WO1999004116A1 - Bauteil - Google Patents

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WO1999004116A1
WO1999004116A1 PCT/DE1998/001974 DE9801974W WO9904116A1 WO 1999004116 A1 WO1999004116 A1 WO 1999004116A1 DE 9801974 W DE9801974 W DE 9801974W WO 9904116 A1 WO9904116 A1 WO 9904116A1
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WO
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slot
component
reinforcement element
base body
reinforcement
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Application number
PCT/DE1998/001974
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French (fr)
Inventor
Michael Blaschko
Original Assignee
Bilfinger + Berger Bauaktiengesellschaft
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Publication date
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Priority to PL338141A priority patent/PL198884B1/pl
Priority to EP98943699A priority patent/EP0996797B1/de
Priority to AT98943699T priority patent/ATE205568T1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G23/00—Working measures on existing buildings
    • E04G23/02—Repairing, e.g. filling cracks; Restoring; Altering; Enlarging
    • E04G23/0218—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04G23/0218—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements
    • E04G2023/0251—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements by using fiber reinforced plastic elements

Definitions

  • the invention relates to a component with at least one reinforcement element that is at least sectionally flat, the main body of the component consisting essentially of a hydraulically bound matrix.
  • a component with at least one reinforcement element that is at least sectionally flat, the main body of the component consisting essentially of a hydraulically bound matrix.
  • An example of such a component is a concrete component with or without reinforcement.
  • German Patent 43 33 782 describes a method for attaching additional reinforcement to a reinforced concrete component, in which grooves are first made in the surface of the concrete component using a high-pressure water jet. Reinforcing steel elements are then arranged in the grooves. The grooves are then filled with concrete again, whereby the reinforcement elements are embedded in the concrete and thus fixed in the grooves.
  • German patent specification 43 33 782 proves to be problematic in practice in several respects.
  • the grooves created in the concrete component must be relatively large, since the steel reinforcement elements take up a relatively large amount of space.
  • filling the grooves with shotcrete requires a minimum order thickness that is adapted to the maximum.
  • a minimum thickness of the concrete cover for the reinforcement elements must be observed in order to prevent corrosion of the reinforcement elements.
  • the subsequently integrated reinforcement elements should be threaded into any existing reinforcement of the component, which is often very complex. Since large amounts of water are obtained in the known method, in particular when creating the grooves in the component, the method can be used only to a very limited extent. An application inside buildings is practically impossible. Overall, the well-known Processes with a comparatively large effort and therefore associated with relatively high costs.
  • lamellae made of carbon fiber reinforced plastics are glued to the surface of the component.
  • the surface of the component must be prepared in a suitable manner, namely by blasting, grinding or the like and applying an adhesive bridge or a scratch filler.
  • the method can only be used to a limited extent, which is due to the fact that the bond between a concrete component and a glued-on reinforcement is relatively rigid.
  • the possible displacements in the adhesive bond up to breakage are in the range of less than 0.2 mm, while the possible displacements of ribbed steel concreted in are in the range of 1 mm.
  • the combination of a concrete reinforcement made of concrete is therefore significantly more ductile.
  • the adhesive bond allows only a relatively small introduction of force into the lamella. This application of force is also heavily dependent on the existing concrete quality and the resulting adhesive tensile strength.
  • the slat can only be used to a maximum of 40% of the tensile strength.
  • a further limitation of the possible applications of glued-on fiber-reinforced lamellas as additional reinforcement is that the component surface may only have unevenness of less than 5 mm with a measuring length of 2 m. Also an application for components where shear cracks are computationally possible, i.e. for components with the required shear reinforcement, is problematic because in this case a so-called peeling fracture can occur as a result of a shear crack offset. Finally, it should also be noted that a glued-on reinforcement must always be protected against mechanical damage and that special precautions must be taken in the event of a fire to prevent the reinforcement from failing.
  • the invention is based on the object of specifying a component of the type in question with reinforcement in the form of flat reinforcement elements, which is relatively ductile with good wearing behavior.
  • the component according to the invention achieves the above object by the features of claim 1.
