shaped pressure force transmission element 21b, wherein the tensile force transmitting member 21a above the pressure force transmission element 21b and thus on a different Height level is arranged. Also in this case is the plug element 21 connected to a double-T-shaped steel beam 25, the represents the first component.
  • the present invention offers the advantage of being simplest Means a play-free connection of two components to allow, without However, these two components in the respective connection areas too subject to large tolerance requirements.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zum gegenseitigen biegesteifen Anschluss von Bauelementen (5, 6, 15, 16, 25) wie Trägern, Stützen und dergleichen insbesondere im Stahlhochbau und Stahlbetonfertigbauteil, wobei zwei aneinander anzuschließende Bauelemente über eine Steckverbindung aneinander festlegbar sind und wobei dem ersten (5, 15, 25) der beiden Bauelemente ein Steckelement (1, 21) und dem zweiten Bauelement (6, 16) eine das Steckelement zumindest in Zug- und Druckrichtung formschlüssig umgreifende Steckaufnahme (2) zugeordnet ist. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Steckelement (1, 21) und der Steckaufnahme (2) eine Fuge (4) belassen ist, die zumindest in Druckkraftrichtung zumindest teilweise mit druckstabilem Füllmaterial (7) gefüllt ist, wobei das Füllmaterial aus ultrahochfestem Beton besteht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zum gegenseitigen biegesteifen Anschluss von Bauelementen wie Trägern, Stützen und dergleichen insbesondere im Stahlhochbau und Stahlbetonfertigteilbau, wobei zwei aneinander anzuschließende Bauelemente über eine Steckverbindung aneinander festlegbar sind und wobei dem ersten der beiden Bauelemente ein Steckelement und dem zweiten Bauelement eine das Steckelement zumindest in Zug- und Druckrichtung sowie in einer Querkraftrichtung formschlüssig umgreifende Steckaufnahme zugeordnet ist.
Vor allem im Stahlbau, aber auch sonst im Stahlbetonbau und beispielsweise beim Anschließen eines Stahl- oder Holzträgers an einen Stützpfeiler besteht ein Problem darin, dass zwei aneinander anzuschließende Bauelemente zur Herstellung eines stabilen Gerüsts bzw. Gebildes biegesteif miteinander verbunden werden, um eine Instabilität des Systems auszuschließen bzw. um das Tragverhalten zu verbessern.
Übliche biegesteife Anschlüsse werden durch Schweißverbindungen oder Kopfplattenstöße hergestellt, was aber insbesondere im Falle eines Verschweißens auf der Baustelle einen vergleichsweise großen Aufwand bedeutet, vor allem wenn die Bauelemente größere Längen und/oder Gewichte besitzen. Ein wesentlicher Nachteil beim Herstellen eines biegesteifen Anschlusses durch Verschweißen besteht außerdem in der Unlösbarkeit dieser stoffschlüssigen Verbindung.
Neben dem Verschweißen gibt es in jüngerer Zeit den beispielsweise in der DE-A-197 38 289 offenbarten Vorschlag, einen biegesteifen Anschluss durch Steckverbindung unter Verwendung eines sogenannten Sigma-Knotens herzustellen. Hierbei wird ein kompliziertes Gebilde polygonaler Körper und Aussparungen mit jeweils pyramidenstumpfartigen Verjüngungen keilähnlich ineinandergesteckt und ineinander festgelegt. Die hierbei entstehende biegesteife und spielfreie Anschlussverbindung erfordert das Einhalten kleinster Toleranzen, um die Biegesteifigkeit herzustellen bzw. aufrecht zu erhalten und um die Montierbarkeit sicherzustellen. Es ist unschwer erkennbar, dass es einen unverhältnismäßig großen Aufwand bedeutet, solche kleinste Toleranzen (die beispielsweise im Zehntelmillimeterbereich liegen) vor allem dann einzuhalten, wenn die aneinander anzuschließenden Bauelemente große Querschnitte und auch große Längen aufweisen.