EP3228773A1

EP3228773A1 - Bewehrungselement

Info

Publication number: EP3228773A1
Application number: EP17165382.7A
Authority: EP
Inventors: Daniel Hagmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2017-04-06
Publication date: 2017-10-11
Also published as: DE102016106290A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verstärkungselement (10), insbesondere Bewehrungselement zur Einlage und Lagefixierung von mindestens einem linienartigen Element (14), in Böden, Wänden, Decken und / oder Trägern von Bauwerken. Es wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement mindestens ein Quersegment (22) umfasst, das aus mindestens zwei, gegeneinander um einen Winkel ± geneigte Fachwerkstreben (24) und mindestens einer Tragstrebe (26) besteht, die miteinander verbunden sind und in einer Querebene angeordnet sind, sowie mindestens zwei horizontale Längsstreben (28) umfasst, die orthogonal zum Quersegment angeordnet und mit diesem verbunden sind, wobei die Längsstreben auf eine bestehende Grundbewehrungslage (32) auflegbar sind, so dass das Quersegment in einer beliebigen Orientierung auf der Grundbewehrungslage (32) ausrichtbar ist und das Quersegment (22) nicht durch die Grundbewehrungslage (32) hindurchgreift, und mindestens ein linienartiges Element (14) zwischen den Fachwerkstreben (24) des Quersegments (22) einlegbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verschlusselement, eine Stapelkonfiguration sowie ein System zur Schubverstärkung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verstärkungselement, insbesondere Bewehrungselement zur Einlage und Lagefixierung von linienartigen Elementen wie Leitungen und / oder Rohren in Böden, Wänden, Decken und / oder Trägern von Bauwerken.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verschlusselement und eine Kombination eines Verstärkungselements mit einem Verschlusselement sowie ein System zur Schubverstärkung von Böden, Wänden, Decken und / oder Trägern.

STAND DER TECHNIK

Bauelemente in Betonbauweise, insbesondere Böden, Wänden, Decken und / oder Trägern übernehmen nicht nur statische Funktionen, sondern dienen ebenso zur Aufnahme verschiedener linienartiger Einlagen, wie Rohre für Lüftung und / oder Sanitär, Elektroleitungen oder sonstige Leitungen.
Hierbei nimmt die Anzahl derartiger linienartiger Einlagen nach wie vor stetig zu. Folglich wird die statische Tragfähigkeit der konventionell bewehrten Betondecken oder -böden durch derartige Einlagen stark beeinflusst. Dies betrifft insbesondere die Schubtragfähigkeit im Bereich der linienförmigen Einlagen. Je größer die Aussparungen durch derartige Einlagen sind, desto mehr verringert sich die Tragfähigkeit des Bauteilquerschnitts, sodass das Betonbauteil nicht mehr als homogen betrachtet werden kann.
Laut Normenwerk, insbesondere des Schweizerischen Ingenieur- und Architektenvereins SIA sowie der europaweiten Regeln nach Eurocode wie EC 2 bzw. EN 1992-1-1:2004 + AC:2010, sind Grenzdurchmesser für derartige linienartige Einlagen definiert, ab welchen zusätzliche Bewehrung einzubringen ist.
So heißt es beispielsweise in der SIA 262:2013, Abschnitt 5.3.3 "Konstruktive Durchbildung Platten", Unterabschnitt 5.5.3.6: "Beidseitig von einbetonierten Leitungen, Leitungsbündeln und Deckeneinlagen mit bedeutenden Abmessungen gemäß Ziffer 4.3.3.2.1. und 4.3.3.2.8 wird empfohlen, eine Querkraftbewehrung anzuordnen". Die Gestaltung einer Querkraftbewehrung in der Umgebung der linienförmigen Einlagen ist wesentlich für das Tragverhalten des Bauwerks. Durch die linienartigen Einlagen verändert sich das Deformations- und Tragverhalten eines Bauteils, was bis zum Versagen desselben führen kann. Die angenommenen, homogenen statischen Berechnungsannahmen, insbesondere auch für den Erdbebenfall, sind nicht mehr realistisch. Mit einer entsprechend ausgebildeten Querkraftbewehrung kann der Querkraftwiderstand und somit die Homogenität eines Betonquerschnitts bei Böden, Wänden, Decken und / oder Trägern wieder hergestellt werden. Die sich aus der Schubbemessung ergebenden Zugkräfte sollen durch eine entsprechende Bewehrung wirksam aufgenommen werden. Als Querkraftbewehrung, auch Schubbewehrung, können beispielsweise Schrägstäbe oder vertikale oder geneigte Bügel eingesetzt werden.
Aus dem Stand der Technik sind Bewehrungselemente bekannt, die auf bestehende Grundbewehrungslagen aufbringbar und fixierbar sind.
So offenbart die DE 69 484 93 ein vorfertigbares Bewehrungselement für Balken, das aus einem äußeren Bügelkorb und einem einschiebbaren inneren Bewehrungskorb aufgebaut ist. Der Bügelkorb besteht aus einzelnen Bügeln, die mit Längsbewehrungsstäben zu einem Korb verschweißt werden. Der innere Bewehrungskorb besteht aus der Längsbewehrung, die durch Verbindungsstäbe zu mattenartigen Bewehrungslagen zusammengefügt werden und durch anschließendes Biegen der Verbindungsstäbe an die Geometrie des Bügelkorbs angepasst und eingeschoben werden kann.
In der EP 0 132 254 B1 wird ein Bewehrungskorb für räumliche Bewehrungen von Stahlbetonbauteilen offenbart. Der Bewehrungskorb wird aus mehreren Bügeln gebildet, die jeweils an den gegenüberliegenden Eckbereichen durch jeweils einen Längsbewehrungsstab miteinander verbunden sind. Die Bügel können einen runden, quadratischen, rechteckigen oder auch dreieckigen Umfang ausbilden. Mehrere derartige Körbe können vorgefertigt und zum Transport ineinander gestapelt werden.
Die DE 2229 093 zeigt ein Montageelement für eine Bewehrung oder ein Bewehrungselement im Stahlbetonbau. Das Montageelement umfasst Führungen, in welche die Bewehrungsstäbe lösbar eingelegt und mit Rödeldraht oder durch Umbiegen der Endbereiche der Führungen fixierbar sind. Die Führungen können aus zwei parallelen Stäben bestehen, welche durch mindestens einen quer dazu angeordneten Längsstab fixiert sind. Mehrere, derartige parallele Stäbe können nebeneinander angeordnet werden und eine Art Matte ausbilden. Diese Matte kann zur Ausbildung einer gleichmäßigen Längsbewehrungslage einer Platte oder dergleichen verwendet werden.
In der WO 2014/006453 A1 wird eine Fixierung für Einbauteile in Bewehrungen offenbart. Die Fixierung erfolgt mit Hilfe eines Einbauteils, das mindestens vier Fixierstäbe umfasst und die über eine Traverse in Form eines Querstabes miteinander verbunden sind. In dieses Einbauteil wird ein zweites, winklig ausgestaltetes Einbauteil seitlich zwischen die Fixierstäbe eingeschoben und kann anschließend mit Rödeldraht lagegesichert werden. Diese Konstruktion aus den beiden Einbauteilen kann in eine bestehende Grundbewehrung einer Decke eingelegt werden, wobei Bereiche des winkligen Einbauteils die bestehende Bewehrungslage in Richtung der Betondeckung durchstoßen. Durch diese Bereiche der Überlappung zwischen winkligem Einbauteil und Grundbewehrung ist ein derartiges Einbauelement immer an die Orientierung der Bewehrungsstäbe der Grundbewehrung gekoppelt. Mittig in dieses winklige Einbauteil können Rohreinlagen oder Leitungen eingelegt werden, wobei diese Rohreinlagen oder Leitungen folglich immer parallel zu den Bewehrungsstäben der Grundbewehrung verlegt werden müssen. Eine Bewehrung zum Einbringen von Rohren oder Leitungen in Betonbauelemente wird nicht offenbart.
Die Veröffentlichung "Einlagen in Betondecken" der Fa. BASYS AG, die zur vorgenannten WO2014/006453 A1 gattungsgleich ist, zeigt eine Schubbewehrung für Einlagen wie Lüftungs- und Elektrorohre in Betondecken. Diese ist einteilig und kann auch zweiteilig ausgebildet sein, bestehend aus einem Fußteil und einem Deckteil. Das Fußteil besitzt zwei parallel orientierte Bewehrungsstäbe, die v-förmig angeordnet und an ihren Enden derart verbunden sind, dass ein durchgehender gebogener Bewehrungsstab diese doppelte v-Form ausbildet. Das Deckteil besitzt die gleiche Grundform wie das Fußteil und wird in einer horizontal gespiegelten Lage auf das Fußteil aufgesteckt. Die Schubbewehrung wird in der Grundbewehrung derart verlegt, dass der Scheitelpunkt des Fußteils nicht im Bereich der Bewehrungsstäbe der Grundbewehrung aufliegt, sondern durch die Zwischenräume der Grundbewehrung hindurch ragt. Etwas beabstandet zum Scheitel der v-förmigen Bewehrungsstäbe sind daher an dem Fußteil Quer- und Längsbewehrungsstäbe angeschweißt, sodass die Schubbewehrung nicht komplett durch die Grundbewehrungslage hindurchgreift. Die Schubbewehrung ist demnach in ihrer Orientierung an die Grundbewehrung fest gekoppelt und muss nach dieser ausgerichtet werden, eine flexible freie Ausrichtung eines Verlaufs einer Leitung oder eines Rohres in einer Betondecke oder Wand ist mit diesem System nicht möglich.
Sowohl in der WO2014/006453 A1 als auch in der Veröffentlichung "Einlagen in Betondecken" der Fa. BASYS AG weist die Schubbewehrung V-förmige "Flügel" auf, deren Totpunkte, d.h. Endbereich, in denen die beiden V-Streben miteinander verbunden sind, weder an eine obere noch an eine untere Bewehrungsmatte anschließbar sind, und somit nicht fixiert im abzugießenden Beton liegen. Aufgrund mechanischer Belastungen ist deren Lage statisch unbestimmt und durch unbeabsichtigte Hebelkräfte auf die "Flügel" besteht die Gefahr, dass die Position und Ausrichtung der Schubbewehrung ungewünscht verändert wird. Zudem sind eine Vielzahl dieser Schubbewehrungen zur Verlegung von Rohren oder Leitungen notwendig, die jeweils einzeln ausgerichtet werden müssen, wodurch ein hoher Montage- und Zeitaufwand notwendig wird. Die dargestellte Konstruktion ist darüber hinaus komplex und entsprechend teuer, wobei die Gefahr besteht, dass zuviele oder zuwenige dieser Schubbewehrungselemente eingesetzt werden, und somit eine zu teure oder mechanisch ungenügende Bewehrung gegeben ist.
Die WO 99/27 210 A1 offenbart eine fachwerkartige Bewehrungsmatte und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die einzelnen Querstäbe sind dabei trapezförmig ausgebildet, wobei alle Querstäbe parallel angeordnet sind und die gleiche Geometrie aufweisen, sodass die Bewehrungsmatte eine Art Wellenform bzw. Mäanderform ausbildet. Die mäanderförmige Bewehrung kann aus einer ebenen Bewehrungsmatte hergestellt werden. Eine Nutzung zum Einlegen von Rohren oder Leitungen ist nicht offenbart.