  • the component mentioned at the outset is designed such that the reinforcement element is arranged at least in sections in a slot in the surface of the base body and is fixed at least over an anchoring length in the slot and so on is connected to the base body.
  • both the carrying and the deformation properties of a component are determined essentially by the type and arrangement of the reinforcement elements and the type of connection between the base body of the component and the reinforcement elements. Furthermore, it has been recognized that flat reinforcement elements are well suited for reinforcing concrete components. According to the invention, it is proposed to arrange the flat reinforcement elements in suitable recesses in the surface of the component, namely in slots, so that each reinforcement element is bilateral, i.e. can be connected to the base body of the component via its two main surfaces. This type of arrangement of the reinforcement elements proves to be sufficiently close to the surface in order to ensure good wearing behavior of the component. In addition, a ductile bond behavior can be achieved in this way that comes close to that of a concrete reinforcement made of concrete.
  • the flat reinforcement elements in the component according to the invention Due to the special arrangement of the flat reinforcement elements in the component according to the invention, relatively large forces can be anchored.
  • the reinforcement element is therefore well used here.
  • the bond behavior of the component according to the invention is so ductile that no brittle fracture is to be expected. The power transmission is not disturbed by thrust or bending cracks.
  • the reinforcement method according to the invention proves to be advantageous for various reasons.
  • the quality of the component body in particular the adhesive tensile strength of which is of minor importance for the application of the reinforcement method according to the invention.
  • Unevenness in the surface of the base body can be easily corrected by a corresponding slot depth. Slots, as are required for an arrangement of the flat reinforcement elements according to the invention, can be produced simply and inexpensively by cutting in the base body of the component. Such slots can also be produced indoors. A further surface treatment is not necessary here.
  • the reinforcement elements are arranged at least in sections in slots in the surface of the component, the reinforcement elements or the bond between the base body of the component and the reinforcement elements are largely protected against mechanical damage, so that the reinforcement elements do not completely lose their functionality even in the event of a fire.
  • the reinforcement of the component according to the invention is relatively stable.
  • the load-bearing capacity of the component does not only depend on the tensile strength of the material of the base body, but is also largely determined by the reinforcement.
  • the reinforcement element is designed in the form of a strip-shaped lamella.
  • a reinforcement element can simply be arranged in a slot in such a way that the two main surfaces of the reinforcement element are oriented parallel to the side walls of the slot. If the depth of the slot then corresponds at least to the width of the strip-shaped lamella, the reinforcement element can even be arranged in the slot in such a way that it does not protrude from the surface of the base body, that is to say it is completely protected against mechanical damage or other adverse environmental influences.
  • the reinforcement element has an L-shaped or T-shaped profile, at least in sections. Such a reinforcement element is then arranged with a first section of its profile in the slot in the base body of the component, so that at least a further section of its profile rests on the surface of the base body.
  • Reinforcement elements of this type have a larger loading than strip-shaped reinforcement elements. reinforcement cross-section, although they do not differ from strip-shaped reinforcement elements in terms of their arrangement and fixation in the base body of the component.
  • Reinforcement elements with an L- or T-shaped profile are particularly advantageous if only slots with a relatively small depth can be made in the surface of the base body, for example in the case of components that already have reinforcement close to the surface. Components of this type can then be provided with reinforcement elements which have a relatively large reinforcement cross section, despite the small slot depth. By fixing these reinforcement elements in the slots, the component shows an overall comparatively good ductile behavior.
  • the reinforcement element is fixed in the slot at least over an anchoring length. It is particularly advantageous if the reinforcement element is fixed at the end in the slot. As a rule, an end fixation of the reinforcement element is sufficient to introduce the forces that occur.
  • the reinforcement element in the slot.
  • a bond is created between the reinforcement element and the base body in the area of the slot.
  • the reinforcement element can also be mechanically fixed in the slot of the base body. The mechanical fixing of the reinforcement element also enables the reinforcement element to be prestressed, which significantly improves the possible uses of the component according to the invention.
  • the reinforcement element could be provided with a thickening which is arranged in a corresponding extension of the slot.
  • the slot could be enlarged at one point by a hole. Due to the thickening arranged in the expansion of the slot, the reinforcement element is mechanically held in the slot at one point and can now also be prestressed.
