EP2715005A1 - Verankerungssystem zwischen betonbauteil und stahlbauteil - Google Patents

Verankerungssystem zwischen betonbauteil und stahlbauteil

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EP2715005A1
EP2715005A1 EP12729892.5A EP12729892A EP2715005A1 EP 2715005 A1 EP2715005 A1 EP 2715005A1 EP 12729892 A EP12729892 A EP 12729892A EP 2715005 A1 EP2715005 A1 EP 2715005A1
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EP
European Patent Office
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steel
anchoring system
concrete
anchor
component
Prior art date
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Application number
EP12729892.5A
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English (en)
French (fr)
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EP2715005B1 (de
Inventor
Christian KRUMB
Serge NABOISHIKOV
Marco Schippers
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Areva GmbH
Original Assignee
Areva GmbH
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Filing date
Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP2715005B1 publication Critical patent/EP2715005B1/de
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    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B5/00—Floors; Floor construction with regard to insulation; Connections specially adapted therefor
    • E04B5/16—Load-carrying floor structures wholly or partly cast or similarly formed in situ
    • E04B5/17—Floor structures partly formed in situ
    • E04B5/23—Floor structures partly formed in situ with stiffening ribs or other beam-like formations wholly or partly prefabricated
    • E04B5/29—Floor structures partly formed in situ with stiffening ribs or other beam-like formations wholly or partly prefabricated the prefabricated parts of the beams consisting wholly of metal
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/29—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures
    • E04C3/293—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures the materials being steel and concrete
    • E04C3/294—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures the materials being steel and concrete of concrete combined with a girder-like structure extending laterally outside the element
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/06—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of high bending resistance, i.e. of essentially three-dimensional extent, e.g. lattice girders
    • E04C5/065—Light-weight girders, e.g. with precast parts

Definitions

  • the invention relates to a Veran k réellessystem for forming a permanent connection between a concrete component and a steel component. It further relates to a steel-reinforced concrete structure made therewith.
  • the material concrete, and especially the variant reinforced concrete is versatile as a building material.
  • this building material is not used exclusively, but in combination with other building materials.
  • individual elements or entire assemblies of concrete or reinforced concrete and complementary elements or assemblies of a different material, such as steel, are usually produced.
  • the individual elements or modules must be connected to each other during assembly. This often involves so-called anchorages.
  • Austrian patent application AT 505 269 A1 discloses an anchoring system which has been specially designed for anchoring a concrete component to a steel beam, ie a steel component. Thereafter, a strip-shaped body of steel serves as anchoring element and has at least one recess on. With this recess, the anchoring element protrudes into the concrete component, and on the opposite side of the recess of the anchoring element this is welded to the steel beam.
  • the permissible maximum load of such anchoring is not sufficient for various applications.
  • the invention is therefore based on the object of developing a further improved and, moreover, more robust anchoring system, in particular for connecting a concrete component to a steel component.
  • An anchoring system serves to form a permanent connection between a concrete component and a steel component.
  • at least one anchoring element formed from an anchor strip is cast into the concrete component such that it projects at least partially out of the concrete component.
  • the exposed section acts as a connecting surface to the steel component and is firmly connected to this.
  • On the side of the connecting surface a number of recesses is provided on the anchor bar, which extend into the concrete component into it.
  • at least one steel strut braid is introduced as a reinforcement, wherein each recess is penetrated at the anchor bar of at least one steel strut of the braid.
  • each recess separates the connection surface into at least two spatially separated subregions.
  • each recess is incorporated as an easy-to-implement lateral recess in the anchor bar.
  • a loop formed in this way acts as a favored connection point or favored force transmission interface between the concrete component and the steel component.
  • a multiplicity of regularly arranged recesses in the manner of a row of teeth are provided. As a result, a very large number of favored connection points and a uniform distribution of the same can be realized. The transfer of forces acting on the steel component to the reinforcement and thus to the concrete component then takes place correspondingly uniformly.
  • each recess has the contour of a quadrangle or a symmetrical trapezoid.
  • profile strips with an L, T or I-shaped cross section are used as anchor strips.
  • such a cross-section requires a barb-like effect, ie an improved hold of an anchor bar in concrete, and on others it is thus possible to resort to commercially available standard profiled items for the production of the anchor bars.
  • I-, U-, double-T and Z-profile strips as starting products are suitable for the production of two anchor strips in one production process.
  • an anchoring system according to the invention is designed primarily to ensure the highest possible load limits, the anchor strips are preferably made of steel, in particular of ferritic or austenitic steel. In this context, it is therefore considered advantageous if each anchor bar materially connected to the corresponding steel component, in particular welded, is.