In der DE 295 04 851 U1 wird ein Bewehrungselement für Unterzüge und Ständer für Stahlbetonbauten offenbart. Dabei wird eine Art Bewehrungsmatte mit orthogonal zueinander angeordneten Längs- und Querstäben verschweißt, die anschließend zu einer Korbform gebogen wird. Für den Transport können die einzelnen Elemente ineinander gestapelt transportiert werden. Zwei derartige Korbformen können gespiegelt zueinander ineinander verschachtelt werden und eine Ständer oder Unterzugbewehrung ausbilden. Das Bewehrungselement wird zur Bewehrung für Ständer oder Unterzüge betrachtet, eine Einbringung von Leitungen oder Rohren ist nicht angedacht.
Die DE 26 26 693 A1 beschreibt eine Bewehrung für Metallrohre, die als Unterwasserrohre eingesetzt werden. Die Stahlbetonumhüllung dient dabei als Korrosionsschutz. Dabei wird bei einer bestehenden Bewehrungsmatte zumindest jede zweite Maschenreihe derart verformt, dass Abstandshalter aus den verformten Stäben entstehen. Die Bewehrungsmatte kann anschließend um das Metallrohr gewickelt werden, wobei die Abstandshalter für einen konstanten Abstand zwischen der Rohroberfläche und der Bewehrung Sorge trägt. Ein Einlegen von Leitungen in diese verformten Maschen der Bewehrungsmatte ist nicht vorgesehen. Die AT 244 557 B zeigt einen fachwerkartigen Bewehrungskorb für Betondecken oder Ähnliches, bei welchem die Längs- und Querstäbe aus Stahl mit unterschiedlich hoher Güte ausgebildet sind. Die Längsstäbe sind dabei aus Stahl mit hoher Güte hergestellt, sodass die Längsstäbe eine hohe Zugfestigkeit aufweisen und demnach hohe Lasten abtragen können. Dabei können Bewehrungskörbe mit derartigen Längs- und Querstäben aus geschweißten Bewehrungsmatten mit rechtwinkligen Maschen gefertigt werden und zu v-, u- oder m-förmigen Bewehrungskörben geformt werden. Dabei sind die gebogenen Querstäbe alle auf der Außen- oder Innenseite des Bewehrungskorbes angeordnet. Ein Einbringen oder Lagefixieren von Leitungen oder Ähnlichem in diesen Bewehrungskorb wird nicht erwähnt.
In der DE 12 96 322 A ist eine biegesteife Bewehrung für Betonelemente wie vorgefertigte Deckenplatten offenbart. Als Ausgangsform dient eine ebene Baustahlmatte, bei der die Längs- und Querstäbe nicht in einem 90° Winkel zueinander verlaufen, sondern rautenförmige Zwischenräume aufweisen. Aus dieser werden einzelne Streifen ausgetrennt und durch Verformen der Längsstäbe zu einer v-Form ein räumliches Fachwerk erzielt. Zwei so geformte Fachwerke werden derart verformt und übereinandergelegt, dass die Querstäbe des unteren Fachwerkträgers oberhalb und die Querstäbe des oberen Fachwerkträgers unterhalb angeordnet sind. In dem dort vorgestellten Bewehrungssystem entstehen innerhalb der verformten Bewehrungselemente keine Zwischenräume, in die Leitungen oder Rohre lagefixiert gelagert werden könnten, somit ist diese Lehre für einen Fachmann nicht relevant.
Die DE 71 44 768 U zeigt eine Baustahlmatte, die aus der Auflagenebene herausgezogene, zickzackförmige Stäbe umfasst, die zur Herstellung eines Abstandes zu einer Bodenfläche und zur Schaffung eines Tragfachwerks dient.
Es besteht das Problem, dass Bewehrungselemente für Rohreinlagen und Ähnliches an die Bauform der Betonbauelemente bzw. an die Orientierung der Grundbewehrung gekoppelt sind. Ein flexibles, von den Grundbewehrungsstäben richtungsunabhängiges Fixieren bzw. Verlegen der Bewehrungselemente kann dadurch nicht ermöglicht und eine genügende Betondeckung nicht immer gewährleistet werden.
Zudem besteht das Problem, dass in Verbindung mit den einzubringenden Einlagen eine derartige Schubbewehrung im Bereich der Einlagen gleichzeitig die Einlage lagefixieren und die entsprechende Schubbewehrung bereitstellen bzw. ausbilden sollte.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bewehrung für ein Betonbauteil mit linienartigen Einlagen vorzuschlagen, die ein gesichertes Tragverhalten mit möglichem Schubwiderstand von 100 % des ungestörten, normal bewehrten Querschnitts herstellt, bei kontrollierter Lagesicherung der horizontal oder vertikal verlegten, linienartigen Einlagen. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, die Ausrichtung der linienförmigen, gekrümmten oder geradlinigen Einlagen unabhängig von der Richtung der Stäbe der Grundbewehrung bei einem Boden, einer Wand, Decke oder einem Träger zu gewährleisten, wobei trotz eingebrachter Bewehrung eine genügende Betondeckung an jeder Stelle der Oberfläche des Bauelements gewährleitet ist. Weiterhin soll der Beton nach der Einbringung noch ausreichend verdichtet werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verstärkungselement, eine Kombination sowie ein System nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Gegenstand der Erfindung ist ein Verstärkungselement, insbesondere ein Bewehrungselement zur Einlage und Lagefixierung von mindestens einem linienartigen Element, insbesondere mindestens einer Leitung und / oder mindestens einem Rohr in Böden, Wänden, Decken und / oder Trägern von Bauwerken, insbesondere Böden, Wänden, Decken und / oder Trägern in Massivbauweise.
Es wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement mindestens ein Quersegment umfasst, das aus mindestens zwei, gegeneinander um einen Winkel α geneigte Fachwerkstreben und mindestens einer Tragstrebe besteht, die miteinander verbunden sind und in einer Querebene angeordnet sind. Des Weiteren umfasst das Verstärkungselement mindestens zwei horizontale Längsstreben, insbesondere Bewehrungsstäbe, die orthogonal zum Quersegment angeordnet und mit diesem verbunden sind, wobei die Längsstreben auf eine bestehende Grundbewehrungslage die gitterartig angeordnete Grundbewehrungsstäbe umfasst, des Bodens, der Wand, der Decke und / oder des Trägers auflegbar sind, sodass das Quersegment in einer beliebigen Orientierung auf den gitterartigen Grundbewehrungsstäben der Grundbewehrungslage ausrichtbar ist und das Quersegment nicht durch die Grundbewehrungslage in Richtung einer Oberfläche des Bodens, der Wand, der Decke und / oder des Trägers hindurchgreift, und mindestens ein linienartiges Element zwischen den Fachwerkstreben des Quersegments einlegbar ist. Die Verankerung des Quersegments, d.h. der Anschlussbereich oder Anschlussknoten, in dem das Quersegment an einer unteren und ggf. auch oberen Grundbewehrungslage aufliegt und angeschlossen ist und ggf. befestigt werden kann, ist so gewählt, dass die Grundbewehrungslagen an keiner Stelle durchstoßen werden, sondern in den Ebenen der Grundbewehrungslage endet. Die Fachwerkstreben verlaufen derart, dass deren jeweilige der Grundbewehrungslage zugewendeten Totpunkten (Beginn einer Strebe des Quersegments oder Bogen oder Winkel des Quersegments bzw. des Fachwerks) bei Auflage auf einer Grundbewehrungslage bzw. beim Auftreffen auf einer oberen Grundbewehrungslage in einer Ebene der Grundbewehrungsstäbe liegen. Die Grundbewehrungslage umfasst in der Regel zwei Ebenen von Grundbewehrungsstäben, wobei jede Ebene eine Vielzahl parallel ausgerichteter Stäbe aufweist, und die beiden Ebenen in der Regel rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind. Die Verankerung kann in der Regel freischwimmend auf eine Grundbewehrungslage aufgelegt werden und somit zwischen die einbettenden Bewehrungslagen eingebracht werden, und kann gegebenenfalls z.B. durch Rödeldraht, Schweißverbindung oder sonstige kraftschlüssige Befestigungen zumindest an der unteren Grundbewehrungslage, vorteilhafterweise auch an einer oberen Grundbewehrungslage befestigt werden, um ein mechanisch stabiles und fixiertes Tragwerk zu erhalten, dass in jeglicher Richtung über die Grundbewehrungslagen ausgerichtet werden kann. Die Verlegerichtung ist somit nicht an einer Ausrichtung der Bewehrungsstäbe der Grundbewehrung gebunden. Dabei ist sichergestellt, dass in jeder beliebigen Ausrichtung des Verstärkungselements längs, quer oder gewinkelt zum Verlauf der Grundbewehrungsstäbe genügend Anschlusspunkte für eine Auflage der Quersegmente gefunden werden können und somit eine hohe Befestigungsqualität des Verstärkungselements erreicht werden kann. Um eine maximale Bauhöhe Verstärkungselement, d.h. des Quersegments zu bestimmen, genügt es, von einer Gesamthöhe des herzustellenden Betonbauteils auszugehen, eine jeweilige Betonüber- und Unterdeckungsschicht, die zwischen Betonwandoberfläche und Grundbewehrungslage liegt, abzuziehen, und die Breite einer Bewehrungsebene, d.h. eines maximalen Querschnitts eines Grundbewehrungsstabes der abstützenden ersten Bewehrungsebene einer Grundbewehrungslage abzuziehen. Somit ist gewährleistet, dass unabhängig von einer Verlegerichtung des Verstärkungselements ein Durchstoßen der diese einschließenden Grundbewehrungslagen ausgeschlossen ist.
Ein erfindungsgemäßes Verstärkungselement ermöglicht ein lagegenaues und planbares Verlegen und Anordnen von linienartigen Elementen wie beispielsweise Rohreinlagen oder Leitungen in einer Gebäudedecke bzw. Gebäudewand. Derartige Verstärkungselemente stellen zusätzliche Bewehrungen, sogenannte Schubbewehrungen, im Bereich der linienartigen Einlagen dar und ermöglichen eine Lagerung der linienartigen Rohreinlagen oder Leitungen in der Schwerachse einer Gebäudedecke bzw. Gebäudewand. Mithilfe eines erfindungsgemäßen Verstärkungselements können linienartigen Einlagen zwischen der oberen bzw. unteren Grundbewehrungslage der Gebäudedecke bzw. Gebäudewand eingebracht und gegen Auftrieb gesichert werden. Durch diese zusätzliche Bewehrung kann die volle Tragfähigkeit des Bodens, der Wand, der Decke und / oder des Trägers im Sinne der aktuellen Normen, wie beispielsweise der Schweizer Norm SIA oder nach Eurocode 2, erreicht werden. Durch derartige zusätzliche Bewehrungen kann die Duktilität der Gebäudewand bzw. Gebäudedecke erhöht werden, wodurch die Rissbildung minimiert und spontanes Versagen der Gebäudedecke bzw. Gebäudewand ausgeschlossen wird. Böden, Wände, Decken und / oder Träger mit derartigen Verstärkungselementen besitzen daher eine hohe Gebrauchstauglichkeit. Derartige erfindungsgemäße Verstärkungselemente können vorgefertigt werden und anschließend vor Ort auf die Baustelle transportiert werden. Dies ermöglicht eine einfache Verwendung durch die Bauplaner und einen flexiblen Einsatz auf der Baustelle. Durch den hohen Vorfertigungsgrad und die flexible Gestaltung kann ein effizientes und kostengünstiges System, insbesondere Bewehrungssystem für linienartige Einlagen in Böden, Wänden, Decken bzw. Trägern erreicht werden. Eine erfindungsgemäße Schubverstärkung für Rohreinlagen oder Leitungen kann ebenso im Gefälle, d. h. insbesondere in Böden, Wänden, Decken oder Trägern zum Einsatz kommen, was besonders für Sanitärleitungen, welche gezwungenermaßen im Gefälle verlaufen, interessant ist. Ein erfindungsgemäßes Verstärkungselement kann hierbei richtungsunabhängig verlegt bzw. angebracht werden, d. h. unabhängig von der Richtung bzw. Lage der Grundbewehrung des Bodens, der Wand, der Decke oder des Trägers.