  • the reinforcement element comprises at least one anchoring part for mechanical fixing in the slot.
  • a lamella with an L- or T-shaped profile could serve as anchoring part, in that a first section of this profile is arranged in the slot in the surface of the base body and fixed there.
  • such a reinforcement element comprises at least one section in the form of a strip-shaped lamella.
  • This lamella could be connected to the anchoring part, for example, via the section of its profile which rests on the surface of the base body, and could also rest on the surface of the base body.
  • the lamella could equally well be connected to the section of the anchoring part arranged in the slot and arranged in a corresponding extension of the slot.
  • the anchoring part can be arranged at any point on the reinforcement element; in practice, however, it proves to be advantageous if the anchoring part is arranged at the end of the reinforcement element, or two anchoring parts are provided at the ends of the reinforcement element.
  • the slots are oriented essentially perpendicular to the surface of the base body.
  • the present invention can also be implemented with a different orientation of the slots.
  • the reinforcement elements are fixed in the slot at least over an anchoring length.
  • it can also be advantageous to fix a reinforcement element in the slot over its entire length.
  • reinforcement elements made of very different materials can be used in the component according to the invention.
  • reinforcement elements made of a plastic with a fiber reinforcement preferably in the form of carbon fibers, aramid fibers and / or glass fibers
  • Reinforcement elements of this type are corrosion-resistant and have a very high tensile strength with a small cross-section, so that overall only relatively small slot depths are required.
  • a reinforcement element can be fixed mechanically in the slot. As a rule, however, a bond is made between the reinforcement element and the base body in the area of the slot. Adhesives based on epoxy resin or polyester resin are suitable for this.
  • the reinforcement element can also be fixed in the slot with the aid of a cement suspension, preferably a fine cement milk.
  • the invention also relates to a method for attaching additional reinforcement to a concrete component, in which at least one slit is created in the surface of the concrete component, the slit being filled at least in regions with a binder, an at least sectionally flat reinforcement element made of a fiber-reinforced Plastic is arranged at least in sections in the slot and the binder which is displaced and emerges from the slot is removed.
  • the slot could advantageously either be cut or milled.
  • a suitable adhesive or a self-setting cement suspension could be used as the binder.
  • FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment for a component according to the invention
  • Fig. 2 is a perspective view of a second embodiment of a component according to the invention.
  • FIG. 3 shows a perspective illustration of a third exemplary embodiment of a component according to the invention.
  • 1 shows a component 1, the base body 2 of which consists of a hydraulically set matrix - here concrete.
  • the component 1 further comprises a flat reinforcement element 3.
  • This reinforcement element 3 is arranged in a slot 4 which is introduced into the surface 5 of the base body 2.
  • the reinforcement element 3 is also fixed at least over an anchoring length in the slot 4 and thus connected to the base body 2.
  • the reinforcement element 3 shown in FIG. 1 is a strip-shaped lamella, the width of which essentially corresponds to the depth of the slot 4.
  • the reinforcement element 3 is now arranged in the slot 4 so that it does not protrude from the surface 5 of the base body 2.
  • the slot 4 is oriented essentially perpendicular to the surface 5 of the base body 2.
  • the reinforcement element 3 is fixed in the slot 4 over its entire length with the aid of a suitable binding agent 6.
  • a cement suspension or an adhesive matched to the material of the reinforcement element 3 can be used as the binder 6.
  • a fiber-reinforced plastic has proven itself as the material for the reinforcement element, in particular a carbon fiber plastic or also a plastic with a reinforcement made of aramid fibers and / or glass fibers. Reinforcement elements of this type can be easily fixed using epoxy resin adhesives or polyester resin adhesives.
  • the component 1 shown in FIG. 1 is a concrete component subsequently provided with additional reinforcement in the form of the flat reinforcement element 3.
  • the slot 4 was first created in the surface 5 of the component 1.
  • the slot 4 can be cut or milled, for example.
  • the slot 4 was then filled at least in regions with a binder 6, namely a suitable adhesive or a cement suspension.
  • the flat reinforcement element 3, which in the present case is formed by a fiber-reinforced plastic lamella was arranged in the slot 4. At least one was Part of the binder 6 displaced from the slot 4. This leaked binder has finally been removed.
