WO1995028534A1 - Dübelleiste für schubbewehrungen - Google Patents

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WO1995028534A1
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Hans-Peter ANDRÄ
Karl H. Jung
Peter Ernst
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Zellner, Wilhelm
GÖHLER, Bernhard
Saul, Reiner
Seifried, Gerhard
Svensson, Holger
Detec Fertigung Gmbh
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    • E04C5/16—Auxiliary parts for reinforcements, e.g. connectors, spacers, stirrups

Definitions

  • the invention relates to a dowel bar for shear reinforcement in beams or plates made of reinforced concrete, consisting of a bar and several dowels welded at a distance from each other at one end at right angles to the bar, each with a dowel shaft and at its end facing away from the dowel shaft have widened dowel head.
  • Known dowel strips of this type (DE-PS 27 27 159.6) are used in beams and plates made of reinforced concrete in the area of support points, in particular in the area of column connections, to form shear reinforcements in order to absorb the transverse forces occurring there as a result of the vertical column forces.
  • the dowel shaft is smoothly cylindrical; the resultant, relatively small bond between the dowel shaft and the concrete causes the post force to be directed to the dowel head or to the ledge.
  • the object of the invention is therefore to design a dowel strip of the type mentioned in such a way that an effective crack width limitation in the concrete is achieved without additional material or labor and while maintaining the effective formation of truss nodes on the dowel heads and on the strips.
  • the dowel shaft has a smooth cylindrical shape on its two shaft end sections and that an intermediate shaft middle section is provided with ribs on its surface.
  • each dowel required to form the truss knot is maintained in that the two shaft end sections adjacent to the dowel ends are smooth and therefore only achieve a very slight bond with the surrounding concrete.
  • the desired good bond between the dowel and the surrounding concrete is achieved in the ribbed shaft middle section lying between the two smooth shaft end sections, which preferably consists of reinforcing steel. This bond limits the width of the shear cracks that form in the concrete along the inclined pressure struts. This increases the load-bearing capacity of the beam or slab thus reinforced without the need for additional reinforcement.
  • the dowel shaft can be made of ribbed steel, the ribs of which are smoothed on the two shaft end sections.
  • the shaft middle section made of rebar steel it is also possible for the shaft middle section made of rebar steel to be welded to the two shaft end sections made of smooth bar steel.
  • the length of the shaft center section provided with ribs essentially depends on the height at which the shear cracks to be limited in the concrete are to be expected. In individual cases, this can be determined from the position of the inclined pressure struts that form, which can be determined for the individual application according to the framework model mentioned at the beginning.
  • 1 is a simplified partial longitudinal section through a beam in the support area of a support
  • Fig. 2 shows a section along the line II-II in Fig. 1 and
  • Fig. 3 is an enlarged partial view of a portion of one of the dowel bars used in the example of FIGS. 1 and 2 as shear reinforcement.
  • the beam 1 shown in FIG. 1 made of reinforced concrete rests on a support 2.
  • horizontal reinforcement bars 3 made of ribbed steel are inserted at the top of the beam 1.
  • a number of dowel strips 4 are used as shear reinforcement in the vicinity of the column 2 in the beam 1.
  • these each consist of a strip 5 lying at the bottom, which extends transversely to the longitudinal direction of the beam and at each end of which a vertical dowel 6 is attached at right angles.
  • each dowel 6 has a dowel shaft 7 which is welded onto the bar 5 with its lower end. At its upper end, the dowel shaft 7 is connected to a widened, plate-shaped dowel head 8, which is preferably flat in the shape of a truncated cone on its side facing the dowel shaft 7.
  • the dowel shaft 7 has a smooth cylindrical shape on its two shaft end sections 7a and 7b facing the dowel head 8 and the strip 5, respectively.
  • An intermediate shaft middle section 7b is made of concrete rib steel and has ribs 9 on its surface.
  • the length a or c of one or both shaft end sections 7a or 7b is, for example, 1 to 2 times the diameter d of the dowel head 8. In one example, the length a or c of one or both shaft end sections 7a or 7b is 1 / 4 to 1/10 of the length L of the dowel shaft 7.
  • the dowel shaft 7 is made of ribbed steel, the ribs 9 of which are smoothed on the two shaft end sections 7a and 7c.
  • the shaft center section 7b from ribbed steel and to weld it to the two shaft end sections 7a and 7c from smooth bar steel.
  • the shaft end sections 7a and 7c can be thickened relative to the shaft middle section 7b.
  • inclined pressure struts 10 form in the beam 1 under the force introduced by the support 2 and extend upwards to the dowel heads 8 of the dowel strips 4.
  • the underside of the beam 1 forms a horizontal bending pressure belt 11 in the concrete.
  • the upper bending tension belt 3, the lower bending pressure belt 11, the inclined pressure struts 10 and the dowels 6 as tension posts form a framework in the beam 1.
  • the pressure struts 10 run from the dowel heads 8 not only to the support point of the support 2, but also in part to the strips 5 at the lower ends of the dowels 6.
  • Truss nodes form on the dowel heads 8 and on the strips 5. Since the dowels 6 in their shaft end sections 7a and 7c do not form an essential bond with the surrounding concrete due to their smooth outer shape, the introduction of the post force at the dowel ends takes place predominantly through the positive overlapping of the dowel heads 8 or the strips 5.
  • Shear cracks 12 occur in the concrete along the pressure struts 10, as indicated in FIG. 1. It can be seen that these shear cracks 12 essentially cross the dowels 6 of the dowel strips 4 in the region of the shaft middle sections 7b. Because of the ribs 9 there is a good bond between the dowel shaft 7 and the surrounding concrete. This bond between the concrete and the reinforcement counteracts widening of the shear cracks 12 and thus represents an effective crack width limitation.