Die Grundbewehrungslage besteht aus einzelnen, meist gitterartig angeordneten Grundbewehrungsstäben. Das Verstärkungselement kann derart auf diese Grundbewehrungsstäbe aufgelegt werden, dass das Querelement sowie die Längsstreben in einem beliegen Winkel bezüglich der Grundbewehrungsstäbe angeordnet sind. Dies wird dadurch ermöglich, dass das Quersegment nicht in die Grundbewehrung eingreift, d. h. nicht durch die Grundbewehrungsstäbe in Richtung der Oberfläche des Bauelements hindurchgreift. Das Verstärkungselement wird komplett oberhalb der unteren Grundbewehrungslage bzw. unterhalb der oberen Grundbewehrungslage und damit im mittleren Bereich des Bauelements verlegt, sodass die Betondeckung in den Bereichen, in denen das Verstärkungselement im Bauelement angeordnet ist, weiterhin sichergestellt ist.
Das Verstärkungselement kann in beliebiger Richtung auf der Grundbewehrung verlegt und/oder fixiert werden. Dabei ist die Führung der Leitungen und Rohre, die in einem Betonbauelement eingebettet werden, unabhängig von der Richtung der Grundbewehrungsstäbe. Eine Verlegung der Leitungen oder Rohre ist in jeder beliebigen Richtung und unter jedem beliebigen Winkel bezüglich der Grundbewehrungsstäbe möglich. Bei einer Betondecke bzw. Betonwand mit unterer und oberer Grundbewehrungslage wird ein erfindungsgemäßes Verstärkungselement zwischen der zweiten und der dritten Lage der Grundbewehrung im sogenannten Lichtraum angeordnet, wobei die Quersegmente nicht durch die Grundbewehrungslage in Richtung der Oberflächen der Betonwand oder Betondecke hindurchgreifen. Somit wird weiterhin die Betondeckung bezüglich der Grundbewehrungslage in allen Bereichen der Oberfläche sichergestellt.
Rohreinlagen, die einen größeren Radius als der Radius im Bereich des Übergangsbereichs zwischen den Fachwerkstreben, die in einem Winkel α zueinander angeordnet sind, aufweisen, sind demnach allein durch das Einlegen zwischen die Fachwerkstreben des Quersegments in einem Abstand bezüglich der Grundbewehrung angeordnet. Somit werden derartige Rohreinlagen, die aufgrund ihres relativ großen Durchmessers eine relativ große Materialschwächung darstellen, automatisch weiter beabstandet von der Grundbewehrungslage und näher zum Bereich der Längsachse des Bauelements angeordnet.
Durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Verstärkungselements in einer Betondecke bzw. Betonwand ist ebenso eine ausreichende Verdichtung des Betons mit einem Korndurchmesser von 0 mm bis 32 mm Fraktile gewährleistet.
Das Verstärkungselement könnte mit anderen Worten ebenso als eine Rohreinlagebewehrung, Rohreinlagezusatzbewehrung bzw. als eine Einlageschubbewehrung bezeichnet werden.
Übliche Böden bzw. Decken weisen eine Stärke von 24 cm bis 28 cm, insbesondere 25 cm auf. Ein erfindungsgemäßes Verstärkungselement ist ebenso für dickere Decken bzw. Böden geeignet. Die üblichen Lüftungseinlageschläuche, welche in Betondecken verlegt werden, haben einen Durchmesser von 75 mm bis 90 mm, Sanitärrohre von etwa 110 mm. Derartige Lüftungseinlageschläuche bzw. Sanitärrohre können in die eben genannten Böden, Wänden, Decken und/oder Trägern verlegt werden. Ebenso können Elektro- oder Sanipex-Rohre eingelegt werden. Das Verstärkungselement kann demnach aus Bewehrungsstäben mit einem Durchmesser von bevorzugt 8 mm bis 12 mm, insbesondere 8 mm bestehen. Ebenso ist die Verwendung anderer Durchmesser möglich. Die Fachwerkstreben des Quersegments können eine Neigung von 30° bis 90°, insbesondere 70° bezüglich der Grundbewehrungslage aufweisen, insbesondere beträgt die Neigung 60°. Der Winkel α beschreibt den Winkel zwischen den mindestens zwei Fachwerkstreben, wobei α folglich zwischen 40° und 120° liegt, bevorzugt bei 60° oder 45°. Die Tragstreben des Quersegments können orthogonal oder ebenfalls geneigt zur Grundbewehrungslage angeordnet sein. Sind die Tragstreben geneigt ausgeführt, weisen diese eine Neigung zwischen 0° und 45° auf, bevorzugt 2°. Die Fachwerkstreben und die Tragstreben können als einstückiges Bauteil ausgeführt werden oder miteinander verschweißt werden. Ebenso können die horizontalen Längsstreben mit dem Quersegment verscheißt sein, wobei die horizontalen Längsstreben an der Tragstrebe und / oder an mindestens einer Fachwerkstrebe angebracht sein können. Insgesamt umfasst ein Quersegment mit zwei Fachwerkstreben und einer Tragstrebe eine Breite von 20 cm bis 50 cm, insbesondere 30 cm bis 40 cm, bevorzugt 34 cm. Besonders ergibt sich für Quersegment aus zwei um einen Winkel α = 60° gegeneinander geneigte Fachwerkstreben und zwei um einen Winkel von 2° gegen eine Vertikale geneigte Tragstreben eine Breite von 34 cm. Ein Quersegment umfassend acht Fachwerkstreben und zwei Tragstreben der oben genannten Neigung, hat demnach eine Breite von 115,6 cm. Für eine Decke mit 25 cm Dicke beträgt die Höhe des Quersegments 15 cm bis 20 cm, insbesondere 17 cm. Die Obere Kante des Quersegments steht bevorzugt mit der dritten Lage der Grundbewehrung in Kontakt, die mindestens zwei horizontalen Längsstreben, die mit dem Quersegment verbunden sind, liegen bevorzugt auf der zweiten Lage der Grundbewehrung auf. Das Quersegment und / oder die horizontalen Längsstreben können mit Rödeldraht an der Grundbewehrung fixiert werden. Im Bereich der Quersegmente kann die Anordnung von Distanzkörben zur Unterstützung der oberen Grundbewehrungslage entfallen, wenn die Höhenlage der Quersegmente an die Höhenlage der oberen Grundbewehrungslage angepasst wird. Die linienartigen Einlagen können zwischen den mindestens zwei Fachwerkstreben oder zwischen einer Fachwerkstrebe und der mindestens einen Tragstrebe eingelegt werden und sind bevorzugt orthogonal zum Quersegment angeordnet. Das Quersegment kann geradlinig oder abgewinkelt ausgeführt sein. Bevorzugt besitzt das Quersegment zwei Tragstreben.
In einer bevorzugten Ausführungsform können die horizontalen Längsstreben mit der Tragstrebe und / oder mit mindestens einer Fachwerkstrebe und / oder im Übergangsbereich Tragstrebe zur Fachwerksstrebe und / oder im Übergangsbereich der beiden Fachwerkstreben mit dem Quersegment verbunden sein. Die Längsstrebe kann hierbei lösbar oder unlösbar mit dem Quersegment verbunden sein bzw. dort angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Quersegment mindestens einen Untergurt in Form eines Einzelelements oder einer gitterartigen Matte als horizontale Auflage für das mindestens eine linienartige Element umfassen, wobei der Untergurt die mindestens zwei Fachwerkstreben schneidet und lösbar oder unlösbar mit dem Quersegment verbunden ist. Dabei ist der Untergurt bevorzugt in einer anderen Höhenlage als die Längsstreben am Quersegment angeordnet ist, wodurch das linienartige Element in einer beliebigen Höhenlage bezüglich des Quersegments platziert werden kann. Ein derartiger Untergurt stellt gleichzeitig eine weitere Bewehrungslage zur Grundbewehrung im Bereich der linienartigen Einlage dar. Ein derartiger Untergurt kann ebenso als Fachwerkgurt bezeichnet werden und die gleichen Draht- bzw. Bewehrungsstabdurchmesser wie das Quersegment aufweisen. Der Untergurt kann in beliebiger Höhe an den Tragstreben und / oder den Fachwerkstreben fixiert, insbesondere angeschweißt oder mit Rödeldraht angebracht werden. Die linienartigen Einlagen können auf dem Untergurt aufliegen und so in einer bestimmten Höhe platziert werden. Ist der Untergurt als Matte ausgebildet, weist dieser Quer- und Längsstreben auf. Beim Einlegen der Matte in das Verstärkungselement liegen die Längsstreben derart auf dem Quersegment auf, dass die Matte in einer bestimmten Höhe lose gelagert werden kann. Eine Matte muss nicht mit dem Verstärkungselement verschweißt werden und kann mit Rödeldraht fixiert werden. Weiterhin kann ein zweiter Untergurt oberhalb des linienartigen Elements in Form einer gitterartigen Matte oder als Einzelelement eingelegt werden. Dieser zweite Untergurt bildet eine weitere Bewehrungslage zur oberen Grundbewehrungslage aus, sichert das linienartige Element gegen Auftrieb und könnte ebenso als Obergurt bezeichnet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das linienartige Element mittig zwischen einer Oberkante und einer Unterkante des Verstärkungselements einlegbar und / oder lagerbar sein. Dadurch kann ein gleicher Abstand zur oberen bzw. unteren Grundbewehrungslage der Decke, des Bodens und / oder der Wand erreicht werden. Ebenso wird eine genügende Betondeckung gewährleistet. Die mittige Lage kann beispielsweise durch die Lage des Untergurts oder durch eine Anpassung der Neigung der Fachwerkstreben tangential an einen bestimmten Durchmesser der Rohreinlagen erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Verstärkungselement aus mindestens zwei Quersegmenten, bevorzugt zwei bis zehn Quersegmenten, insbesondere mindestens drei, besonders bevorzugt sieben Quersegmenten bestehen, die parallel angeordnet sind. Hierbei können die mindestens zwei horizontalen Längsstreben eine Verbindung zwischen den mindestens zwei Quersegmenten herstellen und eine Korbform ausbilden. Die Abstände der beiden Quersegmente liegen bevorzugt zwischen 10 cm und 20 cm. Insbesondere wird ein Abstand von 15 cm angestrebt. Bei einem korbartigen Verstärkungselement mit sieben Quersegmenten mit einem jeweiligen Abstand von 15 cm ergibt sich eine Gesamtlänge von 0,9 m. Mit derartigen korbartigen Segmenten können ebenso Radien oder Trassen verlegt werden. Dabei werden mehrere derartige Elemente in Korbform aneinander gereiht. Dies ermöglicht eine Schubbewehrung für ebenso geradlinige wie gekrümmt verlaufende linienartige Elemente. Ein derartiges Verstärkungselement in Korbform kann ebenso in beliebiger Richtung auf der unteren Lage der Grundbewehrung verlegt und / oder fixiert werden und ist demnach ebenso richtungsunabhängig von der Grundbewehrungslage.