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine biegesteife Anschlussverbindung der eingangs genannten Art ohne bedeutende Anforderungen an Toleranzen bzw. Genauigkeit der aneinander anzuschließenden Bauelemente zur Verfügung zu stellen, wobei sich durch ein vorgegebenes Spiel Toleranzen sogar ausgleichen lassen sollen. Somit stehen sich zwei an sich widersprüchliche Anforderungen gegenüber, nämlich zum einen eine große Toleranzausgleichsmöglichkeit und zum anderen dennoch Biegesteifigkeit des Anschlusses.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen dem Steckelement und der Steckaufnahme eine Fuge belassen ist, dass die Fuge zumindest in Druckkraftrichtung - und gegebenenfalls auch in Zugkraftrichtung - zumindest teilweise mit druckstabilem Füllmaterial gefüllt ist und dass das Füllmaterial aus ultrahochfestem Beton besteht. Das Verbindungselement besteht somit erfindungsgemäß nunmehr aus drei Teilen, nämlich dem Steckelement einerseits und der Steckaufnahme andererseits sowie dem in die Fuge zwischen Steckelement und Steckaufnahme einzufüllenden bzw. einzubringenden druckstabilen Füllmaterial, das bevorzugterweise in fluidem, jedenfalls aber noch nicht ausgehärtetem formbaren Zustand in die für die Druckkraftübertragung und gegebenenfalls auch für die Querkraftübertragung relevanten Bereiche der Fuge eingebracht wird und sich so exakt der Fugenform anpasst, das in der Fuge abbindet bzw. aushärtet und hierbei den Zwischenraum zwischen Steckelement einerseits und Steckaufnahme andererseits spielfrei überbrückt und demzufolge nach dem Abbinden bzw. Aushärten eine direkte druckstabile Druckkraftübertragung und gegebenenfalls auch Zugkraftübertragung herstellt.
Hierbei kann die Fuge zwischen Steckelement und Steckaufnahme, also der vom Füllmaterial zu überbrückende Abstand zumindest in der Größenordnung von Millimetern bis hin zu mehreren (beispielsweise 5 bis 6) Zentimetern bestehen. Dementsprechend können auch die Fertigungs- und Montagetoleranzen im Millimeter- bis hin zum Zentimeter-Bereich betragen und dennoch ist es möglich, (gegebenenfalls nach dem Aushärten des Füllmaterials) einen spielfreien Anschluss zu erhalten.
Dadurch dass die Steckaufnahme das Steckelement zumindest in Zug- und Druckrichtung formschlüssig umgreift, wird in erfindungsgemäßer Art und Weise erreicht, dass nicht nur für die aufeinander zugerichteten Druckkräfte der Bauelemente eine spielfreie Anlage geschaffen wird, sondern dass auch die voneinander weggerichteten Zugkräfte aufgrund eines Formschlusses durch das Hintergreifen der Steckaufnahme in Form von Druckkräften übertragen werden und somit das druckstabile Füllmaterial auch hier die spielfreie und druckfeste Anlage zur Verfügung stellt.
Wird also die zwischen Steckelement und Steckaufnahme belassene Fuge ähnlich einer Gießform mit dem druckstabilen Füllmaterial verfüllt und abgewartet, bis dieses ausgehärtet bzw. abgebunden ist, so hat man zumindest in Zug- und Druckkraftrichtung und bei insbesondere allseitiger Fugenverfüllung auch hinsichtlich der Momente, Querkräfte und Normalkräfte Spielfreiheit und so insgesamt einen biegesteifen Anschluss. Insgesamt ist folglich durch das druckstabile Füllmaterial eine ursprünglich spielbehaftete Steckverbindung der beiden Bauelemente mit der Möglichkeit großer Toleranzen in einen toleranzfreien biegesteifen Anschluss änderbar.
Was das druckstabile Füllmaterial betrifft, so kann dieses entweder knet- oder formbar sein und aufgrund der Kammerung durch die Steckaufnahme hochdruckfeste und/oder kriechstabile Materialeigenschaften erhalten, um so die Druckkraftübertragung gewährleisten zu können. Besonders vorteilhaft ist es jedoch insbesondere hinsichtlich Handhabbarkeit, wenn das Füllmaterial aus gießfähigem aushärtbarem Material besteht und hierbei beispielsweise die Steckaufnahme als verlorene Schalung für das Füllmaterial fungiert. Auch in diesem Fall sollte als Füllmaterial ein solches Material gewählt werden, welches nach dem Aushärten hochdruckfest und/oder kriechstabil ist, um die geforderte Biegesteifigkeit zu gewährleisten.