  • the slot 4 is about 3 mm wide and about 3 cm deep. It extends to a maximum of any internal reinforcement of the component 1.
  • the plastic lamella 3 has a thickness of approximately 1.5 mm and a height of approximately 27 mm.
  • the dimensioning and arrangement of the reinforcement element 3 in the slot 4 shown in FIG. 1 ensures that the reinforcement element 3 is completely embedded in the binding agent 6 in the slot 4. In this way, a particularly good bond between the reinforcement element 3 and the base body 2 of the component 1 is produced. In addition, the reinforcement element 3 is also protected against mechanical and other adverse external influences.
  • the reinforcement element used here is not a strip-shaped lamella, as in the case of the component shown in FIG. 1, but a combination of one or more anchoring parts 8 and a strip-shaped lamella 9.
  • the anchoring part 8 has a T-shaped profile. A first section of this profile is glued in the slot 4, while the other two sections of the profile are arranged on the surface 5 of the base body 2. In addition, there can also be an adhesive connection between these two sections of the profile and the surface 5 of the base body 2.
  • the strip-shaped lamella 9 is now connected to the two sections of the profile of the anchoring part 8 arranged on the surface 5 of the base body 2.
  • the strip-shaped lamella 9 can also be glued to the surface 5 of the base body 2.
  • the reinforcement element can also be attached to the component 7 as a whole in a prestressed manner.
  • the slot 4 in the base body 2 of the component 10 shown in FIG. 3 has an extension 11 in the form of a bore at the end.
  • this extension 11 the end of a strip-shaped reinforcement element 3, provided with a thickening 12, is attached. arranges. This mechanical fixation of one end of the reinforcement element 3 allows the reinforcement element 3 to be pretensioned as a whole.
  • reinforcement elements in the form of fiber-reinforced plastic slats are particularly well suited for realizing the component according to the invention or for subsequently attaching additional reinforcement to a concrete component. This is due in particular to the very high tensile strength of such slats, even with small cross sections.

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Abstract

Es wird ein Bauteil (1) vorgeschlagen mit mindestens einem zumindest abschnittsweise flächigen Bewehrungselement (3), wobei der Grundkörper (2) des Bauteils (1) im wesentlichen aus einer hydraulisch abgebundenen Matrix besteht. Zur Verbesserung des Trageverhaltens des Bauteils (1) wird das Bewehrungselement (3) zumindest abschnittsweise in einem Schlitz (4) in der Oberfläche (5) des Grundkörpers (2) angeordnet und zumindest über eine Verankerungslänge in dem Schlitz (4) fixiert und so mit dem Grundkörper (2) verbunden.

Description

Bauteil
Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit mindestens einem zumindest abschnittsweise flächigen Bewehrungselement, wobei der Grundkörper des Bauteils im wesentlichen aus einer hydraulisch abgebundenen Matrix besteht. Als Beispiel für ein solches Bauteil sei hier ein Betonbauteil mit oder ohne Armierung genannt.
Insbesondere im Zuge von Sanierungsmaßnahmen ist es oftmals erforderlich, einzelne Bauteile eines Bauwerks mit einer Zusatzbewehrung zu versehen. Hierfür sind aus der Praxis verschiedene Verfahren bekannt.
So wird bspw. in der deutschen Patentschrift 43 33 782 ein Verfahren zum Anbringen einer Zusatzbewehrung an einem armierten Betonbauteil beschrieben, bei dem zunächst mit Hilfe eines Hochdruckwasserstrahls Nuten in die Oberfläche des Betonbauteils eingebracht werden. In den Nuten werden dann Bewehrungselemente aus Stahl angeordnet. Anschließend werden die Nuten wieder mit Beton verfüllt, wobei die Bewehrungselemente in den Beton eingebettet werden und so in den Nuten fixiert werden.