Indem einzelne horizontale Längsstreben durchtrennt werden, können ebenso Trassen oder Radien mit einem derartig zusammengesetzten Verstärkungselement schubverstärkt werden, indem zwei Quersegmente nach Durchtrennung einer horizontalen Längsstreben in einem Winkel zueinander angeordnet werden. Ein derartiges zusammengesetztes Verstärkungselement besitzt einen hohen Vorfertigungsgrad.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Quersegment einstückig, in Form eines zusammenhängenden, wellenförmigen Elements ausgebildet. Ein derartiges Element in einer derartigen Geometrie ist einfach herstellbar und ermöglicht einen hohen Vorfertigungsgrad. Die Radien zwischen Fachwerkstrebe und Tragstrebe sind hierbei von der Neigung der Fachwerkstreben und / oder vom Durchmesser der Fachwerkstreben und Tragstreben abhängig.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Quersegment des Verstärkungselements mindestens drei Fachwerkstreben, bevorzugt vier bis zehn Fachwerkstreben umfassen, sodass mindestens drei Zwischenräume ausgebildet werden, in welche jeweils mindestens ein linienartiges Element einlegbar ist. Dies ermöglicht das Verlegen einer großen Anzahl linienartiger Elemente parallel zueinander. Ebenso können horizontale Längsstreben des Verstärkungselements eingespart werden. Eine Vielzahl an linienartigen Elementen kann somit parallel und im gleichen Abstand zueinander innerhalb eines Bodens, einer Wand, einer Decke und / oder eines Trägers verlegt werden.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verschlusselement zum lösbaren Verschließen eines Quersegments und zur Definition eines Zwischenraums zu einem Verstärkungselement.
Es wird vorgeschlagen, dass das Verschlusselement mindestens ein Quersegment und zwei horizontale Längsstreben, insbesondere Bewehrungsstäbe aufweist. Diese bewirken eine Lagesicherung des Verschlusselements bezüglich des Verstärkungselements, wobei durch das Quersegment ein Zwischenraum, insbesondere ein rautenförmiger Zwischenraum, dreiecksförmiger Zwischenraum oder kreisbogenförmiger Zwischenraum für die Aufnahme mindestens eines linienartigen Elements zwischen mindestens einem Quersegment des Verstärkungselements und dem Verschlusselement ausgebildet wird. Das Verschlusselement wird hierzu bei einem Boden oder einer Decke von oben bzw. bei einer Wand von der Seite in das Verstärkungselement eingelegt. Zuvor werden die Rohre oder Leitungen zwischen Verstärkungselement und Verschlusselement eingelegt. Eine Kombination aus mindestens einem Verschlusselement und mindestens einem Verstärkungselement kann im Lichtraum zwischen der zweiten und dritten Lage der Grundbewehrung eines Bodens, einer Wand oder einer Decke verlegt werden. Die Quersegmente des Verschlusselements und des Verstärkungselements können direkt benachbart mit Kontakt oder beabstandet platziert werden. Die Quersegmente und / oder die horizontalen Längsstreben beider Elemente können aneinander befestigt werden, bevorzugt mit Rödeldraht. Durch eine derartige Ausgestaltung eines Verschlusselements kann das linienartige Element ebenso gegen Abheben bzw. Auftrieb gesichert werden. Werden mehrere einzelne linienartige Elemente in einem derartigen Zwischenraum gelagert, können diese durch ein derartiges Verschlusselement sehr gut bündelartig und lagefixiert verlegt werden. Bei Ausführung mit mehr als einem Quersegment weist das Verschlusselement eine sogenannte Korbform auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Quersegment des Verschlusselements als gerader oder gekrümmter Stab, in Wellenform, U-Form oder V-Form ausgebildet sein, oder aus einer Aneinanderreihung von Wellenform, U-Form und / oder V-Form bestehen. Die Breite des Quersegments des Verschlusselements kann der Breite des Quersegments des Verstärkungselements entsprechen. Derartige Quersegmente können sehr einfach produziert bzw. hergestellt werden und platzsparend auf die Baustelle transportiert werden. Werden mehrere Verstärkungselemente hintereinander oder nebeneinander platziert, wird bevorzugt jedem ein separates, baugleiches Verschlusselement zugeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Verschlusselement mindestens ein Quersegment umfassen, das aus mindestens zwei, gegeneinander um einen Winkel α geneigte Fachwerkstreben und mindestens einer Tragstrebe besteht, die miteinander verbunden sind, sowie mindestens zwei horizontale Längsstreben, insbesondere Bewehrungsstäbe, umfassen, die orthogonal zum Quersegment angeordnet und mit diesem verbunden sind. Das mindestens eine linienartige Element ist zwischen den Fachwerkstreben des Quersegments einlegbar und auf eine oberseitige Kante des Verschlusselements oder des Verstärkungselements ist eine bestehende Grundbewehrungslage der Decke, des Bodens oder der Wand auflegbar. Die Quersegmente des Verschlusselements und des Verstärkungselements können direkt benachbart mit Kontakt oder beabstandet platziert werden. Die Quersegmente und / oder die horizontalen Längsstrebe beider Elemente können aneinander befestigt werden, bevorzugt mit Rödeldraht. Bei einer Aneinanderreihung mehrerer Verstärkungselemente kann jedes Verstärkungselement mit einem Verschlusselement versehen werden. Es können auch nur teilweise Verschlusselemente montiert werden und weitere Verstärkungselemente ohne Verschlusselement verbleiben. Das Verstärkungselement und das Verschlusselement können eine unterschiedliche Anzahl an Fachwerkstreben und / oder an Tragstreben aufweisen. Bevorzugt liegt der Winkel α zwischen den mindestens zwei Fachwerkstreben bei 45° oder 60°. Ebenso sind Winkel von 90° zwischen zwei benachbarten Fachwerkstreben möglich.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Stapelkonfiguration umfassend mindestens zwei Verstärkungselemente und/oder zwei Verschlusselemente. Es wird vorgeschlagen, dass die zwei Verstärkungselemente und / oder mindestens zwei Verschlusselemente ineinander stapelbar transportierbar sind, so dass die Quersegmente parallel zueinander anordnungsbar sind. Durch den hohen Vorfertigungsgrad der erfindungsgemäßen Verstärkungselemente kann dadurch ein einfacher und platzsparender Transport auf die Baustelle erreicht werden. Bevorzugt sind die Tragstreben um einen Winkel von circa 2° bezüglich einer Vertikalen geneigt ausgeführt, um ein Verklemmen der einzelnen Verstärkungselemente untereinander zu verhindern. Die horizontalen Längsstreben müssen auf der Außenseite der Quersegmente angeordnet sein, um eine Anordnung als Stapel zu gewährleisten.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Kombination aus einem Verstärkungselement sowie einem Verschlusselement. Es wird vorgeschlagen, dass das Quersegment des Verschlusselements mindestens einen Obergurt in Form eines Einzelelements oder einer gitterartige Matte umfasst, wobei der Obergurt lösbar oder unlösbar mit dem Quersegment des Verschlusselements verbunden ist. Eine derartige Kombination kann im Lichtraum zwischen der zweiten und dritten Lage der Grundbewehrung eingebaut werden. Durch die Ausbildung eines Obergurts kann eine baugleiche Schubbewehrung bezüglich der Oberkante bzw. Unterkante der Decke oder des Bodens bzw. der Vorderseite oder Hinterseite der Wand erreicht werden. Dies ist besonders bei Deckenkonstruktionen, die als Kragarm ausgebildet sind und durch eine Zugbeanspruchung auf der Oberseite beansprucht sind, von Vorteil. Beim Einbau einer erfindungsgemäßen Kombination wird zunächst das Verstärkungselement auf die untere Grundbewehrungslage aufgelegt und in dieses ein oder mehrere linienartige Einlagen eingelegt. Anschließend wird das Verschlusselement auf das Verstärkungselement vertikal aufgeschoben. Die Quersegmente beider Elemente können direkt mit Kontakt aneinander oder mit einem bestimmten Abstand zueinander eingebaut werden. Der Obergurt kann entweder bereits an das Quersegment des Verschlusselements angeschweißt sein oder nachträglich in Form einer gitterartigen Matte auf das Verschlusselement aufgelegt werden. Ist das Verstärkungselement mit Untergurt ausgebildet, kann der Untergurt und der Obergurt aus einer baugleichen gitterartigen Matte ausgebildet werden. Eine derartige Matte kann mit Rödeldraht an dem jeweiligen Quersegment fixiert werden. Nachträglich können vor Einbringen des Betons noch Elektroleitungen oder dergleichen seitlich in die rautenförmigen Zwischenräume zwischen den Fachwerkstreben des Verstärkungselements und des Verschlusselements eingebracht werden. Bevorzugt sind beide Elemente als Korbform ausgebildet und bestehen demnach aus mehreren Quersegmenten. Mehrere derartige Kombinationen können nebeneinander oder hintereinander in der Decke oder der Wand angeordnet werden und dem kompletten Verlauf der linienartigen Einlagen folgen. Das Verstärkungselement und Verschlusselement können auch baugleich ausgebildet sein und somit gegeneinander ausgetauscht werden.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein System, insbesondere ein Bewehrungssystem zur Schubverstärkung von Böden, Wänden, Decken und / oder Trägern von Bauwerken, insbesondere Böden, Wänden, Decken und / oder Trägern in Massivbauweise, in welche mindestens ein linienartiges Element, insbesondere mindestens eine Leitung und / oder mindestens ein Rohrleitung, verbaut ist. Dieses System umfasst zumindest ein Verstärkungselement und ein Verschlusselement. Es wird vorgeschlagen, dass im eingebauten Zustand in einem Boden, einer Wand, einer Decken und / oder einem Träger eine Oberkante des Systems mit einer oberen Bewehrungslage einer Grundbewehrung sowie eine Unterkante des Systems mit einer unteren Bewehrungslage einer Grundbewehrung in Kontakt stehen. Die einzelnen Verstärkungselemente können mit Rödeldraht miteinander fixiert werden. Bei einem derartigen System können im Bereich der Verstärkungselemente durch das vorhandene Verschlusselement die Distanzkörbe zur Unterstützung der oberen Grundbewehrungslage entfallen. Für eine Decke mit 25 cm Dicke kann die Höhe des Systems 15 cm bis 20 cm, insbesondere 17 cm betragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Systems kann das Verschlusselement und / oder das Verstärkungselement mindestens ein, bevorzugt zwei zusätzliche horizontale Streben, insbesondere Bewehrungsstäbe, umfasst, die orthogonal zum Quersegment des Verstärkungselements angeordnet und mit diesem verbunden sind, wobei diese an jeweils einer Fachwerkstrebe angeordnet sind und beim Zusammenfügen des Verschlusselements mit dem Verstärkungselement im Zwischenraum als Auflager des Verschlusselements auf dem Verstärkungselement dienen. Die zusätzlichen horizontalen Längsstreben sind im zusammengebauten Zustand bevorzugt in den Eckbereichen des rautenförmigen Zwischenraums angeordnet. Besonders bei einer Ausführung der Quersegmente mit mehr als drei Fachwerkstreben kann die Durchbiegung in Längsrichtung eines Quersegments relativ zu einem benachbarten Quersegmente damit minimiert werden, da sich die Quersegmente gegenseitig abstützen. Das System erfährt demnach eine geringere Durchbiegung in Längsrichtung der Quersegmente. Somit kann die mittige Lagerung der linienartigen Einlagen in der Decke oder der Wand gewährleistet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das System derart ausgebildet sein, dass sich im eingebauten Zustand das Verschlusselement und das Verstärkungselement derart überlappen, dass sich mindestsens ein erster Zwischenraum zur Einlage von mindestens einem linienartigen Element und mindestens ein zweiter, benachbarter Zwischenraum ausbildet, in welchen ein weiteres linienartigen Element, insbesondere ein horizontales Bewehrungselement einschiebbar ist, wobei bevorzugt der zweite Zwischenraum eine geringere Größe als der erste Zwischenraum aufweist. Durch ein derartiges zusätzliches einschiebbares Bewehrungselement können das Verstärkungselement und das Verschlusselement gegen Abheben gegeneinander gesichert werden. Der zweite Zwischenraum kann hierbei um ein Vielfaches kleiner als der erste Zwischenraum ausgebildet sein und den Durchmesser des einschiebbaren Bewehrungselements nur knapp übersteigen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der jeweilige Bereich des Verstärkungselements und des Verschlusselements zur Einlage der linienartigen Elemente in der jeweiligen Höhe geringer ausgeführt ist als das linienartige Element. Diese Höhe des Bereichs wird beispielsweise durch den Abstand zwischen Untergurt und einer oberseitigen Kante des Verstärkungselements bestimmt. Erst im eingebauten Zustand wird die Gesamthöhe zur Einlage des linienartigen Elements erreicht. Im eingebauten Zustand überlappen sich schließlich die Quersegmente des Verstärkungselements und des Verschlusselements nur in einem geringen Bereich. Dieser Bereich beschreibt den zweiten Zwischenraum. In dem mindestens einen benachbarten Bereich, in welchem sich die Quersegmente nicht überlappen, wird die linienartige Einlage eingelegt. Dieser Bereich beschreibt den ersten Zwischenraum.