Besonders vorteilhaft ist es, dass das druckstabile Füllmaterial aus ultrahochfestem Beton besteht. Ein solcher Beton, der als UHPC bezeichnet wird, ist kostengünstig herstellbar bzw. erhältlich und erfüllt die an das vorliegende Füllmaterial zur Gewährleistung einer Biegesteifigkeit gesetzten Anforderungen in vollem Umfang.
Der ultrahochfeste Beton weist zur Optimierung seiner uniaxialen Druckfestigkeit, die in der Größenordnung von mind. 120 bis 140 N/mm2 liegt, einen Querschnitt der Zuschlagstoffe von kleiner oder gleich 0,5 mm auf. Hierdurch und durch die mit der Verbindung einhergehende Kammerung, die einen 3D-Spannungszustand im Werkstoff erzeugt, erhält der ultrahochfeste Beton - zumindest was die Druckfestigkeit anbelangt - Eigenschaften nahezu wie Stahl und entspricht somit in seiner Druckfestigkeit zumindest fast der stoffschlüssigen Schweißverbindung des Standes der Technik.
Während bisher die Fertigungs- und Montagetoleranzen im Mikrometerbereich liegen mussten, um einen möglichst spielfreien gegenseitigen Anschluss zweier Bauelemente zu ermöglichen, können nun mit dem erfindungsgemäß verwendeten ultrahochfesten Beton Fugen von mehreren Millimetern bis hin zu (beispielsweise 5 bis 6) Zentimetern überbrückt werden.
Demgemäß können die im Stahlbau und Stahlbetonbau üblichen hochkomplizierten Anschlusstechniken zur Herstellung einer biegesteifen Anschlussverbindung wie etwa Verschraubungen, Verschweißungen, Muffen, Dübelkreise oder ähnliche Anschlusstechniken ersetzt werden durch eine einfache Steckverbindung, die aufgrund der Gießverbindung dennoch spielfrei und ebenso druckfest ist. Gleichzeitig ist die erfindungsgemäße Anschlussverbindung äußerst kostengünstig und darüber hinaus auch baustellentauglich.
Der eingangs erwähnte Formschluss kann - ähnlich der Ausführungsform bei dem Sigma-Knoten des Standes der Technik - dadurch hergestellt sein, dass die Steckaufnahme des zweiten Bauelements aus einem in Richtung des ersten Bauelements offenen C-Profil besteht, und dass das Steckelement aus einem in seinem Querschnitt an die Größe der Aussparung innerhalb des C-Profils der Steckaufnahme angepassten T-Profil besteht, so dass bei ineinandergestecktem Steckelement und Steckaufnahme die beiden äußeren T-Schenkel zumindest in Druckkraftrichtung von den aufeinander zu verlaufenden C-Schenkeln formschlüssig umgriffen bzw. hintergriffen sind. Hierbei stützt sich das Steckelement nicht nur in Druckrichtung, sondern auch in Zugrichtung an der Steckaufnahme ab.
Im Gegensatz zu der eingangs erwähnten durch Verschweißen hergestellten biegesteifen Anschlussverbindung ist im Falle des ultrahochfesten Betons die gegenseitige Verbindung lösbar, wenn der ultrahochfeste Beton durchtrennt oder gar aus der Fuge entfernt wird.
Was die C- und T-förmige Profilierung betrifft, so muss sich diese nicht über die gesamte Höhe der Stirnseiten bzw. Anschlussseiten der beiden Bauelemente erstrecken; es ist vielmehr auch möglich, dass jeweils auf zwei unterschiedlichen Höhenniveaus jeweils ineinandergreifende C-förmige und T-förmige Profilierungen vorgesehen sind, wobei die beiden Höhenniveaus dann eine Trennung zwischen Druckkraftübertragung einerseits und Zugkraftübertragung andererseits bedeuten.
Vorzugsweise sind die C-förmige Profilierungsform und die T-förmige Profilierungsform jeweils in horizontaler Ebene orientiert, also die T-Form und die C-Form auf eine horizontale Ebene bezogen ausgebildet. In diesem Fall erfolgt die Steckmontage durch vertikales Ineinanderschieben der sich überlappenden aneinander anzuschließenden Enden der beiden Bauelemente, bis sich Steckelement einerseits und Steckaufnahme andererseits auf gleichem Höhenniveau befinden. Es ist jedoch auch möglich, die Verbindung um 90° zu drehen und so ein horizontales Ineinanderschieben zu ermöglichen.