  • An anchoring system according to the invention is also suitable for the construction of a reactor containment vessel, a pressure vessel or a tank container due to its load capacity. According to a typical construction, these are constructed of reinforced and possibly prestressed concrete components that form the concrete shell. On the inside of this concrete jacket, a steel jacket, also referred to as a liner, of a number of steel components is provided, which ensures the tightness of the concrete jacket. With the help of anchoring according to the invention, the steel components are finally connected to the concrete components inextricably.
  • the design and construction of the anchoring of the steel containment jacket, also referred to as containment liner, of the reactor containment is of great importance.
  • high standards of anchorage are defined in various standards and guidelines.
  • the anchoring must be able to withstand the forces and stresses that occur during normal operation as well as in the event of a malfunction and at the same time prevent cracking / crack propagation in the steel jacket.
  • these requirements can be met more efficiently when the steel shell, the anchorage and the reinforced concrete work together in the depth of the anchorage.
  • the anchoring system according to the invention offers the highest degree of effectiveness in this respect.
  • the anchoring profiles are usually welded directly to the steel shell using continuous welds on both sides of the profile. Welding is usually done manually. The lengths of all In this case, weld seams add up to several kilometers in the case of a reactor containment. The manual welding work causes high costs.
  • the reinforcement layer can only be placed behind (below) the anchoring profiles. This reduces the maximum bending capacity of the reinforced concrete section.
  • the continuous anchoring profiles provide a physical barrier to the flow of concrete during the casting process between the individual profiles.
  • the anchoring system proposed here which can also be referred to as “liner shaped anchorage system”, provides a much better anchoring of the steel jacket (liner) by the specially shaped anchoring profiles provided with recesses for the reinforcement (anchor strips), which cooperate between the anchoring profiles and the reinforced concrete in the form of a true composite structure, balancing the anchoring system and increasing the efficiency of the anchoring, in particular offering the following advantages:
  • the anchoring system according to the invention allows placement of parts of the reinforcement in the space between the continuous inner webs of the anchoring profiles and thus connected to the outer joint surfaces steel shell, taking into account the minimum required concrete cover.
  • the system increases the flexural strength of the concrete cross section.
  • the recesses in the correspondingly shaped anchoring profiles prevent the formation of a continuous physical barrier obstructing the flow of concrete during the casting process.
  • the anchoring profiles used couple / integrate at least two layers of crossed reinforcement. This increases the anchoring capacity and allows to balance the capacity of the profiles and the reinforced concrete.
  • the anchoring system according to the invention with specially shaped anchoring profiles provides an efficient solution for embedding the profiles in the concrete together with an optimized interface to the reinforcement and at the same time great savings potential with regard to production costs and production times.
  • the use of this system increases the efficiency of anchoring the steel mantle. It can be used both for reactor and other containment containers and gas and liquid containers as well as for pressure vessels. Reference to an embodiment of the invention will be further described. Show it:
  • FIG. 1 is a fragmentary longitudinal section of a building, namely a reactor containment, with inventive anchoring system,
  • FIG. 2 is a profile or cross-sectional view of two commercial profile strips
  • FIG. 3 is a side view of a U-profile strip with indicated cutting line.
  • FIG. 1 shows the functional principle of an anchoring system according to the invention.
  • the longitudinal section shown in fragmentary form shows a concrete component 1, which is permanently connected by means of at least one anchor strip 2 to a steel component 3, also referred to as a liner sheet, designed in the manner of a flat steel plate.
  • a steel component 3 also referred to as a liner sheet, designed in the manner of a flat steel plate.
  • anchor strips 2 can be at a certain distance perpendicular to the plane behind each other, which does not appear from the figure.
  • a half of a steel profile strip is provided in this embodiment, which by dividing one of the in FIG. 2 and FIG. 3 standard commercial profiles 4, 5 can be produced.
  • This is preferably chosen so that as a result along both halves of a kind of row of teeth is formed by recesses or spaces separated teeth.
  • the shape of a symmetrical trapezoid was chosen as an example.
  • Both anchor strips 2 can be considered substantially equivalent. They differ only by a displacement of the row of teeth in the longitudinal direction of the groin 6.
  • 5 can be used any suitable separation method, such. Cutting, shearing, punching and related processes such as laser cutting.
  • each anchor strip 2 has a strip-like and preferably plane-of-teeth and recesses formed from the corresponding upper or lower flange of the standard profile, i. Perpendicular to the plane of projection outwardly projecting support leg 8, which rests in the final assembly state of the anchoring system in the concrete component 1 and therefore acts more or less as a barb.
  • the recesses in the transverse direction 11 are not completely guided up to the retaining foot 8, but instead there remains a narrow web 13 connected to the retaining foot.
  • a braid of steel struts 10 is incorporated as a reinforcement.
  • the mesh has several layers, which are stacked in an alternating sequence ABAB in the transverse direction 1 1 one above the other. In FIG. 1 are shown exactly four layers. However, a different, especially larger number of layers may also be advantageous.