ZEICHNUNGEN

Weitere Vorteile ergeben sich aus den vorliegenden Zeichnungen und Zeichnungsbeschreibungen. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigt:

Fig. 1: eine Schnittdarstellung eines Einfeldträgers mit eingelegten Rohrleitung unter Belastung;
Fig. 2: eine Schnittdarstellung eines Einfeldträgers mit mehreren eingelegten Rohreinlagen unter Belastung;
Fig. 3: ein Strebenfachwerkmodell des Ausschnittes A aus Fig. 2;
Fig. 4: erste Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verstärkungselements;
Fig. 5: eine weitere Ausführungsform eines Systems aus erfindungsgemäßen Verstärkungselementen;
Fig. 6: eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Systems aus erfindungsgemäßen Verstärkungselementen;
Fig. 7: eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Systems aus erfindungsgemäßen Verstärkungselementen in sechs Ansichten;
Fig. 8: eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform bestehend aus einem erfindungsgemäßen Verstärkungselement und einem Verschlusselement in vier Ansichten;
Fig. 9: vier Ansichten von Stapelkonfigurationen;
Fig. 10: eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Systems aus erfindungsgemäßen Verstärkungselementen in vier Ansichten;
Fig. 11: eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Systems aus erfindungsgemäßen Verstärkungselementen in drei Ansichten;
Fig. 12: eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform aus einem erfindungsgemäßen Verstärkungselement sowie einem Verschlusselement;
Fig. 13: eine weitere Ausführungsform eines Systems aus erfindungsgemäßen Verstärkungselementen;
Fig. 14: eine Schnittdarstellung weiterer Ausführungsformen aus je einem erfindungsgemäßen Verstärkungselement sowie einem Verschlusselement;
Fig. 15: eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform aus einem erfindungsgemäßen Verstärkungselements sowie einem Verschlusselement;
Fig. 16: eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform aus einem erfindungsgemäßen Verstärkungselements sowie einem Verschlusselement;
Fig. 17: eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform aus einem erfindungsgemäßen Verstärkungselements sowie einem Verschlusselement;
Fig. 18: eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Systems in zwei Ansichten;
Fig. 19: eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Systems in zwei Ansichten;
Fig. 20: eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems;
Fig. 21: eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems;
Fig. 22: eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Systems im eingebauten Zustand;
Fig. 23: eine schematische Erläuterung einer Auswahl und Befestigung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems bei einer beliebigen Verlegerichtung in einer Grundbewehrung.

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert.
Fig. 1 zeigt einen Einfeldträger als Beispiel für eine Decke 20 mit eingebauter linienartiger Einlage 14 in Form einer Rohrleitung 18 unter Gleichstreckenlast q. Unter einer derartigen Belastung sowie auch unter Belastung mit mindestens einer Einzellast bilden sich im Bereich der größten Querkräfte häufig Risse aus, die meist schräg zur Trägerachse verlaufen. Ein Versagen durch derartige Schubrisse ist meist spröde und blitzartig. Ein derartiges Versagen geschieht ohne Vorankündigung des Bruches. Da die Kraftumlagerung sehr begrenzt ist, treten kaum Verformungen bis zum Bruch selber auf. Bei einem derartigen Bruch kann der kritische Schubriss bis in die Druckzone des Stahlbetonträgers vortreten, d. h. auf der Oberseite des Stahlbetonträgers sichtbar sein, was zu einem schlagartigen Versagen führt. Um ein derartiges Versagen zu verhindern, muss eine ausreichende Schubbewehrung im Bereich der Rohreinlage eingebracht werden.
Fig. 2 zeigt einen vergleichbaren Einfeldträger wie Fig. 1, in welchen jedoch vier Rohreinlagen 18 eingebracht sind. Unter Belastung verlaufen Schubrisse vergleichbar zu Fig. 1 ebenso schräg zur Trägerachse sowie entlang der vier Rohreinlagen.
In Fig. 3 ist eine Vergrößerung des Ausschnittes A aus Fig. 2 dargestellt. Die Darstellung zeigt ein Strebenfachwerkmodell nach Mörsch, welches zur Beschreibung des Kraftflusses dient. Druck- und Zuggurt, dargestellt als Druckraft D1 und Zugkraft Z1, gewährleisten das Momentengleichgewicht der Biegebemessung im Abstand des inneren Hebelarms Z, wobei Z geringer als die Höhe H des Trägers ist. Ebenso ist die Auflagekraft F1 dargestellt. Im Inneren des Balkens sind die diagonalen Druckstreben als gestrichelte Linien dargestellt, die Zugstreben als schwarze Pfeile, welche unter einem Winkel γ bzw. θ verlaufen. Hierbei beträgt θ = 45°, für γ können unterschiedliche Annahmen getroffen werden. Das Modell wurde aus Bruchbildern von Versuchen an Balken abgeleitet und orientiert sich am Hauptspannungsbild.
Die Figs. 4a, 4b und 4c zeigen erste Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verstärkungselements 10 zur Aufnahme der Kräfte in den Zugstreben aus Fig. 3. Das Verstärkungselement 10 umfasst eine Tragstrebe 26 sowie zwei Fachwerkstreben 24. Ebenso umfasst das Verstärkungselement 10 zwei horizontale Längsstreben 28. Alle Bestandteile sind als Bewehrungsstäbe 30 ausgebildet. Diese horizontalen Längsstreben 28 sind mit dem Quersegment 22, bestehend aus Tragstrebe 26 sowie Fachwerkstreben 24, verbunden, wobei das Quersegment 22 als wellenförmiges einteiliges Element 46 ausgebildet ist. Fig. 4a zeigt zwei nebeneinander angeordnete Verstärkungselemente 10. Beim Einbau wird zunächst ein Verstärkungselement 10 verlegt, anschließend ein linienartiges Element 14 eingelegt und daraufhin das zweite Verstärkungselement 10 verlegt. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden Die Längsstreben 28 können an einer beliebigen Stelle mit dem Quersegment 22 verbunden sein. Die in der jeweiligen Fig. 4b oder 4c links dargestellte Längsstrebe 28 ist jeweils im Übergangsbereich der Tragstrebe 26 zur Fachwerkstrebe 24, bzw. im Übergangsbereich der beiden Fachwerkstreben 24 angeordnet. Ein derartiges Verstärkungselement 10 stellt ein Bewehrungselement 12 zur Ausbildung einer ausreichenden Schubbewehrung von linienartigen Elementen 14 nach Fig. 1 bzw. 2 dar. Die linienartigen Elemente 14 sind in Form von Leitungen 16 bzw. einem Rohr 18 dargestellt. Der Winkel α weist Werte zwischen 40° und 120° auf, insbesondere mit 45° ≤ α ≤ 60°.
Fig. 5 zeigt ein System 74 bzw. Bewehrungssystem 80, bestehend aus einem Verstärkungselement 10a und einem Verschlusselement 10b, die jeweils in Korbform 44 ausgebildet sind. Jedes dargestellte Verstärkungselement 10a bzw. Verschlusselement 10b besteht aus sieben Quersegmenten 22 bzw. 50. Alle Quersegmente 22 des Verstärkungselements 10a sind baugleich ausgeführt und bestehen jeweils aus zwei Tragstreben 26 sowie zwei Fachwerkstreben 24. Die Querstreben 50 des Verschlusselements 10b bestehen jeweils aus zwei Fachwerkstreben 24 sowie zwei geraden Stababschnitten 62. Der Obergurt 37 bzw. der Untergurt 38 ist jeweils in Form einer Matte 39 ausgebildet, sodass dieser im eingebauten Zustand die Fachwerkstreben 24 schneidet. Die Matten 39 bestehen als jeweils zwei Längsstreben 39b und mehreren Querstreben 39a. Alle Quersegmente 22, 50 eines Verstärkungselements 10a bzw. eines Verschlusselements 10b sind durch horizontale Längsstreben 28 in Form von Bewehrungsstäben 30 miteinander verbunden. Diese horizontale Längsstreben 28 können mit einer unteren bzw. oberen Lage der Grundbewehrung (nicht dargestellt) in Kontakt stehen. Beim Einbau in eine Decke wird zunächst das Verstärkungselement 10a eingelegt, anschließend eine Matte 39 als Untergurt 38, darauffolgend das linienartige Element 14, bestehend aus einer Leitung 16 oder einem Rohr 18 zwischen die Fachwerkstreben 24 eingelegt. Daraufhin kann das Verschlusselement 10b oberhalb des Verstärkungselements 10a vertikal eingeschoben werden. Anschließend wird eine weitere Matte 39 zur Ausbildung der Obergurte 37 des Verschlusselements 10b eingelegt. Die Matten 39 bestehen jeweils aus zwei Längsstreben 39b und mehreren Querstreben 39a, wobei die Anzahl der Querstreben 39a der Anzahl der Quersegmente 22, 50 des Verstärkungselements 10a bzw. des Verschlusselements 10b entspricht. Zwischen den Fachwerkstreben 24 des Verstärkungselements 10a und den Fachwerkstreben 24 des Verschlusselements 10b entsteht ein rautenförmiger Zwischenraum 58 (in dieser Darstellung als Explosionszeichnung nicht sichtbar).