Um das Verfüllen der Fuge zwischen Steckelement und Steckaufnahme durch Beton zu begünstigen, empfiehlt es sich, dass die Steckaufnahme zur Rückhaltung des in die Fuge eingefüllten fluiden Betons an ihrer Unterseite trogförmig ausgebildet ist und die Unterseite der Fuge nach unten verschließt. Darüber hinaus kann mit der trogförmigen Unterseite der Steckaufnahme ein in dem Steckelement vorgesehenes Höhenverstellelement, insbesondere in Form einer Stellschraube zusammenwirken, um die höhengleiche Positionierung der beiden aneinander anzuschließenden Bauelemente zu erzielen und eine Querkraftübertragung auch im Bauzustand zu ermöglichen. Nach dem Aushärten erfolgt die Querkraftübertragung über das Füllmaterial.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen; hierbei zeigen
Figur 1
ein Steckelement und eine das Steckelement umgreifende Steckaufnahme zur Bildung eines erfindungsgemäßen Verbindungselements in Draufsicht;
Figur 2
Steckelement und Steckaufnahme aus Figur 1 in an zwei aneinander anzuschließenden Bauelementen festgelegtem Zustand in Draufsicht;
Figur 3
die beiden Bauelemente aus Figur 2 in Seitenansicht;
Figuren 4 und 5
Steckelement und Steckaufnahme aus Figur 1 in einem an zwei alternativen Bauelementen festgelegten Zustand in Seitenansicht und Draufsicht;
Figuren 6 und 7
eine alternative Ausführungsform eines Steckelements für ein erfindungsgemäßes Verbindungselement in Draufsicht sowie in Seitenansicht.
In Figur 1 ist in Draufsicht ein T-förmiges Steckelement 1 dargestellt, welches von einer C-förmigen Steckaufnahme 2 so umgriffen wird, dass es in der durch den Pfeil 3 in Figur 1 angedeuteten Zug- und Druckkraftrichtung formschlüssig, jedoch mit großem Spiel umgriffen ist. Der Pfeil 3 deutet auch durch das Spiel begründete Verschiebemöglichkeit des Steckelements innerhalb der Steckaufnahme an, die die Größentoleranzen des T-förmigen Steckelementkopfs innerhalb der Ausnehmung der C-förmigen Steckelementkopfs verdeutlichen soll. Hierbei ist unschwer eine Verstell- bzw. Verschiebbarkeit sowohl in horizontaler Richtung als auch in Rotationsrichtung erkennbar.
Da der Zwischenraum zwischen Steckelement 1 und Steckaufnahme 2, also die Fuge 4 von einem druckfesten Füllmaterial - in den dargestellten Fällen jeweils in Form von ultrahochfesten Beton - ausgefüllt wird, dessen Form nach dem Abbinden der jeweiligen Position von Steckelement einerseits und Steckaufnahme andererseits entspricht, ist es für die Qualität der Verbindung zwischen Steckelement und Steckaufnahme unerheblich, in welcher Position Steckelement und Steckaufnahme zueinander befindlich sind, solange die formschlüssige Verbindung besteht, die sicherstellt, dass der Beton sowohl die Zugkraft als auch die Druckkraft vom Steckelement auf die Steckaufnahme weiterleitet. Es ist hierbei anzustreben, dass die Fuge in den kritischen Bereichen eine gewisse Mindestgröße, also Mindestdicke aufweist, um ein vollständiges Einfüllen des ultrahochfesten Betons in diesen Fugebereich sowie eine ausreichende Druckfestigkeit sicherzustellen. Daneben kann aber auch ein direkter spielfreier Kontakt von Steckelement und Steckaufnahme auftreten, der durch den Beton dauerhaft fixiert wird, so dass auch hierbei ein biegesteifer Anschluss geschaffen ist.