Dieses aus der deutschen Patentschrift 43 33 782 bekannte Verfahren erweist sich in der Praxis jedoch in mehrerlei Hinsicht als problematisch. So müssen die in dem Betonbauteil erzeugten Nuten verhältnismäßig groß sein, da die Bewehrungselemente aus Stahl relativ viel Platz beanspruchen. Außerdem erfordert das Verfüllen der Nuten mit Spritzbeton eine dem Größtkom angepaßte Mindestauf- tragsdicke. Bei der Dimensionierung der Nuten muß schließlich noch berücksichtigt werden, daß eine Mindestdicke der Betondeckung für die Bewehrungselemente eingehalten werden muß, um eine Korrosion der Bewehrungselemente zu verhindern. Die nachträglich integrierten Bewehrungselemente sollten in eine etwaig bereits vorhandene Bewehrung des Bauteils eingefädelt werden, was sich oftmals sehr aufwendig gestaltet. Da bei dem bekannten Verfahren, insbesondere beim Erzeugen der Nuten in dem Bauteil, große Mengen an Wasser anfallen, kann das Verfahren nur sehr eingeschränkt angewandt werden. So scheidet eine Anwendung im Inneren von Gebäuden praktisch aus. Insgesamt ist das bekannte Verfahren mit einem vergleichsweise großen Aufwand und daher mit relativ hohen Kosten verbunden.
Bei einem anderen bekannten Verfahren zum nachträglichen Verstärken von Betonbauteilen werden Lamellen aus kohlenstoff-faserverstärkten Kunststoffen auf die Oberfläche des Bauteils geklebt. Dazu muß die Oberfläche des Bauteils in geeigneter Weise, nämlich durch Strahlen, Schleifen oder ähnliches und Auftragen einer Haftbrücke bzw. einer Kratzspachtelung, vorbereitet werden.
Auch dieses Verfahren erweist sich in der Praxis aus mehreren Gründen als problematisch. Insbesondere läßt sich das Verfahren nur eingeschränkt anwenden, was darauf zurückzuführen ist, daß der Verbund zwischen einem Betonbauteil und einer aufgeklebten Bewehrung relativ steif ist. So liegen die im Klebeverbund bis zum Bruch möglichen Verschiebungen im Bereich unter 0,2 mm, während die möglichen Verschiebungen einbetonierter Rippenstähle im Bereich von 1 mm liegen. Der Verbund einer einbetonierten Betonstahlbewehrung ist also deutlich duktiler. Infolge läßt der Klebeverbund nur eine verhältnismäßig geringe Krafteinleitung in die Lamelle zu. Diese Krafteinleitung ist zudem stark von der vorhandenen Betonqualität und der sich daraus ergebenden Haftzugfestigkeit abhängig. Die Lamelle kann nur zu maximal 40% der Zugfestigkeit ausgenutzt werden. Eine weitere Einschränkung der Anwendungsmöglichkeiten von aufgeklebten faserverstärkten Lamellen als Zusatzbewehrung besteht darin, daß die Bauteiloberfläche lediglich Unebenheiten unter 5 mm bei 2 m Meßlänge aufweisen darf. Auch eine Anwendung bei Bauteilen, bei denen Schubrisse rechnerisch möglich sind, d.h. bei Bauteilen mit erforderlicher Schubbewehrung, ist problematisch, da in diesem Falle ein sog. Abschälbruch infolge eines Schubrißversatzes auftreten kann. Schließlich sei noch angemerkt, daß eine aufgeklebte Bewehrung immer auch vor mechanischen Beschädigungen geschützt werden muß und auch besondere Vorkehrungen für den Brandfall getroffen werden müssen, um einem Ausfall der Bewehrung vorzubeugen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil der in Rede stehenden Art mit einer Bewehrung in Form von flächigen Bewehrungselementen anzugeben, das bei einem guten Trageverhalten relativ duktil ist. Das erfindungsgemäße Bauteil löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach ist das eingangs genannte Bauteil so ausgestaltet, daß das Bewehrungselement zumindest abschnittsweise in einem Schlitz in der Oberfläche des Grundkörpers angeordnet ist und zumindest über eine Verankerungslänge in dem Schlitz fixiert ist und so mit dem Grundkörper verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, daß sowohl die Trage- als auch die Deformationseigenschaften eines Bauteils ganz wesentlich durch die Art und Anordnung der Bewehrungselemente und die Art des Verbundes zwischen dem Grundkörper des Bauteils und den Bewehrungselementen bestimmt werden. Des weiteren ist erkannt worden, daß sich flächige Bewehrungselemente gut zur Verstärkung von Betonbauteilen eignen. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die flächigen Bewehrungselemente in geeigneten Ausnehmungen in der Oberfläche des Bauteils anzuordnen, nämlich in Schlitzen, so daß jedes Bewehrungselement zweiseitig, d.h. über seine beiden Hauptoberflächen, mit dem Grundkörper des Bauteils verbunden werden kann. Diese Art der Anordnung der Bewehrungselemente erweist sich als hinreichend oberflächennah, um ein gutes Trageverhalten des Bauteils zu gewährleisten. Außerdem kann auf diese Weise ein duktiles Verbundverhalten realisiert werden, das dem einer einbetonierten Betonstahlbewehrung nahekommt. So wurde in Versuchen eine Verschiebung zwischen einem flächigen Bewehrungselement in Form einer Lamelle und Beton von 0,8 mm erreicht. Außerdem konnte bei einer Verankerungslänge von 25 cm eine im Vergleich zu aufgeklebten Lamellen dreifache Kraft in die Lamelle eingeleitet werden.