  • the steel struts 10 assigned to a layer A are arranged parallel to one another and parallel to the longitudinal direction 6 of the anchor strip 2 and perpendicular to the steel struts 10 of a layer B which run perpendicular to the plane of the drawing.
  • the steel struts 10 are preferably connected to each other.
  • the type of connection can vary depending on the application. Particularly expedient variants are gluing, welding or wrapping with wire.
  • the steel struts 10 of two directly superimposed layers AB can also be intertwined by, for example, the perpendicular to the plane extending steel struts 10 are alternately passed above and below them immediately adjacent and extending in the longitudinal direction 6 steel struts 10.
  • each interdental space of an anchor bar 2 is formed into a kind of eyelet 12.
  • a steel strut 10 of the steel braid mesh passes through such eyelet 12, so that at this point a power transmission according to the objective is possible.
  • the interdental spaces passing steel struts 10 are respectively on the inner web 13 of the anchor bar 2.
  • Each interdental space can also be penetrated by more than one steel strut 10, or exceptionally by none, provided that at least some interstices of the anchor bar 2 are interspersed accordingly by steel struts 10. For example, if tensile forces in the transverse direction 1 1 act on the respective anchor bar 2, it is not only held in the concrete via its retaining foot 8, but is additionally anchored over the upper two layers of the steel braid.
  • the steel struts braid four layers of crossed and possibly partially intertwined steel struts 10, wherein the steel struts 10 are seen in the direction of penetration into the concrete component 1 lowest position perpendicular to the plane and under the retaining leg 8 of the anchor bar 2, parallel to the further above the interdental spaces interspersed steel struts 10 are passed over.
  • Some of the longitudinally extending to the anchor bar 2 steel struts 10 of the next higher layer can be arranged such that they are supported from above on the support foot 8 and thus do not touch the perpendicular thereto steel struts 10 of the lowermost layer directly.

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Abstract

Ein Verankerungssystem zur Ausbildung einer unlösbaren Verbindung zwischen einem Betonbauteil ( 1 ), welches eine Armierung mit mindestens einem Stahlstrebengeflecht aufweist, und einem Stahlbauteil ( 3 ), wobei zumindest ein aus einer Ankerleiste ( 2 ) gebildetes Verankerungselement derart in das Betonbauteil ( 1 ) eingegossen ist, dass mindestens eine Verbindungsfläche zumindest teilweise aus dem Betonbauteil ( 1 ) heraustritt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Belastbarkeit der Verankerung zu verbessern. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ankerleiste ( 2 ) eine Anzahl von sich zumindest teilweise in das Betonbauteil ( 1 ) hinein erstreckenden Aussparungen aufweist, die jeweils von mindestens einer Stahlstrebe ( 10 ) des Stahlstrebengeflechts durchsetzt sind.

Description

VERANKERUNGSSYSTEM ZWISCHEN BETONBAUTEIL UND STAHLBAUTEIL
Die Erfindung betrifft ein Veran kerungssystem zur Ausbildung einer unlösbaren Verbindung zwischen einem Betonbauteil und einem Stahlbauteil. Sie betrifft ferner eine damit hergestellte Stahlbeton-Stahl-Struktur.
Der Werkstoff Beton, und insbesondere die Variante Stahlbeton, ist als Baustoff vielseitig einsetzbar. In vielen Fällen wird dieser Baustoff jedoch nicht ausschließlich, sondern in Kombination mit anderen Baustoffen eingesetzt. Dabei sind üblicherweise einzelne Elemente oder ganze Baugruppen aus Beton bzw. Stahlbeton und ergänzende Elemente oder Baugruppen aus einem anderen Werkstoff, etwa Stahl, hergestellt. Die einzelnen Elemente bzw. Baugruppen müssen beim Zusammenfügen miteinander verbunden werden. Hierbei kommen häufig sogenannte Verankerungen zum Einsatz.
Aus dem Stand der Technik sind entsprechende Verankerungen oder Verankerungssysteme in diversen Variationen bekannt. Die Ausgestaltung derartiger Verankerungen bzw. Verankerungssysteme richtet sich im Wesentlichen danach, welche Werkstoffe miteinander kombiniert werden sollen und welcher Belastung eine Verankerung bzw. ein Verankerungssystem ausgesetzt sein wird.
In der österreichischen Patentanmeldung AT 505 269 A1 ist ein Verankerungssystem offenbart, welches speziell zur Verankerung eines Betonbauteils an einem Stahlträger, also einem Stahlbauteil, konzipiert wurde. Danach dient ein leistenförmiger Körper aus Stahl als Verankerungselement und weist dazu zumindest eine Ausnehmung auf. Mit dieser Ausnehmung ragt das Verankerungselement in das Betonbauteil hinein, und auf der der Ausnehmung gegenüberliegenden Seite des Verankerungselements ist dieses mit dem Stahlträger verschweißt. Die zulässige Maximalbelastung einer solchen Verankerung ist für diverse Anwendungsfälle jedoch nicht ausreichend. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein weiter verbessertes und darüber hinaus belastbareres Verankerungssystem, insbesondere zur Verbindung eines Betonbauteils mit einem Stahlbauteil, zu entwickeln.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 in erfinderischer Weise gelöst. Die Unteransprüche beinhalten teilweise zweckmäßige und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung.