Werden nicht nur die für die Zugkraftübertragung relevanten nach innen gerichteten Enden 2a, 2b der C-Schenkel der Steckaufnahme und die gegenüberliegende Seite der C-Basis 2c, die für die Druckkraftübertragung verantwortlich ist, sowie die äußeren zugehörigen T-Schenkel 1a, 1b bzw. der T-Kopf 1c des Steckelements 1 vom ultrahochfesten Beton unter kompletter Verfüllung der Fuge 4 in diesem Bereich beaufschlagt, sondern auch die sonstigen Fugenbereiche, von denen in Figur 1 beispielhaft die seitlichen Fugenbereiche 4d, 4e, 4f und 4g angedeutet sind, dann lässt sich sicherstellen, dass auch Momente, Querkräfte und Normalkräfte sicher durch den Beton weitergegeben werden können und so ein biegesteifer Anschluss hergestellt wird.
Figur 2 zeigt nun, wie das Steckelement 1 an ein erstes Bauelement 5 und wie die Steckaufnahme 2 an ein zweites Bauelement 6 angeschlossen sind, wobei in die Fuge 4 in allen Fugenbereichen zwischen Steckelement 1 und Steckaufnahme 2 ein ultrahochfester Beton 7 eingefüllt ist und dieser so einen biegesteifen Anschluss zwischen beiden Bauelementen herstellt.
Figur 3 zeigt diesen biegesteifen Anschluss in teilweise geschnittener Seitenansicht und deutet an, wie die Steckaufnahme 2 an ihrer Unterseite 2a trogförmig ausgebildet ist, um die Fuge 4 nach unten zu verschließen und den Beton 7 von einem Herausfließen im noch flüssigen Zustand aus der Fuge 4 zu hindern. Eine Stellschraube 8, die mit der trogförmigen Unterseite 2a der Steckaufnahme 2 zusammenwirkt, sorgt für eine Höhenverstellbarkeit des ersten Bauelements 5 gegenüber dem zweiten Bauelement 6 sowie zur Übertragung von Querkräften auch im Bauzustand.
In Figur 4 ist eine Figur 3 entsprechende Ausführungsform gezeigt mit dem einzigen Unterschied, dass das erste Bauelement 5 aus Figur 3, welches aus einem massiven Stahlbetonbauteil besteht, durch einen doppel-T-förmigen oder beliebigen Stahlträger 15 ersetzt ist. In gleicher Weise ist auch das zweite Bauteil 6 aus Figur 3, welches ebenfalls ein Stahlbetonmassivteil ist, durch eine doppel-T-förmige Stütze 16 ersetzt. Ansonsten entsprechen aber - vor allem was die Steckaufnahme 2 und das Steckelement 1 betrifft - die beiden Ausführungsformen einander, weshalb gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
In Figur 6 und Figur 7 ist schließlich dargestellt, wie man zur Materialersparnis verhindern kann, dass sich die T-Form des Steckelements gleichförmige über große Höhenbereiche des ersten Bauelements erstrecken muss: Dort ist ein Steckelement 21 dargestellt, welches zweigeteilt ausgeführt ist und aus einem T-förmigen Zugkraftübertragungselement 21a und einem T-förmigen Druckkraftübertragungselement 21b besteht, wobei das Zugkraftübertragungselement 21a oberhalb des Druckkraftübertragungselements 21b und somit auf einem unterschiedlichen Höhenniveau angeordnet wird. Auch in diesem Fall ist das Steckelement 21 an einen doppel-T-förmigen Stahlträger 25 angeschlossen, der das erste Bauelement darstellt.
Zusammenfassend bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, mit einfachsten Mitteln ein spielfreies Anschließen von zwei Bauelementen zu ermöglichen, ohne jedoch diese beiden Bauelemente in den jeweiligen Anschlussbereichen zu großen Toleranzanforderungen zu unterwerfen.

Claims (18)

  1. Verbindungselement zum gegenseitigen biegesteifen Anschluss von Bauelementen (5, 6, 15, 16, 25) wie Trägern, Stützen und dergleichen insbesondere im Stahlhochbau und Stahlbetonfertigbauteil, wobei zwei aneinander anzuschließende Bauelemente über eine Steckverbindung aneinander festlegbar sind und wobei dem ersten (5, 15, 25) der beiden Bauelemente ein Steckelement (1, 21) und dem zweiten Bauelement (6, 16) eine das Steckelement zumindest in Zug- und Druckrichtung formschlüssig umgreifende Steckaufnahme (2) zugeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Steckelement (1, 21) und der Steckaufnahme (2) eine Fuge (4) belassen ist, dass die Fuge zumindest in Druckkraftrichtung zumindest teilweise mit druckstabilem Füllmaterial (7) gefüllt ist und dass das Füllmaterial aus ultrahochfestem Beton besteht.