In Fig. 6 ist eine Schnittdarstellung durch eine Decke 20 dargestellt. Die Darstellung zeigt den Zustand vor Einbau des Verschlusselements 10b. Die Quersegmente 22 des Verstärkungselements 10a bestehen aus zwei Tragstreben 26 sowie jeweils zwei Fachwerkstreben 24, wobei die Tragstreben 26 um einen Winkel β = 2° gegen eine Vertikale, die Fachwerkstreben um einen Winkel α = 60° gegeneinander geneigt sind. Die Darstellung zeigt das Verstärkungselement 10a im eingebauten Zustand in einer Decke 20, wobei die horizontalen Längsstreben 28, ausgeführt als Bewehrungsstäbe 30, des Verstärkungselements 10a auf der Grundbewehrungslage 32 aufliegen. Dabei verläuft das Quersegment 22 ebenso komplett oberhalb der Grundbewehrungslage 32 bzw. der Grundbewehrungsstäbe. Diese Grundbewehrungslage 32 stellt die erste und zweite Bewehrungslage der unteren Grundbewehrung 36 der Decke 20 dar. Das Quersegment 22 liegt derart oberhalb dieser Grundbewehrung, dass es auch im Scheitelbereich der V-Form nicht durch die Grundbewehrungsstäbe in Richtung Oberfläche des Bauteils hindurchgreift. Die Betondeckung im Bereich des Quersegments 22 wird daher durch das Quersegment 22 nicht beeinflusst bzw. verringert. Der Untergurt 38 kann in Form einer Matte 39 in das Verstärkungselement 10b eingelegt und anschließend eine Leitung 16 eingelegt werden. Das Quersegment 22 des Verschlusselements 10b ist als V-Form 70 mit zwei geraden Stababschnitten 62 ausgebildet und wird anschließend so auf das Verstärkungselement 10a aufgesteckt, dass sich die Fachwerkstreben 24 der beiden jeweiligen Quersegmente 22, 50 schneiden.
Fig. 7 zeigt ein Verlegesystem für eine Kombination aus einem Verstärkungselement 10a und einem Verschlusselement 10b für eine Decke 20, wobei die Decke 20 eine Deckenstärke von 25 cm aufweisen kann. Das Verlegesystem besteht aus den sechs einzelnen Schritten 1 bis 6. Schritt 1 zeigt das Verstärkungselement 10a vor dem Einbau und im eingebauten Zustand in der Decke. Das Verstärkungselement 10a liegt auf der unteren Grundbewehrungslage 32, 36 auf und kann unabhängig von der Richtung dieser Grundbewehrungslage 32, 36 verlegt werden. In Schritt 2 folgt das Einlegen einer Matte 39 zur Ausbildung eines Untergurts 38 für das Verstärkungselement 10a. In Schritt 3 ist bereits die Leitung 16 bzw. das Rohr 18 eingelegt, wobei die Leitung 16 mittig zwischen Oberkante 40 und Unterkante 42 des Verstärkungselements angeordnet ist. In Schritt 4 wird das Verschlusselement 10b oberhalb des Verstärkungselements 10a angeordnet, wobei in Schritt 5 dieses von oben auf das Verstärkungselement 10a aufgesetzt wird, wodurch der eingebaute Zustand 82 dargestellt wird. Zusätzlich erfolgt in Schritt 5 die Einbringung einer weiteren Matte 39 zur Ausbildung eines Obergurtes 37 für das Verschlusselement 10b. Die beiden Matten 39 liegen mit den Längsstreben 39b jeweils auf den Quersegmenten 22, 50 der Element 10a und 10b auf. In Schritt 5 und 6 ist der Zwischenraum 56 in Form eines rautenförmigen Zwischenraums 58 sichtbar. Ebenso entstehen zwei Zwischenräume 56 mit fünfeckförmigem Querschnitt, in welche ebenso linienartige Elemente 14 einlegbar bzw. von der Seite einschiebbar sind. Zwischen der Rohreinlage 18 und der oberen Bewehrungslage einer Grundbewehrung 32, 34 bzw. zwischen dem Obergurt 37 des Verschlusselements 10b und der oberen Bewehrungslage einer Grundbewehrung 32, 34 verbleibt eine Trasse 89 zur Verlegung weiterer Einlagen in einer Richtung quer zur eingelegten Rohreinlage 18. Ebenso zeigt Fig. 7, dass das komplette Verlegesystem im Lichtraum zwischen der oberen und der unteren Grundbewehrungslage 32, 34, 36 angeordnet ist. Weder die Querelemente 22 noch die Längsstreben 28 greifen hierbei in Richtung Bauteiloberfläche der Decke 20 durch die Grundbewehrungsstäbe der Grundbewehrung 32, 34, 36 hindurch.
Fig. 8 zeigt vergleichbar zu Fig. 7 ein Verlegesystem für eine Ausführung einer Decke 20 mit einer Deckenstärke von 35 cm. Dargestellt sind die vier Schritte: Einlegen des Verstärkungselements 10a in die Decke 20, Einlegen des Untergurts 38 und der Rohreinlage 18, Ausrichten des Verschlusselements 10b oberhalb des Verstärkungselements 10a sowie Einschieben des Verschlusselements 10b in die Decke 20. In einem weiteren Schritt kann ebenso ein Obergurt 37 in Form einer Matte 39 auf das Verschlusselement 10b aufgelegt werden (nicht dargestellt). Auch in dieser Ausführungsform befindet sich das Verlegesystem im eingebauten Zustand komplett zwischen der obere und der unteren Grundbewehrungslage 32, 34, 36, wobei weder die Quersegmente 22, noch die Längsstreben 28 in die Grundbewehrung 32, 34, 36 eingreifen.
Mehrere Stapelkonfigurationen 71, dargestellt als Querschnitt, sind in Figs. 9a bis 9d dargestellt. Die Figs. 9a und 9b zeigen eine Stapelkonfiguration 71 aus jeweils zwei Verschlusselementen 10b, Figs. 9c und 9d jeweils zwei gestapelte Verstärkungselemente 10a. An den jeweiligen Quersegmenten 22 sind die horizontalen Längsstreben 28 auf der jeweils außen liegenden Seite der Tragstreben 26 bzw. Fachwerkstreben 24 angebracht, sodass die Elemente 10a bzw. 10b stapelbar sind. Zudem weisen die Tragstreben 26 eine Neigung von 2° auf, um einen problemlosen Rückbau des Stapels zu gewährleisten.
In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform eines Verstärkungselements 10a sowie eines Verschlusselements 10b dargestellt. Das Verstärkungselement 10a besteht aus zwei Tragstreben 26 sowie vier Fachwerkstreben 24. Das Verschlusselement 10b besitzt ebenso vier Fachwerkstreben 24 sowie zwei gerade Stababschnitte 62. Das Verstärkungselement 10a besitzt zwei zusätzliche Bewehrungselemente zur Auflage auf der Grundbewehrung 32, die jeweils im Übergangsbereich zwischen zwei Fachwerkstreben 24 angeordnet sind. Schritt 2 und 3 zeigt die Ausführung eines Untergurts 38 in Form einer Matte 39. Im eingebauten Zustand 82, dargestellt als Schritt 4, entstehen somit mehrere Zwischenräume 56. In einem weiteren Schritt kann ebenso ein Obergurt 37, vergleichbar zu Fig. 7, in Form einer Matte 39 eingebaut werden (nicht dargestellt).
In Fig. 11 ist, vergleichbar zur Fig. 10, ein Verstärkungselement 10a sowie ein Verschlusselement 10b dargestellt. Das Verstärkungselement 10a sowie das Verschlusselement 10b besitzt jeweils sechs Fachwerkstreben 24. Im eingebauten Zustand 82, dargestellt als Schritt 3, entstehen somit fünf rautenförmige Zwischenräume 58 sowie zwei weitere Zwischenräume 56 im Randbereich.
In Fig. 12 ist ein weiterer eingebauter Zustand dargestellt, wobei die zweite Matte 39 zur Ausbildung des Obergurts 37 zusätzlich separat dargestellt ist. Das Verschlusselement 10b besitzt zwei zusätzliche horizontale Streben 84 in Form von Bewehrungsstäben 86. Im eingebauten Zustand 82 liegen diese Bewehrungsstäbe 86 auf dem Verstärkungselement 10a auf und stellen ein vertikales bzw. horizontales Lager dar. Dadurch wird eine anfallende Querkraft durch äußere Belastung oder Eigengewicht über dieses Bewehrungselement und nicht über die Rohreinlage 18 übertragen. Ebenso wird ein konstanter Abstand zwischen dem Verstärkungselement 10a und dem Verschlusselement 10b sichergestellt. Diese Bewehrungsstäbe 86 verlaufen dabei parallel zu den horizontalen Längsstreben 28. Die Bewehrungsstäbe 86 sind am Quersegment 22, genauer gesagt an den Fachwerkstreben 24 des Verschlusselements 10b angeschweißt.
Die Darstellungen der Figs. 5 bis 12 zeigen Verstärkungselemente 10a, bei welchen die Tragstreben 26 eine Neigung von 2° bezüglich einer vertikalen Achse aufweisen. In den folgenden Darstellungen sind Ausführungsformen mit vertikalen Tragstreben 26 dargestellt.
Fig. 13 zeigt ein System 74 bzw. Bewehrungssystem 80, bestehend aus einem Verstärkungselement 10a und einem Verschlusselement 10b, die jeweils in Korbform 44 ausgebildet sind. Jedes dargestellte Verstärkungselement 10a bzw. Verschlusselement 10b besteht aus sechs Quersegmenten 22. Alle Quersegmente 22 sind baugleich ausgeführt und bestehen jeweils aus zwei Tragstreben 26 sowie zwei Fachwerkstreben 24. Des Weiteren besitzt jedes Quersegment 22 einen Obergurt 37 bzw. Untergurt 38, der die Fachwerkstreben 24 schneidet und an den Tragstreben 26 angebracht, zum Beispiel angeschweißt ist. Alle Quersegmente 22 eines Verstärkungselements 10a bzw. eines Verschlusselements 10b sind durch horizontale Längsstreben 28 in Form von Bewehrungsstäben 30 miteinander verbunden. Diese horizontale Längsstreben 28 können mit einer unteren bzw. oberen Lage der Grundbewehrung (nicht dargestellt) in Kontakt stehen. Somit ist das Verstärkungselement 10a identisch zum Verschlusselement 10b ausgebildet. Beim Einbau in eine Decke wird zunächst das Verstärkungselement 10a eingelegt, anschließend das linienartige Element 14, bestehend aus einer Leitung 16 oder einem Rohr 18 zwischen die Fachwerkstreben 24 eingelegt und anschließend das Verschlusselement 10b symmetrisch oberhalb des Verstärkungselements 10a vertikal eingeschoben. Zwischen den Fachwerkstreben 24 des Verstärkungselements 10a und den Fachwerkstreben 24 des Verschlusselements 10b entsteht ein rautenförmiger Zwischenraum 58 (in dieser Darstellung als Explosionszeichnung nicht sichtbar).