Ein der Lehre dieser Erfindung entsprechendes Verankerungssystem dient zur Ausbildung einer unlösbaren Verbindung zwischen einem Betonbauteil und einem Stahlbauteil. Hierzu ist mindestens ein aus einer Ankerleiste gebildetes Ankerelement derart in das Betonbauteil eingegossen, dass dieses zumindest teilweise aus dem Betonbauteil herausragt. Das freiliegende Teilstück fungiert als Verbindungsfläche zum Stahlbauteil und ist mit diesem fest verbunden. Auf der Seite der Verbindungsfläche ist an der Ankerleiste eine Anzahl von Aussparungen vorgesehen, die sich bis in das Betonbauteil hinein erstrecken. In jenes Betonbauteil ist mindestens ein Stahlstrebengeflecht als Armierung eingebracht, wobei jede Aussparung an der Ankerleiste von mindestens einer Stahlstrebe des Geflechts durchsetzt wird. Auf diese Weise werden Kräfte, die auf das Stahlbauteil wirken, über das Ankerelement auf die Armierung des Betonbauteils übertragen. Die angreifenden Kräfte wirken somit weniger lokal und können dementsprechend vom Betonbauteil besser absorbiert werden. Damit ist die Verankerungskapazität, insbesondere gegenüber Zugbelastung, im Vergleich zu anderen Verankerungssystemen deutlich erhöht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform separiert jede Aussparung die Verbindungsfläche in mindestens zwei räumlich voneinander getrennte Teilbereiche. Bei der Fertigung der Ankerleiste wird somit eine jede Aussparung als einfach zu realisierende seitliche Einbuchtung in die Ankerleiste eingearbeitet. Durch das Verbinden von Ankerleiste und Stahlbauteil im Rahmen der Herstellung wird eine jede Aussparung dann zu einer Art Öse ergänzt, durch welche mindestens eine Stahlstrebe des Stahlstrebengeflechts hindurchgreift. Eine so ausgebildete Öse wirkt quasi als favorisierter Verknüpfungspunkt oder favorisierte Kraftübertragungsschnittstelle zwischen Betonbauteil und Stahlbauteil. ln einer zweckmäßigen Weiterentwicklung ist eine Vielzahl von regelmäßig angeordneten Aussparungen nach Art einer Zahnreihe vorgesehen. Hierdurch kann eine sehr große Anzahl von favorisierten Verknüpfungspunkten und eine gleichmäßige Verteilung der selbigen realisiert werden. Entsprechend gleichmäßig erfolgt dann auch die Übertragung von auf das Stahlbauteil wirkenden Kräften auf die Armierung und damit auf das Betonbauteil.
Bevorzugt wird weiter eine Ausführung der Ankerleisten, bei der eine jede Aussparung die Kontur eines Viereckes oder eines symmetrischen Trapezes aufweist. Diese Formen begünstigen unter anderem eine sehr einfache und damit ökonomisch effiziente Herstellung der Ankerleisten.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn als Ankerleisten Profilleisten mit einem L-, T- oder I-förmigen Querschnitt zu Einsatz kommen. Zum einen bedingt ein derartiger Querschnitt einen widerhakenähnlichen Effekt, also einen verbesserten Halt einer Ankerleiste im Beton, und zu anderen ist es so möglich, bei den Ausgangsprodukten für die Fertigung der Ankerleisten auf handelsübliche Standardprofilware zurückzugreifen. I-, U-, Doppel- T- und Z-Profilleisten als Ausgangsprodukte eignen sich darüber hinaus zur Herstellung zweier Ankerleisten in einem Fertigungsprozess. Durch einen in Leistenlängsrichtung verlaufenden Schnitt mittig durch eine solche Profilleiste mit einem Schnittmuster entsprechend einer Zahnreihe mit viereckigen oder trapezförmigen Zähnen entstehen stets zwei gleichartige Ankerleisten mit zueinander komplementärem, in Leistenlängsrichtung gegeneinander versetztem Schnittmuster.