  2. Verbindungselement nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial aus gießfähigem aushärtbaren Material besteht.
  3. Verbindungselement nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steckaufnahme (2) als verlorene Schalung für das Füllmaterial (7) fungiert.
  4. Verbindungselement nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das in die Fuge (4) eingefüllte Füllmaterial (7) hochdruckfest und/oder kriechstabil ist.
  5. Verbindungselement nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der ultrahochfeste Beton eine Druckfestigkeit in der Größenordnung von zumindest 120 bis 140 N/mm2 aufweist.
  6. Verbindungselement nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der ultrahochfeste Beton (7) Zuschlagstoffe mit einem Querschnitt von maximal 0,5 mm aufweist.
  7. Verbindungselement nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass in der Fuge (4) das Füllmaterial (7) in Druckkraftrichtung zu überbrückende Abstand zwischen Steckelement (1, 21) und Steckaufnahme (2) zumindest in der Größenordnung von mehreren Millimetern liegt.
  8. Verbindungselement nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass durch das Füllmaterial (7) eine spielbehaftete Steckverbindung der beiden Bauelemente (5, 6, 15, 16, 25) in einen toleranzfreien biegesteifen Anschluss änderbar ist.
  9. Verbindungselement nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (7) in fluidem und/oder formbarem Zustand in die Fuge zwischen Steckelement (5, 15, 25) und Steckaufnahme (6, 16) einbringbar ist und dort nach dessen Abbinden oder Aushärten eine zumindest nahezu toleranzfreie druckfeste Verbindung zwischen den beiden Bauelementen herstellt.
  10. Verbindungselement nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steckaufnahme (2) des zweiten Bauelements (6, 16) aus einem in Richtung des ersten Bauelements (5, 15, 25) offenen C-Profil besteht, und
    dass das Steckelement (1, 21) aus einem in seinem Querschnitt an die Größe des C-Profils der Steckaufnahme (2) angepassten T-oder DoppelT-Profil besteht, so dass bei ineinandergestecktem Steckelement und Steckaufnahme die beiden äußeren T-Schenkel (1a, 1b) zumindest in Druckkraftrichtung von den aufeinanderzuverlaufenden C-Schenkeln (2a, 2b) formschlüssig umgriffen sind.
  11. Verbindungselement nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die biegesteife Anschlussverbindung durch Entfernen oder Durchtrennen des Füllmaterials (7) lösbar ist.
  12. Verbindungselement nach zumindest Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die C-förmige Profilierung der Steckaufnahme zur Trennung von Druckkraft- und Zugkraftübertragung zwischen den beiden Bauelementen anschlussseitig am zweiten Bauelement auf zumindest zwei unterschiedlichen Höhenniveaus vorgesehen ist.
  13. Verbindungselement nach zumindest Anspruch 10 und Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass ebenso die T-förmige Profilierung des Steckelements (21) anschlussseitig am ersten Bauelement (25) auf zumindest zwei unterschiedlichen Höhenniveaus (21a, 21 b) vorgesehen ist.
  14. Verbindungselement nach zumindest Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die C-förmige Profilierungsform der Steckaufnahme (2) und die T-förmige Profilierungsform des Steckelements (1, 21) jeweils in horizontaler oder in vertikaler Ebene orientiert sind.
  15. Verbindungselement nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steckaufnahme (2) zur Rückhaltung des in die Fuge (4) eingefüllten Füllmaterials (7) an ihrer Unterseite (2a) trogförmig ausgebildet ist und die Unterseite der Fuge nach unten verschließt.
  16. Verbindungselement nach zumindest Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem Steckelement (1) ein Höhenverstellelement (8), insbesondere in Form einer Stellschraube vorgesehen ist, die mit der trogförmigen Unterseite (2a) der Steckaufnahme (2) zusammenwirkt.
  17. Verbindungselement nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauelement (5) ein Stahlbetonträger ist und dass das zweite Bauelement (6) eine Stahlbetonstütze ist.
  18. Verbindungselement nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauelement (15, 25) ein Stahlträger ist und dass das zweite Bauelement (16) eine Stahlstütze ist.
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