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Abstract

Eine Dübelleiste für Schubbewehrungen in Balken oder Platten aus Stahlbeton besteht aus einer Leiste (5) und mehreren, im Abstand zueinander rechtwinklig auf die Leiste (5) aufgeschweißten Dübeln (6). Jeder Dübel (6) hat einen verbreiterten Dübelkopf (8). Der Dübelschaft (7) weist an seinen beiden Schaftendabschnitten (7a, 7c) eine glatte zylindrische Form auf. Ein dazwischenliegender Schaftmittelabschnitt (7b) ist an seiner Oberfläche mit Rippen (9) versehen.

Description

Dübelleiste für Schubbewehrungen
Die Erfindung betrifft eine Dübelleiste für Schubbewehrungen in Balken oder Platten aus Stahlbeton, bestehend aus einer Leiste und mehreren, im Abstand zueinander mit ihrem einen Ende rechtwinklig auf die Leiste aufgeschweißten Dübeln, die jeweils einen Dübelschaft und an ihrem der Leiste abgekehrten Ende einen gegenüber dem Dübelschaft verbreiterten Dübelkopf aufweisen.
Derartige bekannte Dübelleisten (DE-PS 27 27 159.6) dienen in Balken und Platten aus Stahlbeton im Bereich von Auflagerstellen, insbesondere im Bereich von Stützenanschlüssen zur Bildung von Schubbewehrungen, um die dort infolge der senkrechten Stützenkräfte auftretenden Querkräfte aufzunehmen.
In dem so bewehrten Balken oder der Platte aus Stahlbeton bildet sich im Stützenbereich ein mit Modell eines Fachwerks zu beschreibendes Gitter, dessen Gitterstäbe mit den bei Fachwerken üblichen Begriffen beschrieben werden.
Längsverlaufende Bewehrungsstäbe an der Oberseite des Balkens oder der Platte bilden im Stützenbereich einen Biegezuggurt. Die senkrecht dazu verlaufenden Dübel der Dübelleiste sind die Zugpfosten des Fachwerks. Der an der Unterseite des Balkens oder der Platte im Stützenbereich auf Druck beanspruchte Beton übernimmt die Funktion des Biegedruckgurtes; diese Funktion kann auch von den Leisten der Dübelleisten übernommen werden, wenn sich diese in Balkenlängsrichtung erstrecken. Zwischen den oben angeordneten Dübelköpfen und den Auflagerstellen der Stütze bzw. den Dübelleisten benachbarter und weiterer Dübel bilden sich im Beton geneigte Druckstreben des als Modell gedachten Fachwerks. Zur Ausbildung eines Fachwerkknotens am Dübelkopf bzw. an der Leiste ist es erforderlich, daß die Zugpfostenkraft bis zum Kopf bzw. bis zur Leiste geleitet wird, damit dort durch formschlüssige Übergreifung des Betons die Differenzkräfte auf den Biegezuggurt bzw. Biegedruckgurt abgegeben werden können.
Bei den bekannten Dübelleisten ist der Dübelschaft glatt zylindrisch ausgeführt; der sich dadurch ergebende, verhältnismäßig geringe Verbund zwischen dem Dübelschaft und dem Beton bewirkt, daß die Pfostenkraft bis zum Dübelkopf bzw. bis zur Leiste geleitet wird.
Unter der Wirkung der sich im Beton ausbildenden geneigten Hauptzugspannungen treten Schubrisse im Beton auf, die angenähert in Richtung der geneigten Druckstreben verlaufen und deren Breite die Belastbarkeit des Balkens oder der Platte begrenzen.
Es ist bekannt, die Breite von unvermeidbaren Schubrissen im Beton dadurch gering zu halten und somit die Tragfähigkeit des Bauteils zu erhöhen, daß zusätzliche Schubbewehrungen eingelegt werden, die sich im wesentlichen quer zu der zu erwartenden Rißrichtung erstrecken.
Bei einem mit Dübelleisten als Schubbewehrung versehenen Balken oder einer Platte würde diese Überlegung dazu führen, entweder die aus Dübelleisten bestehende Schubbewehrung zu verstärken, indem mehr oder dickere Dübel vorgesehen werden, oder eine gesonderte zusätzliche Schubbewehrung zur Rißbreitenbegrenzung einzulegen. Beide Maßnahmen sind jedoch mit höherem Materialaufwand und höherem Arbeitsaufwand verbunden. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Dübelleiste der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß ohne zusätzlichen Material- oder Arbeitsaufwand und unter Beibehaltung der wirksamen Ausbildung von Fachwerkknoten an den Dübelköpfen und an den Leisten eine wirksame Rißbreitenbegrenzung im Beton erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dübelschaft an seinen beiden Schaftendabschnitten eine glatte zylindrische Form aufweist und daß ein dazwischenliegender Schaftmittelabschnitt an seiner Oberfläche mit Rippen versehen ist.
Die zur Bildung des Fachwerkknotens erforderliche Einleitung der Pfostenkraft an den beiden Enden jedes Dübels bleibt dadurch erhalten, daß die den Dübelenden benachbarten beiden Schaftendabschnitte glatt sind und daher nur einen allenfalls sehr geringen Verbund gegenüber dem umgebenden Beton erreichen. In dem zwischen den beiden glatten Schaftendabschnitten liegenden, mit Rippen versehenen Schaftmittelabschnitt, der vorzugsweise aus Betonrippenstahl besteht, wird der erwünschte gute Verbund zwischen dem Dübel und dem umgebenden Beton erreicht. Dieser Verbund begrenzt die Breite der sich entlang der geneigten Druckstreben im Beton ausbildenden Schubrisse. Dadurch wird die Tragfähigkeit des so bewehrten Balkens bzw. der Platte ohne Bedarf an zusätzlicher Bewehrung erhöht.