Da ein erfindungsgemäßes Verankerungssystem vor allem zur Gewährleistung möglichst hoher Belastungsgrenzen konzipiert ist, sind die Ankerleisten vorzugsweise aus Stahl, insbesondere aus ferritischem oder austenitischem Stahl gefertigt. In diesem Kontext wird es dementsprechend als vorteilhaft angesehen, wenn eine jede Ankerleiste stoffschlüssig mit dem entsprechenden Stahlbauteil verbunden, insbesondere verschweißt, ist. Ein erfindungsgemäßes Verankerungssystenn eignet sich aufgrund seiner Belastbarkeit auch für den Bau eines Reaktorsicherheitsbehälters, eines Druckbehälters oder eines Tankbehälters. Gemäß einer typischen Bauweise sind diese aus armierten und ggf. vorgespannten Betonbauteilen aufgebaut, die den Betonmantel bilden. Auf der Innenseite dieses Betonmantels ist ein auch als Liner bezeichneter Stahlmantel aus einer Anzahl von Stahlbauteilen vorgesehen, der die Dichtheit des Betonmantels sicherstellt. Mit Hilfe von erfindungsgemäßen Verankerungen sind die Stahlbauteile schließlich mit den Betonbauteilen unlösbar verbunden.
Gerade für die Sicherheitsanforderungen eines Reaktorsicherheitsbehälters (Containment) ist das Design und die Konstruktion der Verankerung des auch als Containment Liner bezeichneten Stahlmantels des Reaktorsicherheitsbehälters von großer Bedeutung. Hinsichtlich der zulässigen Spannungen und Steifigkeiten werden in verschiedenen Normen und Richtlinien hohe Anforderungen an die Verankerung definiert. Die Verankerung muss sowohl den im Normalbetrieb als auch den beim Störfall auftreten Kräften und Belastungen standhalten sowie gleichzeitig eine Rissausbildung / Rissausbreitung im Stahlmantel verhindern. Wie nunmehr erkannt wurde, lassen sich diese Anforderungen effizienter erfüllen, wenn der Stahlmantel, die Verankerung sowie der armierte Beton in der Tiefe der Verankerung zusammenarbeiten. Das erfindungsgemäße Verankerungssystem bietet in dieser Hinsicht ein Höchstmaß an Effektivität.
Um dies besser zu verstehen, sei an dieser Stelle noch einmal kurz auf die bislang gebräuchlichen Verankerungssysteme eingegangen:
Die Auslegung und Konstruktion bisher verwendeter Systeme für die Verankerung des Stahlmantels basieren in der Regel auf der Verwendung von L-, T- oder Z-Standard- Profilen, die in un modifizierter Form direkt in den Beton eingegossen und an den Stahlmantel angeschweißt werden. Diese Systeme weisen die im Nachfolgenden beschriebenen Nachteile auf:
1 . Die Verankerungsprofile werden üblicherweise unter Verwendung durchgängiger Schweißnähte auf beiden Seiten des Profils direkt an den Stahlmantel angeschweißt. Das Schweißen hierbei erfolgt üblicherweise manuell. Die Längen aller Schweißnähte addieren sich hierbei im Falle eines Reaktor-Contain-ments auf mehrere Kilometer. Die manuellen Schweißarbeiten verursachen hierbei hohe Kosten.
2. Die Tiefe (Profilhöhe) des Verankerungsprofils liegt üblicherweise über 70 mm und damit über dem Minimum der erforderlichen Dicke der Betonabdeckung (= 30-40 mm). Die Bewehrungsschicht kann nur hinter (unter) den Verankerungsprofilen platziert werden. Hierdurch verringert sich die maximale Biegekapazität des bewehrten Betonquerschnitts.
3. Die durchgängigen Verankerungsprofile stellen eine physikalische Barriere für den Fluss des Betons während des Gießvorgangs zwischen den einzelnen Profilen dar.
4. Die Verankerungsprofile sind nur in der Auftragsschicht des Betons eingebettet ohne Schnittstelle zu der Bewehrung. Hierdurch wird die Belastungsfähigkeit der Verankerung hinsichtlich normaler und transversaler Schubspannung auf diejenige des eingebetteten Betons reduziert. Ergebnisse aus zahlreichen Versuchen zeigen, dass ein Versagen des Betons vor dem Versagen der Verankerungsprofile eintritt.
Das hier vorgeschlagene Verankerungssystem, das auch als„Liner Shaped Anchorage System" bezeichnet werden kann, liefert eine weitaus bessere Verankerung des Stahlmantels (Liner) durch die speziell geformten, mit Ausnehmungen für die Bewehrung versehenen Verankerungsprofile (Ankerleisten), die eine Zusammenarbeit zwischen den Verankerungsprofilen und dem bewehrten Beton nach Art einer echten Verbundbauweise (Composite Structure) ermöglichen. Es balanciert das Verankerungssystem und erhöht die Effizienz der Verankerung. Es bietet insbesondere die nachfolgend aufgelisteten Vorteile:
1 . Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verankerungssystems kann infolge der regelmäßig unterbrochenen und somit verkürzten Verbindungsflächen ohne relevante Schwächung der Ankerleisten-Liner-Verbindung eine Reduzierung der benötigten Schweißnahtlängen um den Faktor 3 oder größer erreicht werden. Gleichzeitig wird eine Verringerung der bisher benötigten Zeit für die Vormontage eines Fertigteils des Stahlmantels als auch eine Senkung der Kosten für
Schweißarbeiten erreicht. Diese Ersparnisse überwiegen den Aufwand für den Zuschnitt der Ausgangsprofile deutlich.
