EP2500479A1 - Wandbauelement aus zwei beabstandenten Betonschalen, die mit einem Bolzen verbunden werden - Google Patents
Wandbauelement aus zwei beabstandenten Betonschalen, die mit einem Bolzen verbunden werden Download PDFInfo
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Definitions
- the invention relates to a wall component with mutually spaced concrete shells and the concrete shells connecting, with their ends embedded in the shell concrete bolts.
- Wall elements of such kind are from the DE 10 2005 041 082 A1 known.
- the connecting bolts of these known wall components consist of bundles over the length of the bolt endless glass fiber strands, which are embedded in a plastic. At their ends, the bolts are formed asymmetrically with an end surface which is at an angle of 30 ° to 85 ° to the bolt longitudinal axis. While the tensile strength of the connecting bolts is relatively high, they have low compressive and shear strength and are extremely sensitive to retrofitting due to the continuous glass fibers. Also problematic is the so-called. Fiberglass corrosion, which requires a compensation of the bolt surface.
- the invention has for its object to provide a new improved wall element of the type mentioned, in the flaking and microcracks in the areas mentioned are largely avoided.
- the wall component according to the invention which achieves this object is characterized in that the bolts each have means for holding at least one of the two ends at a distance from a formwork surface forming the concrete shell in question.
- said means comprise a relative to the bolt in cross-section reduced spacer pin.
- the spacer pin is arranged coaxially to the longitudinal axis of the bolt. Its cross-section can be reduced to its free end.
- the cross section of the bolt also decreases towards the spacer pin.
- a projection area is created into which only the spacer pin and the tapered bolt end extend, the degree of filling of this projection area being expediently 20 to 30% and the remaining space remaining free.
- the lateral surface of the decreasing in cross-section bolt kinks in the lateral surface of the spacer pin over.
- the spacer pin has a length of between 4 mm and 6 mm proved at a bolt diameter of about 16 mm.
- the pin diameter is suitably between 3 mm and 5 mm.
- a reduction of the peg diameter can be made eg from 5 mm to 3 mm at the free end.
- the bolt including said devices consists of polyamide, preferably with an addition of short glass fibers of 30% to 50%.
- the bolts can remove the weight of the outer shell alone, which additionally contributes to the prevention of cracks and flaking.
- the bolts are advantageously made in one piece as a casting, in particular injection molded part.
- the surface is not tempered, as the fiberglass corrosion can not lead to the failure of endless strands, but plays only on near-surface fiber particles.
- the bolts may have projections, in particular annular projections and / or longitudinal ribs. Annular projections and longitudinal ribs can be used to dampen the sound transmission. On the other hand, annular projections can also serve to seal passage openings for the bolts in a heat insulation.
- Ring projections also serve as so-called WU collars for sealing in-situ concrete when water is pressed onto the outer shell and for lengthening the flow path when moisture migrates along the bolt.
- eyelets are provided as projections, which can form the said holding devices, by means of which the bolts can be held in the production of the second shell at a distance from the formwork floor.
- the eyelets of several bolts can accommodate a steel reinforcing strand.
- one of the two shells as a support shell, the other is designed as a facing shell, wherein the spacer pin is preferably formed on the embedded in the facing shell end of the bolt.
- the above-mentioned insulation preferably extends continuously over the entire wall component, with the exception of passage openings for the bolts.
- An in Fig. 1 shown wall component comprises a support shell 1 and a distance to the support shell 1 spaced attachment shell 2.
- the front shell 2 is connected on its inside with an insulation 3.
- Between the insulation 3 and the tray 1 is a layer 4 of in-situ concrete, which reinforces the tray 1.
- the support shell 1 is connected to the front shell 2 solely by bolts 5, which are embedded with their ends in the concrete of the supporting or facing shell.
- the total thickness of the wall component is 36 cm, the supporting shell thickness 5 cm, the in-situ concrete layer thickness 12 cm, the facing shell thickness 7 cm and the thickness of the insulation 12 cm.
- Both the support shell 1 and the facing shell 2 have a steel reinforcement.
- the bolts 5 are made of polyamide into which short, e.g. only 100 microns to 400 microns long and about 10 microns thick glass fibers are embedded, the glass fiber content is between 30% and 50%.
- the compressive and shear strength is 200 MPa.
- a total of 48 bolts 5 are provided in the embodiment shown for connecting the support shell 1 to the facing shell 2.
- the insulation 3 extends to openings for the bolt 5 continuously over the entire surface of the wall component.