Der Dübelschaft kann aus Betonrippenstahl hergestellt sein, dessen Rippen an den beiden Schaftendabschnitten geglättet sind. Statt dessen ist es auch möglich, daß der Schaftmittelabschnitt aus Betonrippenstahl mit den beiden Schaftendabschnitten aus glattem Stabstahl verschweißt ist. Die Länge des mit Rippen versehenen Schaftmittelabschnitts richtet sich im wesentlichen danach, in welcher Höhe die zu begrenzenden Schubrisse im Beton zu erwarten sind. Dies kann im Einzelfall aus der Lage der sich ausbildenden geneigten Druckstreben ermittelt werden, die nach dem eingangs genannten Fachwerkmodell für den einzelnen Anwendungsfall bestimmt werden können.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:
Fig. 1 einen vereinfachten Teil-Längsschnitt durch einen Balken im Auflagerbereich einer Stütze,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 und
Fig. 3 in vergrößerter Teil-Darstellung einen Abschnitt einer der beim Beispiel nach den Fig. 1 und 2 als Schubbewehrung verwendeten Dübelleisten.
Der in Fig. 1 gezeigte Balken 1 aus Stahlbeton ruht auf einer Stütze 2. Als Bewehrung für den Biegezuggurt sind an der Oberseite des Balkens 1 aus Betonrippenstahl bestehende horizontale Bewehrungsstäbe 3 eingelegt.
Als Schubbewehrung sind in der Nachbarschaft der Stütze 2 im Balken 1 mehrere Dübelleisten 4 eingesetzt. Diese bestehen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils aus einer untenliegenden Leiste 5, die sich quer zur Balkenlängsrichtung erstreckt und an deren beiden Enden jeweils ein vertikaler Dübel 6 rechtwinklig angebracht ist. Wie in Fig. 3 in Einzelheiten gezeigt ist, weist jeder Dübel 6 einen Dübelschaft 7 auf, der mit seinem unteren Ende auf die Leiste 5 aufgeschweißt ist. An seinem oberen Ende ist der Dübelschaft 7 mit einem verbreiterten, tellerförmigen, an seiner dem Dübelschaft 7 zugekehrten Seite vorzugsweise flach kegelstumpfförmig ausgeführten Dübelkopf 8 verbunden.
An seinen beiden dem Dübelkopf 8 bzw. der Leiste 5 zugekehrten Schaftendabschnitten 7a bzw. 7b weist der Dübelschaft 7 eine glatte zylindrische Form auf. Ein dazwischenliegender Schaftmittelabschnitt 7b besteht aus Betonrippenstahl und weist an seiner Oberfläche Rippen 9 auf.
Die Länge a bzw. c eines oder beider Schaftendabschnitte 7a bzw. 7b beträgt beispielsweise das 1- bis 2-fache des Durchmessers d des Dübelkopfes 8. Bei einem ausgeführten Beispiel beträgt die Länge a bzw. c eines oder beider Schaftendabschnitte 7a bzw. 7b 1/4 bis 1/10 der Länge L des Dübelschaftes 7.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Dübelschaft 7 aus Betonrippenstahl hergestellt, dessen Rippen 9 an den beiden Schaftendabschnitten 7a und 7c geglättet sind. Statt dessen ist es auch möglich, den Schaftmittelabschnitt 7b aus Betonrippenstahl herzustellen und mit den beiden Schaftendabschnitten 7a und 7c aus glattem Stabstahl zu verschweißen.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeipiel können die Schaftendabschnitte 7a und 7c gegenüber dem Schaftmittelabschnitt 7b verdickt sein.
Wie in Fig. 1 vereinfacht dargestellt ist, bilden sich im Balken 1 unter der von der Stütze 2 eingeleiteten Kraft geneigte Druckstreben 10 aus, die nach oben zu den Dübelköpfen 8 der Dübelleisten 4 verlaufen. An der Unterseite des Balkens 1 bildet sich im Beton ein horizontaler Biegedruckgurt 11 aus.
Der obenliegende Biegezuggurt 3, der untenliegende Biegedruckgurt 11, die geneigten Druckstreben 10 und die Dübel 6 als Zugpfosten bilden im Balken 1 ein Fachwerk. Dabei verlaufen die Druckstreben 10 von den Dübelköpfen 8 nicht nur zur Auflagerstelle der Stütze 2, sondern teilweise auch zu den Leisten 5 an den unteren Enden der Dübel 6.
An den Dübelköpfen 8 und an den Leisten 5 bilden sich hierbei Fachwerkknoten aus. Da die Dübel 6 in ihren Schaftendabschnitten 7a und 7c wegen ihrer glatten Außenform keinen wesentlichen Verbund mit dem umgebenden Beton bilden, erfolgt die Einleitung der Pfostenkraft an den Dübelenden jeweils ganz überwiegend durch die formschlüssige übergreifung der Dübelköpfe 8 bzw. der Leisten 5.
Entlang der Druckstreben 10 entstehen im Beton Schubrisse 12, wie in Fig. 1 angedeutet ist. Man erkennt, daß diese Schubrisse 12 die Dübel 6 der Dübelleisten 4 im wesentlichen im Bereich der Schaftmittelabschnitte 7b kreuzen. Dort besteht wegen der Rippen 9 ein guter Verbund zwischen dem Dübelschaft 7 und dem umgebenden Beton. Dieser Verbund zwischen dem Beton und der Bewehrung wirkt einer Verbreiterung der Schubrisse 12 entgegen und stellt somit eine wirksame Rißbreitenbegrenzung dar.