2. Das erfindungsgemäße Verankerungssystem ermöglicht eine Platzierung von Teilen der Bewehrung im Zwischenraum zwischen den durchgehenden Innenstegen der Verankerungsprofile und dem damit an den äußeren Verbindungsflächen verbundenen Stahlmantel unter Berücksichtigung der minimal geforderten Betonabdeckung. Zudem erhöht das System die Biegefestigkeit des Betonquerschnittes.
3. Durch die Aussparungen in den entsprechend geformten Verankerungsprofilen wird verhindert, dass eine durchgehende physikalische Barriere entsteht, die den Fluss des Betons während des Gießvorgangs behindert.
4. Die verwendeten Verankerungsprofile koppeln / integrieren mindestens zwei Lagen gekreuzter Bewehrung. Dies erhöht die Verankerungskapazität und erlaubt es, eine Balance zwischen der Kapazität der Profile und dem Stahlbeton zu erreichen.
5. Die Integration der Verankerungsprofile in Verbindung mit der Bewehrung ergibt eine höhere Stabilität des Stahlmantels während des Betongusses.
Zusammengefasst bietet das erfindungsgemäße Verankerungssystem mit speziell geformten Verankerungsprofilen eine effiziente Lösung für die Einbettung der Profile in den Beton zusammen mit einer optimierten Schnittstelle zu der Bewehrung und mit gleichzeitig großem Einsparungspotential hinsichtlich der Herstellungskosten und Herstellungszeiten. Zudem wird durch die Verwendung dieses Systems die Effizienz der Verankerung des Stahlmantels erhöht. Es kann sowohl für Reaktor- und sonstige Sicherheitsbehälter (Containments) und Gas- und Flüssigkeitsbehälter als auch für Druckbehälter angewandt werden. Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung weiter beschrieben. Es zeigen:
FIG. 1 einen ausschnittsweise dargestellten Längsschnitt eines Bauwerkes, nämlich eines Reaktor-Containments, mit erfindungsgemäßem Verankerungssystem,
FIG. 2 eine Profil- bzw. Querschnittsansicht zweier handelsüblicher Profilleisten, und
FIG. 3 eine Seitenansicht einer U-Profilleiste mit angedeuteter Schnittlinie.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In FIG. 1 ist das Funktionsprinzip eines erfindungsgemäßen Verankerungssystems erkennbar. Der darin ausschnittsweise dargestellte Längsschnitt zeigt ein Betonbauteil 1 , welches mit Hilfe mindestens einer Ankerleiste 2 unlösbar mit einem auch als Liner- blech bezeichneten, nach Art einer flachen Stahlplatte ausgeführten Stahlbauteil 3 verbunden ist. Mehrere derartiger Ankerleisten 2 können in gewissem Abstand senkrecht zur Zeichenebene hintereinander liegen, was aus der Figur jedoch nicht hervorgeht.
Als Ankerleiste 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Hälfte einer Stahlprofilleiste vorgesehen, welche durch Zweiteilung eines der in FIG. 2 und FIG. 3 gezeigten handelsüblichen Standardprofile 4, 5 hergestellt werden kann. Hierbei erfolgt eine Durchtrennung des entsprechenden Standardprofils 4, 5 entlang einer im Wesentlichen in Leistenlängsrichtung 6 verlaufenden Schnittlinie 7. Diese wird vorzugsweise so gewählt, dass als Folge entlang beider Hälften eine Art Zahnreihe mit durch Aussparungen bzw. Zwischenräume voneinander getrennten Zähnen ausgebildet ist. Sowohl für die Zähne als auch für die Zahnzwischenräume der Zahnreihe wurde exemplarisch die Form eines symmetrischen Trapezes gewählt. Dadurch ist es möglich, mit nur einem Arbeitsschritt gleich zwei nutzbare Ankerleisten 2 zu fertigen. Beide Ankerleisten 2 können im Wesentlichen als gleichwertig angesehen werden. Sie unterscheiden sich lediglich durch eine Verschiebung der Zahnreihe in Leistenlängsrichtung 6. Zur Trennung der Stan- dardprofile 4, 5 kann jedes geeignete Trennverfahren zum Einsatz kommen, wie z. B. Schneiden, Scheren, Stanzen und verwandte Verfahren wie etwa Laserschneiden.