- a bolt 5 has at its intended for embedding in the facing shell 2 end to the bolt longitudinal axis coaxial spacer pin 6 projecting from a conical end face 7 of the bolt 5 and its length 5 mm and the diameter of 3 mm is.
- a first annular projection 8 connects, followed at a distance further different width annular projections, of which in Fig. 3 the annular projections 9,10,11,11 ', 12 and 13 are shown.
- the ring width of the free circumferential surface of the annular projection 11 ' is about 14 mm with a bolt diameter of 16 mm.
- the surface can be profiled or rough to improve the bonding effect with the base concrete.
- the annular projection 13 merges into a conical end surface 14 which has a pin corresponding to the spacer pin 6. Between the annular webs project from the bolt 5 in each case as far as the annular webs diametrically opposed longitudinal ribs 15, e.g. eight ribs distributed over the circumference.
- the annular projections are conical, i. the diameter of the annular projection 8 decreases from 16 to 15 mm and that of the annular projection 9 from 15 to 14 mm.
- the diameter of the annular projections 10 to 13 is 14 mm.
- FIG. 2 shows the spacer pin 6, whose diameter is small compared to the total diameter D of the bolt 5, between the bolt end and the shuttering floor 16 for sufficient space 17 to receive aggregate grains 18. A spalling of concrete on the outside of the facing shell 2 is avoided. When sinking the bolts in the still liquid concrete, the thin and elastic spacer pin 6 ensures suitable displacement of aggregate grains to the side.
- a spacer pin 6a can taper towards the free end and at the other end go kink-free directly into a curved lateral surface 21 of the bolt 5.
- an eyelet 20 is formed on the bolt 5, which makes it possible to hold the protruding into the facing shell bolt 5 so that between the shuttering floor 16 and a conical Bolzenend constitutional 7a a space 19 remains.
- the bolts can form a screw base for a dowel.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Wandbauelement mit zueinander im Abstand angeordneten Betonschalen und die Betonschalen verbindenden, mit ihren Enden in den Schalenbeton eingebetteten Bolzen.
- Wandbauelemente solcher Art sind aus der
DE 10 2005 041 082 A1 bekannt. Die Verbindungsbolzen dieser bekannten Wandbauelemente bestehen aus Bündeln über die Länge des Bolzens endloser Glasfaserstränge, die in einen Kunststoff eingebettet sind. An ihren Enden sind die Bolzen asymmetrisch mit einer Endfläche ausgebildet, die zur Bolzenlängsachse in einem Winkel von 30 ° bis 85 ° steht. Während die Zugfestigkeit der Verbindungsbolzen verhältnismäßig hoch ist, weisen sie eine geringe Druck- und Schubfestigkeit auf und sind aufgrund der durchgehenden Glasfasern gegen nachträgliches Anbohren äußerst empfindlich. Problematisch ist auch die sog. Glasfaserkorrosion, die eine Vergütung der Bolzenoberfläche erfordert. - Bei einem in der
DE 20 2007 004 408 U1 beschriebenen Wandbauelement der eingangs genannten Art wird eine zu geringe Druck- und Schubfestigkeit der Verbindungsbolzen durch zusätzliche, Druck- und Schubkräfte übertragende Elemente ausgeglichen. Entsprechend hoch ist der Materialaufwand. - Sowohl bei dem Wandbauelement nach der
DE 10 2005 041 082 A1 als auch demjenigen nach derDE 20 2007 004 408 U1 treten nachteilig Abplatzungen und Mikrorisse auf der Außenseite der Betonschalen in dem inFig. 4 durch H und D gekennzeichneten Bereich auf, welcher den Enden der Verbindungsbolzen gegenüberliegt. Dies betrifft insbesondere die Betonschale, welche als zweite gegossen wird. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues verbessertes Wandbauelement der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem Abplatzungen und Mikrorisse in den genannten Bereichen weitgehend vermieden sind.
- Das diese Aufgabe lösende Wandbauelement nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen jeweils Einrichtungen zum Halten von wenigstens einem der beiden Enden im Abstand von einer die betreffende Betonschale bildenden Schalungsfläche aufweisen.
- Durch die erfindungsgemäßen Einrichtungen lässt sich zwischen den Enden der Bolzen und der durch die Schalungsfläche gebildeten äußeren Schalenoberfläche vorteilhaft ein Bereich bilden, der problemlos Zuschlagskörner aufnehmen kann. Durch Temperaturschwankungen bedingte Abplatzungen dünner Betonschichten lassen sich so verhindern.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die genannten Einrichtungen einen gegenüber dem Bolzen im Querschnitt verringerten Abstandhalterzapfen. Vorteilhaft schiebt dieser dünne, ggf. elastische Zapfen im Weg befindliche Zuschlagskörner zur Seite, bevor er auf dem Schalungsboden aufsitzt.