In Fig. 14 sind zwei Ausführungsbeispiele, bestehend jeweils aus einem Verstärkungselement 10a in Form eines Bewehrungselements 12 sowie einem Verschlusselement 10b, gezeigt. Das Verschlusselement 10b in Fig. 14a besitzt ein Quersegment 50 in V-Form 70 sowie zwei horizontale Längsstreben 52. Im eingebauten Zustand 82 liegen diese horizontalen Längsstreben 52 ebenso auf der Grundbewehrungslage 32 der Decke auf. In Fig. 14b hat das Verschlusselement 10b ein Quersegment 50 in Wellenform 66, sowie ebenso zwei horizontale Längsstreben 52. Im eingebauten Zustand 82 liegen diese horizontalen Längsstreben 52 mit den Tragstreben 26 des Verstärkungselements 10a in Kontakt und stellen eine Lagesicherung des Verschlusselements 10b bezüglich des Verstärkungselements 10a dar.
In den Figs. 15 bis 17 sind weitere Ausführungsformen, bestehend aus einem Verstärkungselement 10a sowie einem Verschlusselement 10b dargestellt. Das Verschlusselement 10b in Fig. 15 ist als gerader Stab 62 ausgebildet. In Fig. 16 besteht das Verschlusselement 10b aus einem Quersegment 50 in U-Form 68. Die horizontalen Längsstreben 52 der Verschlusselemente 10b in Fig. 15 und 16 dienen jeweils zur Lagesicherung des Verschlusselements 10b bezüglich des Verstärkungselements 10a, wobei die horizontalen Längsstreben 52 mit den Tragstreben 26 der Verstärkungselemente 10a in Kontakt stehen. In Fig. 17 ist das Quersegment 50 des Verschlusselements 10b in V-Form 70 ausgebildet. Das Verstärkungselement 10a in den Figs. 15 bis 17 ist mit einem Untergurt 38 ausgeführt.
Fig. 18 zeigt ein System 74, bestehend aus einem Verstärkungselement 10a und einem Verschlusselement 10b, welche jeweils mit einem Obergurt 37 bzw. Untergurt 38 ausgeführt sind. Der Obergurt 37 bzw. Untergurt 38 ist in ca. 1/3 der Höhe der Tragstreben 26 angebracht. Ein linienartiges Element 14 bzw. ein Rohr 18 liegt demnach auf dem Untergurt 38 auf und wird von der Oberseite durch den Obergurt 37 gegen Auftrieb gesichert. Durch eine derartige hohe Anordnung des Untergurts 38 kann bei einem derartigen System 74 im eingebauten Zustand 82 die linienartige Einlage 14 ebenso mittig in einer sehr dicken Wand bzw. Decke 20 eingebracht werden.
Die Darstellung in Fig. 19 zeigt ein System 74, bestehend aus einem Verstärkungselement 10a und einem Verschlusselement 10b, wobei beide Elemente 10a und 10b drei Fachwerkstreben 24 aufweist. Vergleichbar zu Fig. 18 ist der Obergurt 37 bzw. Untergurt 38 jedes Elements 10a und 10b auf ungefähr 1/3 der Höhe der Tragstreben 26 angebracht. Im eingebauten Zustand 82 entstehen so zwei rautenförmige Zwischenräume 58 sowie ein dreiecksförmiger Zwischenraum 60. In jedem dieser Zwischenräume ist ein Rohr 18 bzw. eine Leitung 16 eingebracht.
Die Darstellung in Fig. 20 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher das Verstärkungselement 10a bzw. das Verschlusselement 10b mit sehr weit geneigten Tragstreben und baugleich als Kombination 72 ausgeführt ist.
In Fig. 21 weist das Rohr 18 bzw. die Leitung 16 eine größere Höhe als die Fachwerkstreben 24 des Verstärkungselements 10a bzw. des Verschlusselements 10b auf. Im eingebauten Zustand 82 überlappen sich schließlich die Quersegmente 22 des Verstärkungselement 10a und des Verschlusselements 10b nur in einem geringen Bereich. Dieser Bereich beschreibt den zweiten Zwischenraum 56b. Im eingebauten Zustand 82 zweier baugleicher Elemente 10a bzw. 10b entstehen somit erste Zwischenräume 56a sowie kleinere zweite Zwischenräume 56b, dargestellt in Fig. 22. In diese zweiten Zwischenräume 56b kann jeweils ein zusätzliches horizontales Bewehrungselement 88 eingelegt werden, welches die beiden Elemente 10a und 10b gegen Abheben, d. h. Abheben des Verstärkungselements 10a gegen das Verschlusselement 10b, schützt. Der minimalste Abstand zwischen Obergurt 37 und Untergurt 38 des Verstärkungselements 10a und des Verschlusselements 10b wird demnach durch die Höhe der Rohre 18 festgelegt.
Die Figs. 23a bis 23g veranschaulichen eine maximale Bauhöhenbestimmung für eine Ausführungsform 10 eines Verstärkungssystems der Erfindung für einen Deckeneinbau, wobei ein Wandeinbau gleichartig anzusehen ist. Hierzu sind eine Mehrzahl von Quersegment 22 des Verstärkungselements 10 mit Längsstreben 28 entlang einer Strecke miteinander verbunden. Jedes Quersegment 22 umfasst in diesem Beispiel zwei Tragstreben 26 und zwei v-förmig gewinkelte Fachwerkstreben 24, und definieren damit fünf extremale Totpunkte, d.h. drei untere und zwei obere Totpunkte, also zwei Anfänge der Tragstreben 26 und drei Bögen der Fachwerkstreben 24.
Das Verstärkungselement 10 ist sandwichartig zwischen einer unteren Grundbewehrungslage 36 und einer oberen Grundbewehrungslage 34 eingefasst. Jede Grundbewehrungslage 30 der unteren und oberen Grundbewehrungslage 34, 36 umfasst eine untere Ebene und eine obere Eben von parallel zueinander angeordneten Grundbewehrungsstäben 32, wobei die beiden Ebenen jeweils rechtwinklig zueinander stehen. Die untere Grundbewehrungslage 36 weist somit eine unteren Eben 90 und eine obere Ebene 92 von Grundbewehrungsstäben 32 auf. Entsprechend weist die obere Grundbewehrungslage 34 eine untere Ebene 94 und eine obere Ebene 96 auf.
Die Bauhöhe h des Quersegmentes 22 ist derart bemessen, dass keine der Totpunkte des Quersegments 22 weder die untere Ebene 90 der unteren Grundbewehrungslage 36 noch die obere Ebene 96 der oberen Grundbewehrungslage 34 durchstößt.
Unterhalb der unteren Grundbewehrungslage 36 ist eine Betonunterdeckung 102 bis zur unteren Betondeckenoberfläche und oberhalb der oberen Grundbewehrungslage 34 ist eine Betonüberdeckung 104 bis zur oberen Betondeckenoberfläche vorgesehen, so dass die Armierung jeweils einen derartigen Betonabstand zur Oberfläche der Betondecke oder Betonwand aufweist.
Fig. 23a zeigt eine Verlegerichtung des Verstärkungssystems 22 entlang der Ausrichtung der unteren Ebene 90 der unteren bzw. der oberen Ebene 96 der oberen Grundbewehrungslage 34, 36. Die horizontalen Längsstreben 28 liegen somit auf der zweiten Ebene 92 der unteren Grundbewehrungslage 36 auf. An den eigenzeichneten Totpunkten 104, den Bögen der Fachwerkstreben 24 wird die obere Ebene 92 der unteren und untere Ebene 94 der oberen Grundbewehrungslage 34, 36 tangiert. Somit ist in diesem Fall die Bauhöhe, d.h. der vertikale Abstand der Totpunkte, definiert als Abstand der oberen Ebene 92 der unteren Grundbewehrungslage 36 bis zur unteren Ebene 94 der oberen Grundbewehrungslage 34
In der Fig. 23b. ist die Verlegerichtung um 90° gedreht, so dass das Verstärkungssystem 22 nun entlang der Ausrichtung der oberen Ebene 92 der unteren bzw. der unteren Ebene 94 der oberen Grundbewehrungslage 34, 36 verläuft. Die Bauhöhe des Quersegments ist nun so, dass ein Abstand nach unten bzw. oben zu den Grundbewehrungslagen 32 verbleibt, das Verstärkungssystem kann praktisch in der Luft schweben. Somit kann der Korb problemlos in jeder Richtung zur Grundbewehrung 32 verlegt werden.
Die Fig. 23c zeigt ein realistisches Bild der Konfiguration nach Fig. 23d. Die Längsstreben 28 liegen in dieser Verlegerichtung auf der unteren Ebene 90 der unteren Grundbewehrungslage 90 auf. An einem oberen Totpunkt 104 ist deutlich erkennbar, dass ein Abstand zur unteren Ebene der oberen Grundbewehrungslage 34 verbleibt, so dass sich eine ungenügende Verankerung im Bogenbereich ergeben kann. Grundsätzlich kann die Bauhöhe des Quersegments somit immer geringer als die Bauhöhe zwischen oberer Ebene 92 und unterer Ebene 94 gewählt werden, allerdings kann dann keine zweckmäßige Verankerung an der oberen Grundbewehrungslage erreicht werden.
Wird eine maximale Ausnutzung der Bauhöhe gewünscht, und evtl. eine Verankerung der oberen Totpunkte 104 angestrebt, so kann wie nachfolgend dargelegt, eine maximale Bauhöhe unter Aufrechterhaltung aller möglichen Verlegerichtungen erreicht werden.
Eine maximal mögliche Bauhöhe ist in Fig. 23d dargestellt, wobei die Verlegerichtung wie in Fig. 23b und 23c gewählt ist. Die Längsstreben 28 sitzen auf der unteren Ebene 90 auf und die oberen Totpunkte 104 reichen bis zur Höhe der unteren Ebene 94. Die unteren Totpunkte 104 des Quersegments 22 reichen dabei bis in die untere Ebene 90 hinein. In der unteren Ebene 94 ist eine Verankerung der oberen Totpunkte 104 möglich.
In der Fig. 23e ist dahingegen eine Verlegerichtung des Verstärkungselements 10 in einer beliebigen Abwinkelung zur Ebenenorientierung der Grundbewehrungslagen 32 dargestellt. In diesem Fall liegen die Längsstreben 28 auf der oberen Ebene 92 auf. Die unteren Totpunkte können bis zur zweiten Ebene 92 und die oberen Totpunkte können maximal bis zur oberen Ebene 96 reichen, um der Forderung gerecht zu werden, dass keine der Grundbewehrungslagen 32 durchstoßen wird. Somit ergibt sich eine maximale Bauhöhe des Querelements 22 mit vertikalem Abstand der Totpunkte 104, die von der oberen Ebene 92 bis zur oberen Ebene 96 der Grundbewehrungslagen 32 reicht. Damit ist eine Bewehrungsführung der Totpunkte 104 möglich und auch eine Befestigung der Quersegmente 22 problemlos möglich.
Generalisiert kann so die Formel für eine maximale Bauhöhe des Verstärkungselementes 10 aufgestellt werden, wobei hk die Gesamthöhe des Verstärkungselementes 10 ist, h eine Stärke der Betondecke, cinf eine Breite der Betonunterdeckung 102, csub eine Breite der Betonüberdeckung 104 und d1 eine maximaler Durchmesser eines Bewehrungsstabs 30 der unteren Ebene 90 der unteren Grundbewehrungslage 36: $hk = h - cinf - csub - d 1 - δ$
Ein optionaler Sicherheitsparameter δ kann berücksichtigt werden, um produktionsabhängige Toleranz zu berücksichtigen. Der Sicherheitsparameter kann zwischen 5 mm bis 10 mm betragen, um auch bei großen Bauteiltoleranzen eine Verlegung zu garantieren, bei der keine Durchdringung der Grundbewehrungslagen 32 erfolgt.