Aufgrund der Verwendung von Standardprofilen 4, 5 bei der Produktion weist jede Ankerleiste 2 einen aus dem entsprechenden Ober- oder Untergurt des Standardprofils gebildeten, leistenartigen und vorzugsweise aus der Ebene der Zähne und Aussparungen, d.h. senkrecht zur Zeichenebene nach außen überstehenden Haltefuß 8 auf, der im Montageendzustand des Verankerungssystems im Betonbauteil 1 mit einliegt und daher quasi als Widerhaken fungiert. Zur Erhöhung der Stabilität und Verwindungsstei- figkeit der Ankerleiste 2 sind die Aussparungen in Querrichtung 1 1 nicht ganz bis an den Haltefuß 8 heran geführt, sondern es verbleibt jeweils ein mit dem Haltefuß verbundener schmaler Steg 13.
Neben dem Haltefuß 8 ist auch der Großteil des übrigen An kerleisten körpers im Montageendzustand vom Beton des Betonbauteils 1 umspritzt bzw. umgössen. Nur die äußeren Enden der Zahnreihenzähne, also die Zahnkronen 9, ragen aus dem Betonbauteil 1 heraus. Die freiliegenden Zahnkronen 9 dienen beim erfindungsgemäßen Verankerungssystem als Teilstücke einer Verbindungsfläche. Durch Verschweißen, Verlöten oder Verkleben wird im Rahmen des Herstellungsprozesses an den Teilstücken der Verbindungsfläche jeweils eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Ankerleiste 2 und Stahlbauteil 3 ausgebildet. Bevorzugt werden dazu beidseitig, an den Stoßkanten von Ankerleiste 2 und Stahlbauteil 3, Schweißnähte angebracht. Aufgrund der Aussparrungen zwischen den Zähnen beträgt die Gesamtlänge der Verbindungsfläche 9 in Längsrichtung 6 nur rund 1/3 der Gesamtlänge der Ankerleiste 2.
In das Betonbauteil 1 des Ausführungsbeispiels ist ein Geflecht aus Stahlstreben 10 als Armierung eingearbeitet. Das Geflecht weist mehrere Lagen auf, die in alternierender Abfolge ABAB in Querrichtung 1 1 übereinander gestapelt sind. In FIG. 1 sind genau vier Lagen dargestellt. Eine abweichende, insbesondere größere Anzahl von Lagen kann jedoch ebenfalls vorteilhaft sein. Die einer Lage A zugeordneten Stahlstreben 10 sind parallel zueinander und parallel zur Längsrichtung 6 der Ankerleiste 2 und senkrecht zu den Stahlstreben 10 einer Lage B angeordnet, welche senkrecht zur Zeichenebene verlaufen. Als Folge zeigt sich dem Betrachter bei einer Aufsicht auf die Armierung, sofern diese entsprechend einer Explosionsdarstellung frei zu sehen ist, in Querrichtung 1 1 ein Karomuster. An den Berührungspunkten der Stahlstreben 10 zweier direkt übereinanderliegender Lagen sind die Stahlstreben 10 vorzugsweise miteinander verbunden. Die Art der Verbindung kann dabei je nach Anwendungsfall variieren. Besonders zweckmäßige Varianten sind Kleben, Schweißen oder eine Umwickelung mit Draht. Die Stahlstreben 10 zweier direkt übereinanderliegender Lagen AB, ggf. auch weiterer Lagen, können auch miteinander verflochten sein, indem beispielsweise die senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Stahlstreben 10 abwechselnd oberhalb und unterhalb der ihnen unmittelbar benachbarten und in Längsrichtung 6 verlaufenden Stahlstreben 10 vorbeigeführt sind.
Wesentlich für das erfindungsgemäße Verankerungssystem ist die Einarbeitung des Verankerungselementes, in diesem Fall der Ankerleiste 2, in das als Armierung für das Betonbauteil 1 dienende Stahlstrebengeflecht derart, dass eine Krafteinwirkung auf das Stahlbauteil 3 über das Verankerungselement an die Armierung übertragen wird. Angreifende Kräfte wirken somit weniger lokal und können dementsprechend vom Betonbauteil besser absorbiert werden. Durch das Verbinden von Ankerleiste 2 und Stahlbauteil 3 im Rahmen der Herstellung wird ein jeder Zahnzwischenraum einer Ankerleiste 2 zu einer Art Öse 12 ausgebildet. Jeweils eine Stahlstrebe 10 des Stahlstrebengeflechts durchgreift eine solche Öse 12, so dass an dieser Stelle eine Kraftübertragung gemäß Zielsetzung möglich ist. Vorzugsweise liegen die die Zahnzwischenräume durchsetzenden Stahlstreben 10 jeweils an dem inneren Steg 13 der Ankerleiste 2 an. Jeder Zahnzwischenraum kann auch von mehr als einer Stahlstrebe 10 durchsetzt sein, oder ausnahmsweise von keiner, sofern zumindest einige Zwischenräume der Ankerleiste 2 entsprechend von Stahlstreben 10 durchsetzt sind. Falls beispielsweise Zugkräfte in Querrichtung 1 1 auf die jeweilige Ankerleiste 2 wirken, so wird diese nicht nur über ihren Haltefuß 8 im Beton festgehalten, sondern ist zusätzlich über die oberen beiden Lagen des Stahlstrebengeflechts verankert.