- Zweckmäßig ist der Abstandhalterzapfen koaxial zur Längsachse des Bolzens angeordnet. Sein Querschnitt kann sich zu seinem freien Ende hin verringern.
- Vorzugsweise verringert sich auch der Querschnitt des Bolzens zu dem Abstandhalterzapfen hin. Zwischen dem Bolzenende und dem Schalungsboden entsteht dann ein Projektionsbereich, in den nur noch der Abstandhalterzapfen und das sich verjüngende Bolzenende hineinreicht, wobei der Ausfüllungsgrad dieses Projektionsbereiches zweckmäßig 20 bis 30 % beträgt und der restliche Raum frei bleibt.
- In einer Ausführungsform der Erfindung geht die Mantelfläche des sich im Querschnitt verringernden Bolzens knickfrei in die Mantelfläche des Abstandhalterzapfens über.
- Als zweckmäßige Länge des Abstandhalterzapfens hat sich bei einem Bolzendurchmesser von etwa 16 mm eine Länge von zwischen 4 mm und 6 mm erwiesen. Der Zapfendurchmesser liegt zweckmäßig zwischen 3 mm und 5 mm. Eine Verringerung des Zapfendurchmessers kann z.B. von 5 mm auf 3 mm am freien Ende erfolgen.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Bolzen einschließlich der genannten Einrichtungen aus Polyamid, vorzugsweise mit einem Zusatz kurzer Glasfasern von 30 % bis 50 %. So lässt sich zweckmäßig eine hohe Druck- und Schubfestigkeit in Verbindung mit einem geeigneten E-Modul erreichen. Solche Bolzen können das Eigengewicht der Außenschale allein abtragen, was zusätzlich zur Vermeidung von Rissen und Abplatzungen beiträgt. Halteeinrichtungen, insbesondere ein Aufsetzen der Außenschale fußseitig auf einen Träger, was zu Wärmebrücken führt, können entfallen.
- Die Bolzen sind zweckmäßig einstückig als Gussteil, insbesondere Spritzgussteil hergestellt. Die Oberfläche ist nicht vergütet, da die Glasfaserkorrosion nicht zum Versagen von Endlossträngen führen kann, sondern sich nur an oberflächennahen Faserpartikeln abspielt. Die Bolzen können Anformungen, insbesondere Ringvorsprünge und/oder Längsrippen aufweisen. Durch Ringvorsprünge und Längsrippen lässt sich die Schallübertragung dämpfen. Ringvorsprünge können anderseits auch zur Abdichtung von Durchgangsöffnungen für die Bolzen in einer Wärmedämmung dienen.
- Ringvorsprünge dienen als sog. WU-Kragen ferner auch zur Abdichtung im Ortbeton bei auf die Außenschale drückendem Wasser sowie zur Verlängerung des Fließweges, wenn Feuchte am Bolzen entlang wandert.
- Als weitere Anformungen kommen Noppen in Betracht, die eine besondere Anhaftung der Bolzen an den Beton ermöglichen. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind als Anformungen Ösen vorgesehen, die die genannten Halteeinrichtungen bilden können, durch welche die Bolzen bei der Herstellung der zweiten Schale im Abstand vom Schalungsboden gehalten werden können.
- Auch können die Ösen mehrerer Bolzen einen Stahl-Bewehrungsstrang aufnehmen.
- Zweckmäßig ist eine der beiden Schalen als Tragschale, die andere als Vorsatzschale ausgebildet, wobei der Abstandhalterzapfen vorzugsweise an dem in die Vorsatzschale eingebetteten Ende der Bolzen gebildet ist.