So kann bei einer Beispieldecke mit 250 mm Gesamtstärke, einer Betonunterdeckung cinf und Betonüberdeckung csub von 20 mm und einem maximalen Durchmesser von 10 mm eines Bewehrungsstabs 30 der unteren Ebene 90 eine Gesamthöhe hk des Verstärkungselements 10 von 200 mm erreicht werden.
Die Fig. 23f zeigt schließlich stirnseitig ein Verstärkungselement 10 mit dieser maximalen Gesamthöhe hk in einer Stirnansicht.

Bezugszeichenliste

10: Verstärkungselement
10a: Verstärkungselement eines Systems
10b: Verschlusselement eines Systems
12: Bewehrungselement
14: linienartiges Element
16: Leitung
18: Rohr / Rohreinlage / Rohrleitung
20: Boden, Wand, Decke, Träger
22: Quersegment
24: Fachwerkstrebe
26: Tragstrebe
28: horizontale Längsstreben
30: Bewehrungsstab
32: Grundbewehrungslage
34: obere Bewehrungslage einer Grundbewehrung
36: untere Bewehrungslage einer Grundbewehrung
37: Obergurt
38: Untergurt
39: Matte
39a: Querstrebe der Matte
39b: Längsstrebe der Matte
40: Oberkante des Verstärkungselements
42: Unterkante des Verstärkungselements
44: Korbform
46: wellenförmiges Element
49: oberseitige Kante des Verschlusselements
50: Quersegment des Verschlusselements
52: horizontale Längsstreben des Verschlusselements
54: Bewehrungsstab
56: Zwischenraum
56a: erster Zwischenraum
56b: zweiter Zwischenraum
58: rautenförmiger Zwischenraum
60: dreiecksförmiger Zwischenraum
62: gerader Stab
64: gekrümmter Stab
66: Quersegment in Wellenform
68: Quersegment in U-Form
70: Quersegment in V-Form
71: Stapelkonfiguration
72: Kombination
74: System
76: Oberkante des Systems
78: Unterkante des Systems
80: Bewehrungssystem
82: eingebauter Zustand
84: horizontale Strebe
86: Bewehrungsstab
88: horizontales Bewehrungselement
89: Trasse
90: Untere Ebene der unteren Bewehrungslage
92: Obere Ebene der oberen Bewehrungslage
94: Untere Ebene der oberen Bewehrungslage
96: Obere Ebene der oberen Bewehrungslage
100: Betonüberdeckung
102: Betonunterdeckung
104: Totpunkt des Quersegments

Claims

Verstärkungselement (10), insbesondere Bewehrungselement (12) zur Einlage und Lagefixierung von mindestens einem linienartigen Element (14), insbesondere mindestens einer Leitung (16) und/oder mindestens einem Rohr (18) in Böden, Wänden, Decken und / oder Trägern (20) von Bauwerken, insbesondere Böden, Wänden, Decken und / oder Trägern (20) in Massivbauweise, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (10) mindestens ein Quersegment (22) umfasst, das aus mindestens zwei, gegeneinander um einen Winkel α geneigte Fachwerkstreben (24) und mindestens einer Tragstrebe (26) besteht, die miteinander verbunden sind und in einer Querebene angeordnet sind, sowie mindestens zwei horizontale Längsstreben (28), insbesondere Bewehrungsstäbe (30), umfasst, die orthogonal zum Quersegment (22) angeordnet und mit diesem verbunden sind, wobei die Längsstreben (28) auf eine bestehende Grundbewehrungslage (32), die gitterartig angeordnete Grundbewehrungsstäbe umfasst, des Bodens, der Wand, der Decke und / oder des Trägers (20) auflegbar sind, so dass das Quersegment (22) in einer beliebigen Orientierung auf den gitterartigen Grundbewehrungsstäben der Grundbewehrungslage (32) ausrichtbar ist und das Quersegment (22) nicht durch die Grundbewehrungslage (32) in Richtung einer Oberfläche des Bodens, der Wand, der Decke und / oder des Trägers hindurchgreift, und mindestens ein linienartiges Element (14) zwischen den Fachwerkstreben (24) des Quersegments (22) einlegbar ist.
Verstärkungselement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontalen Längsstreben (28) mit der Tragstrebe (26) und / oder mit mindestens einer Fachwerkstrebe (24) und/oder im Übergangsbereich Tragstrebe (26) zur Fachwerksstrebe (24) und/oder im Übergangsbereich der beiden Fachwerkstreben (24) mit dem Quersegment (22) verbunden sind.
Verstärkungselement (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Quersegment (22) mindestens einen Untergurt (38) in Form eines Einzelelements oder einer gitterartigen Matte (39) als horizontale Auflage für das mindestens eine linienartige Element (14) umfasst, wobei der Untergurt (38) die mindestens zwei Fachwerkstreben (24) schneidet und lösbar oder unlösbar mit dem Quersegment (22) verbunden ist, wobei der Untergurt (38) bevorzugt in einer anderen Höhenlage als die Längsstreben (28) am Quersegment (22) angeordnet ist und das linienartige Element (14) in einer beliebigen Höhenlage bezüglich des Quersegments (22) platziert werden kann.
Verstärkungselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das linienartige Element (14) mittig zwischen einer Oberkante (40) und einer Unterkante (42) des Verstärkungselements (10) einlegbar und / oder lagerbar ist.
Verstärkungselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (10) aus mindestens zwei Quersegmenten (22), bevorzugt zwei bis zehn Quersegmenten (22), insbesondere mindestens drei Quersegmenten (22), besonders bevorzugt sieben Quersegmenten (22) besteht, die parallel angeordnet sind, wobei die mindestens zwei horizontalen Längsstreben (28) eine Verbindung zwischen den mindestens zwei Quersegmenten (22) herstellt und eine Korbform (44) ausbilden.
Verstärkungselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Quersegment (22) einstückig, in Form eines zusammenhängenden, wellenförmigen Elements (46) ausgebildet ist.
Verstärkungselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Quersegment (22) des Verstärkungselements (10) mindestens drei Fachwerkstreben (24), bevorzugt vier bis zehn Fachwerkstreben (24) umfasst, sodass mindestens drei Zwischenräume (56) ausgebildet werden, in welche jeweils mindestens ein linienartiges Element (14) einlegbar ist.
Verschlusselement (10b) zum lösbaren Verschließen eines Quersegments (22) und zur Definition eines Zwischenraums (56) zu einem Verstärkungselement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (10b) mindestens ein Quersegment (50) und zwei horizontale Längsstreben (52), insbesondere Bewehrungsstäbe (54) aufweist, die eine Lagesicherung des Verschlusselements (10b) bezüglich des Verstärkungselements (10) bewirken, wobei durch das Quersegment (50) ein Zwischenraum (56), insbesondere ein rautenförmiger Zwischenraum (58), dreiecksförmiger Zwischenraum (60) oder kreisbogenförmiger Zwischenraum für die Aufnahme mindestens eines linienartigen Elements (14) zwischen mindestens einem Quersegment (22) des Verstärkungselements (10) und dem Verschlusselement (10b) ausgebildet wird.
Verschlusselement (10b) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Quersegment (50) des Verschlusselements (10b) als gerader Stab (62) oder gekrümmter Stab (64), in Wellenform (66), U-Form (68) oder V-Form (70) ausgebildet ist, oder aus einer Aneinanderreihung von Wellenform (66), U-Form (68) und / oder V-Form (70) besteht.
Verschlusselement (10b) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (10b) mindestens ein Quersegment (50) umfasst, das aus mindestens zwei, gegeneinander um einen Winkel α geneigte Fachwerkstreben (24) und mindestens einer Tragstrebe (26) besteht, die miteinander verbunden sind, sowie mindestens zwei horizontale Längsstreben (28), insbesondere Bewehrungsstäbe (30), umfasst, die orthogonal zum Quersegment (50) angeordnet und mit diesem verbunden sind, wobei mindestens ein linienartiges Element (14) zwischen den Fachwerkstreben (24) des Quersegments (22) einlegbar ist und auf eine oberseitige Kante (40, 49) des Verschlusselements (10b) oder des Verstärkungselements (10) eine bestehende Grundbewehrungslage (32) der Decke, des Bodens oder der Wand (20) auflegbar ist.
Stapelkonfiguration (71) umfassend mindestens zwei Verstärkungselemente (10, 10a) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und / oder zwei Verschlusselemente (10, 10b) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Verstärkungselemente (10, 10a) und/oder mindestens zwei Verschlusselemente (10b) ineinander stapelbar transportierbar sind, sodass die Quersegmente (22) parallel zueinander anordnungsbar sind.
Kombination (72) aus einem Verstärkungselement (10, 10a) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einem Verschlusselement (10b) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Quersegment (50) des Verschlusselements (10b) mindestens einen Obergurt (37) in Form eines Einzelelements oder einer gitterartige Matte (39) umfasst, wobei der Obergurt (37) lösbar oder unlösbar mit dem Quersegment (50) des Verschlusselements (10b) verbunden ist.
System (74), insbesondere Bewehrungssystem (80), zur Schubverstärkung von Böden, Wänden, Decken und / oder Trägern (20) von Bauwerken, insbesondere Böden, Wänden, Decken und / oder Trägern (20) in Massivbauweise, in welche mindestens ein linienartiges Element (14), insbesondere mindestens eine Leitung (16) und/oder mindestens ein Rohr (18), verbaut ist, umfassend zumindest ein Verschlusselement (10b) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und ein Verstärkungselement (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im eingebauten Zustand (82) in einer Decke, Wand oder einem Boden (20) eine Oberkante (76) des Systems (74) mit einer oberen Bewehrungslage (34) einer Grundbewehrung (32) sowie eine Unterkante (78) des Systems (74) mit einer unteren Bewehrungslage (36) einer Grundbewehrung (32) einer Decke, Wand und / oder eines Bodens (20) in Kontakt stehen.
System (74) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (10b) und/oder das Verstärkungselement (10) mindestens ein, bevorzugt zwei zusätzliche horizontale Streben (84), insbesondere Bewehrungsstäbe (86), umfasst, die orthogonal zum Quersegment (22) des Verstärkungselements (10) angeordnet und mit diesem verbunden sind, wobei diese an jeweils einer Fachwerkstrebe (24) angeordnet sind und beim Zusammenfügen des Verschlusselement (10b) mit dem Verstärkungselement (10) im Zwischenraum (56) als Auflager des Verschlusselement (10b) auf dem Verstärkungselement (10, 10a) dienen.
System (74) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich im eingebauten Zustand (82) das Verschlusselement (10b) und das Verstärkungselement (10) derart überlappen, dass sich mindestsens ein erster Zwischenraum (56a) zur Einlage von mindestens einem linienartigen Element (14) und mindestens ein zweiter, benachbarter Zwischenraum (56b) ausbildet, in welchen ein weiteres linienartigen Element (14), insbesondere ein horizontales Bewehrungselement (88) einschiebbar ist, wobei bevorzugt der zweite Zwischenraum (56b) eine geringere Größe als der erste Zwischenraum (56a) aufweist.