Claims

Dübelleiste für SchubbewehrungenP a t e n t a n s p r ü c h e
1. Dübelleiste für Schubbewehrungen in Balken (1) oder Platten aus Stahlbeton, bestehend aus einer Leiste (5) und mehreren, im Abstand zueinander mit ihrem einen Ende rechtwinklig auf die Leiste aufgeschweißten Dübeln (6), die jeweils einen Dübelschaft (7) und an ihrem der Leiste (5) abgekehrten Ende einen gegenüber dem Dübelschaft (7) verbreiterten Dübelkopf (8) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Dübelschaft (7) an seinen beiden Schaftendabschnitten (7a, 7c) eine glatte zylindrische Form aufweist und daß ein dazwischenliegender Schaftmittelabschnitt 7b an seiner Oberfläche mit Rippen (9) versehen ist.
2. Dübelleiste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftmittelabschnitt (7b) aus Betonrippenstahl besteht.
3. Dübelleiste nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dübelschaft (7) aus Betonrippenstahl hergestellt ist, dessen Rippen an den beiden Schaftendabschnitten (7a, 7c) geglättet sind.
4. Dübelleiste nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftmittelabschnitt (7b) aus Betonrippenstahl mit den beiden Schaftendabschnitten (7a, 7c) aus glattem Stabstahl verschweißt ist.
5. Dübelleiste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (a bzw. s) eines oder beider Schaftendabschnitte (7a bzw. 7c) das 1- bis 2-fache des Durchmessers (d) des Dübelkopfes (8) beträgt.
6. Dübelleiste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge a bzw. c eines oder beider
Schaftendabschnitte (7a bzw. 7c) 1/4 bis 1/10 der Länge L des Dübelschaftes (7) beträgt.
7. Dübelleiste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaftendabschnitte (7a, 7c) gegenüber dem Schaftmittelabschnitt (7b) verdickt sind.
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