- Die oben genannte Dämmung erstreckt sich vorzugsweise durchgehend über das gesamte Wandbauelement, mit Ausnahme von Durchgangsöffnungen für die Bolzen.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein erfindungsgemäßes Wandbauelement,
- Fig. 2
- verschiedene Ausführungsbeispiele für Verbindungsbolzen eines erfindungsgemäßen Wandbauelements,
- Fig. 3
- ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Verbindungsbolzen eines erfindungsgemäßen Wandbauelements, und
- Fig. 4
- eine in Verbindung mit
Fig. 2 die Wirkung der erfindungsgemäßen Verbindungsbolzen erläuternde Darstellung. - Ein in
Fig. 1 gezeigtes Wandbauelement umfasst eine Tragschale 1 und eine zu der Tragschale 1 im Abstand angeordnete Vorsatzschale 2. Die Vorsatzschale 2 ist auf ihrer Innenseite mit einer Dämmung 3 verbunden. Zwischen der Dämmung 3 und der Tragschale 1 befindet sich eine Lage 4 aus Ortbeton, die die Tragschale 1 verstärkt. Die Tragschale 1 ist mit der Vorsatzschale 2 allein durch Bolzen 5 verbunden, die mit ihren Enden in den Beton der Trag- bzw. Vorsatzschale eingebettet sind. - In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Gesamtdicke des Wandbauelements 36 cm, die Tragschalendicke 5 cm, die Ortbetonschichtdicke 12 cm, die Vorsatzschalendicke 7 cm und die Dicke der Dämmung 12 cm. Sowohl die Tragschale 1 als auch die Vorsatzschale 2 weisen eine Stahlbewehrung auf. Die Bolzen 5 bestehen aus Polyamid, in das kurze, z.B. nur 100 µm bis 400 µm lange und etwa 10 µm dicke Glasfasern eingebettet sind, wobei der Glasfaseranteil zwischen 30 % und 50 % liegt. Die Druck- bzw. Schubfestigkeit liegt bei 200 MPa.
- Bei Randabmessungen des Wandbauelements von 3 m x 4 m sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zur Verbindung der Tragschale 1 mit der Vorsatzschale 2 insgesamt 48 Bolzen 5 vorgesehen. Die Dämmung 3 erstreckt sich bis auf Öffnungen für die Bolzen 5 durchgehend über die gesamte Fläche des Wandbauelements.
- Ein in
Fig. 3 detaillierter gezeigtes Ausführungsbeispiel für einen Bolzen 5 weist an seinem zur Einbettung in die Vorsatzschale 2 vorgesehenen Ende einen zur Bolzenlängsachse koaxialen Abstandhalterzapfen 6 auf, der von einer konischen Endfläche 7 des Bolzens 5 vorsteht und dessen Länge 5 mm und dessen Durchmesser 3 mm beträgt. An die konische Endfläche 7 schließt sich ein erster Ringvorsprung 8 an, dem im Abstand weitere unterschiedlich breite Ringvorsprünge folgen, von denen inFig. 3 die Ringvorsprünge 9,10,11,11',12 und 13 gezeigt sind. Der dünnere, jedoch einen größeren Durchmesser von etwa 30 mm aufweisende Ringvorsprung 11' liegt im Bereich später einzubringenden Tragbetons, so dass er als WU-Kragen einen Feuchtedurchtritt verhindern kann. - Die Ringbreite der frei umlaufenden Oberfläche des Ringvorsprungs 11' beträgt etwa 14 mm bei einem Bolzendurchmesser von 16 mm. Die Oberfläche kann zur Verbesserung der Verbundwirkung mit dem Tragbeton profiliert oder rau sein.
- Der Ringvorsprung 13 geht in eine konische Endfläche 14 über, die einen dem Abstandhalterzapfen 6 entsprechenden Zapfen aufweist. Zwischen den Ringstegen stehen von dem Bolzen 5 jeweils so weit wie die Ringstege einander diametral gegenüberliegende Längsrippen 15 vor, z.B. acht Rippen verteilt über den Umfang.
- Nach Aushärtung der zuerst unter Einbettung der Bolzen 5 gegossenen Vorsatzschale 2 erfolgt das Ausgießen des Betons für die Tragschale 1 auf einem Schalungsboden, wobei zuvor die Dämmung 3 auf den noch unverfestigten Schalenbeton der Vorsatzschale 2 aufgelegt wurde, so dass sie daran anhaftet. Die Bolzen 5 werden durch Öffnungen in der Dämmung 3 hindurch in den frischen Beton der Vorsatzschale eingedrückt, bis die Abstandhalterzapfen 6 mit ihrem freien Ende zur Anlage gegen den Schalungsboden kommen. Die Schubfestigkeit der Bolzen 5 reicht aus, um das Gewicht der Vorsatzschale 2 aufzunehmen, wenn diese gedreht und in den frischen Beton der Tragschale 1 gedrückt wird.