Im Ausführungsbeispiel gemäß FIG. 1 weist das Stahlstrebengeflecht vier Lagen gekreuzter und gegebenenfalls teilweise miteinander verflochtener Stahlstreben 10 auf, wobei die Stahlstreben 10 der in Eindringrichtung in das Betonbauteil 1 gesehen untersten Lage senkrecht zur Zeichenebene stehen und unter dem Haltefuß 8 der Anker- leiste 2, parallel zu den weiter oben die Zahnzwischenräume durchsetzenden Stahlstreben 10 vorbei geführt sind. Einige der längs zur Ankerleiste 2 verlaufenden Stahlstreben 10 der nächst höheren Lage können dabei derart angeordnet sein, dass sie sich von oben auf dem Haltefuß 8 abstützen und somit die senkrecht dazu verlaufenden Stahlstreben 10 der untersten Lage nicht direkt berühren.
Bezugszeichenliste Betonbauteil
Ankerleiste
Stahlbauteil
Standardprofil
Standardprofil
Leistenlängsrichtung
Schnittlinie
Haltefuß
Zahnkrone
Querstrebe
Querrichtung
Öse
Steg

Claims

Ansprüche
1 . Verankerungssystenn zur Ausbildung einer unlösbaren Verbindung zwischen s einem Betonbauteil (1 ), welches eine Armierung (10) mit mindestens einem
Stahlstrebengeflecht aufweist, und einem Stahlbauteil (3), wobei zumindest ein aus einer Ankerleiste (2) gebildetes Verankerungselement derart in das Betonbauteil (1 ) eingegossen ist, dass mindestens eine Verbindungsfläche der Ankerleise (2) zumindest teilweise aus dem Betonbauteil (1 ) heraustritt, wobei dieo Ankerleiste (2) eine Anzahl von sich zumindest teilweise in das Betonbauteil (1 ) hinein erstreckenden Aussparungen aufweist, die jeweils von mindestens einer Stahlstrebe (10) des Stahlstrebengeflechts durchsetzt sind.
2. Verankerungssystem nach Anspruch 1 , wobei die jeweilige Aussparung die
5 Verbindungsfläche der Ankerleiste (2) in räumlich voneinander getrennte Teilbereiche separiert.
3. Verankerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei für die Ankerleiste (2) eine regelmäßige Anordnung der Aussparungen nach Art einer Zahnreihe vorgesehen0 ist.
4. Verankerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Aussparungen jeweils eine viereckförmige Kontur besitzen.
5 5. Verankerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Aussparungen jeweils die Kontur eines symmetrischen Trapezes aufweisen.
6. Verankerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ankerleiste (2) aus einer Profilleiste mit einem L-, T-, Doppel-T-, I-, U- oder Z-förmigeno Querschnitt heraus geschnitten ist.
7. Verankerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Ankerleiste (2) aus Stahl, insbesondere ferritischem oder austenitischem Stahl, gefertigt ist.
8. Verankerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die jeweilige
Ankerleiste (2) an ihrer Verbindungsfläche stoffschlüssig mit einem der Stahlbauteile (3) verbunden, insbesondere verschweißt, ist.
5 9. Verankerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten und vorzugsweise parallel zueinander ausgerichteten Ankerleisten (2).
10. Verankerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Stahlbauteil o (3) eine Stahlplatte ist.
1 1 . Verankerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Stahlstrebengeflecht mindestens vier Lagen gekreuzter und vorzugsweise teilweise miteinander verflochtener Stahlstreben (10) aufweist, wobei die Stahlstreben (10) s der in Eindringrichtung in das Betonbauteil (1 ) gesehen untersten Lage unter den
Ankerleisten (2) vorbei geführt sind.
12. Kombinierte Stahlbeton-Stahl-Struktur mit einem eine Anzahl von armierten
Betonbauteilen (1 ) umfassenden Stahlbetonmantel und mit einem eine Anzahl
!o von Stahlbauteilen (3) umfassenden Stahlmantel, wobei die Stahlbauteile (3) mit
Hilfe eines Verankerungssystems nach einem der vorherigen Ansprüche mit den Betonbauteilen (1 ) verbunden sind.
13. Kombinierte Stahlbeton-Stahl-Struktur nach Anspruch 12 aus der Gruppe umfas- B send Reaktorsicherheitsbehälter, Druckbehälter, Gas- und Flüssigkeitstank.
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