- In einer für das geschmeidige Durchstecken angepassten Ausbildung sind die Ringvorsprünge konisch, d.h. der Durchmesser des Ringvorsprungs 8 verringert sich von 16 auf 15 mm und der des Ringvorsprungs 9 von 15 auf 14 mm. Der Durchmesser der Ringvorsprünge 10 bis 13 liegt bei 14 mm.
- Wie
Fig. 2 zeigt, sorgt der Abstandhalterzapfen 6, dessen Durchmesser klein im Vergleich zum Gesamtdurchmesser D des Bolzens 5 ist, zwischen dem Bolzenende und dem Schalungsboden 16 für genügend Freiraum 17, um Zuschlagskörner 18 aufzunehmen. Ein Abplatzen von Beton auf der Außenseite der Vorsatzschale 2 wird so vermieden. Beim Einsenken der Bolzen in den noch flüssigen Beton sorgt der dünne und elastische Abstandhalterzapfen 6 für geeignete Abdrängung der Zuschlagkörner zur Seite. - Gemäß dem in
Fig. 2 in der Mitte gezeigten Ausführungsbeispiel für einen Bolzen 5 kann sich ein Abstandhalterzapfen 6a zum freien Ende hin verjüngen und am anderen Ende knickfrei unmittelbar in eine gekrümmte Mantelfläche 21 des Bolzens 5 übergehen. - Bei einer in
Fig. 2 ganz rechts gezeigten Ausführungsform ist an den Bolzen 5 eine Öse 20 angeformt, die es gestattet, die in die Vorsatzschale hineinstehenden Bolzen 5 so zu halten, dass zwischen dem Schalungsboden 16 und einer konischen Bolzenendfläche 7a ein Freiraum 19 verbleibt. - Anstelle von Ösen könnten direkt in die Bolzen eingebaute Durchgangsöffnungen für die Aufnahme von Bewehrungsstangen vorgesehen sein.
- Die Bolzen können einen Schraubgrund für einen Dübel bilden.
Claims (15)
- Wandbauelement mit zueinander im Abstand angeordneten Betonschalen (1,2) und die Betonschalen (1,2) verbindenden, mit ihren Enden in den Schalenbeton eingebetteten Bolzen (5),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bolzen (5) jeweils Einrichtungen (6;11;20) zum Halten von wenigstens einem der beiden Bolzenenden im Abstand von einer die betreffende Betonschale (2) bildenden Schalungsfläche (16) aufweisen. - Wandbauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einrichtungen (6;11;20) einen gegenüber dem Bolzen (5) im Querschnitt verringerten Abstandhalterzapfen (6) umfassen. - Wandbauelement nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abstandhalterzapfen (6) koaxial zur Längsachse des Bolzens (5) angeordnet ist. - Wandbauelement nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich der Querschnitt des Abstandhalterzapfens (6a) zu dessen freiem Ende hin verringert. - Wandbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich der Querschnitt des Bolzens (5) zu dem Abstandhalterzapfen (6) hin verringert. - Wandbauelement nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mantelfläche (21) des sich im Querschnitt verringernden Bolzens (5) knickfrei in die Mantelfläche des Abstandhalterzapfens (6a) übergeht. - Wandbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Länge des Abstandhalterzapfens (6) zwischen 4 mm und 6 mm liegt und der Zapfendurchmesser 3 mm bis 5 mm beträgt. - Wandbauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich der Zapfendurchmesser zum freien Ende hin von 5 mm auf 3 mm verringert. - Wandbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bolzen (5) einschließlich der genannten Einrichtungen (6;20) aus Polyamid, insbesondere mit einem Glasfaserzusatz von vorzugsweise 30 % bis 50 %, hergestellt sind. - Wandbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bolzen (5) einstückig als Gussteil, insbesondere Spritzgussteil, hergestellt sind. - Wandbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bolzen (5) Anformungen, insbesondere Ringvorsprünge (8-13) und/oder Längsrippen (15), aufweisen. - Wandbauelement nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Anformungen Noppen und/oder eine Öse (20) vorgesehen sind. - Wandbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine der beiden Betonschalen (1,2) als Tragschale (1) und die andere Betonschale als Vorsatzschale (2) ausgebildet ist. - Wandbauelement nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abstandhalterzapfen (6) an dem in die Vorsatzschale (2) eingebetteten Ende des Bolzens (5) gebildet ist. - Wandbauelement nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf der Vorsatzschale (2) innenseitig eine, vorzugsweise über das gesamte Wandbauelement durchgehende, Dämmung (3) angeordnet ist.
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