Bedingt durch die spezielle Anordnung der flächigen Bewehrungselemente in dem erfindungsgemäßen Bauteil können relativ große Kräfte verankert werden. Das Bewehrungselement wird hier also gut ausgenutzt. Daneben ist das Verbundverhalten des erfindungsgemäßen Bauteils derart duktil, daß kein Sprödbruch zu erwarten ist. Die Kraftübertragung wird weder durch Schub- noch durch Biegerisse gestört.
Im Vergleich mit den bekannten, vorab beschriebenen Zusatzbewehrungen erweist sich die erfindungsgemäße Bewehrungsmethode aus verschiedenen Gründen als vorteilhaft. So ist bspw. die Qualität des Bauteilgrundkörpers, insbeson- dere dessen Haftzugfestigkeit, für die Anwendung der erfindungsgemäßen Bewehrungsmethode von untergeordneter Bedeutung. Unebenheiten in der Oberfläche des Grundkörpers lassen sich einfach durch eine entsprechende Schlitztiefe korrigieren. Schlitze, wie sie für eine erfindungsgemäße Anordnung der flächigen Bewehrungselemente erforderlich sind, lassen sich einfach und kostengünstig durch Schneiden in dem Grundkörper des Bauteils erzeugen. Die Herstellung solcher Schlitze ist auch in Innenräumen durchführbar. Eine weitergehende Oberflächenbehandlung ist hier nicht erforderlich. Da die flächigen Bewehrungselemente zumindest abschnittsweise in Schlitzen in der Oberfläche des Bauteils angeordnet werden, sind die Bewehrungselemente bzw. der Verbund zwischen dem Grundkörper des Bauteils und den Bewehrungselementen weitgehend gegen mechanische Beschädigungen geschützt, so daß die Bewehrungselemente ihre Funktionsfähigkeit auch im Brandfalle nicht vollständig einbüßen. Insgesamt ist die Bewehrung des erfindungsgemäßen Bauteils also relativ stabil. Die Tragfähigkeit des Bauteils hängt nicht allein von der Zugfähigkeit des Materials des Grundkörpers ab, sondern wird wesentlich auch durch die Bewehrung mitbestimmt.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten für die Realisierung des Bewehrungselementes im Rahmen des erfindungsgemäßen Bauteils. In einer besonders einfachen Variante ist das Bewehrungselement in Form einer streifenförmigen Lamelle ausgebildet. Ein solches Bewehrungselement kann einfach in einem Schlitz angeordnet werden, und zwar so, daß die beiden Hauptoberflächen des Bewehrungselements parallel zu den Seitenwandungen des Schlitzes orientiert sind. Entspricht die Tiefe des Schlitzes dann noch mindestens der Breite der streifenförmigen Lamelle, so kann das Bewehrungselement sogar so in dem Schlitz angeordnet werden, daß es nicht aus der Oberfläche des Grundkörpers herausragt, also vollständig gegen mechanische Beschädigungen oder andere widrige Umwelteinflüsse geschützt ist.
In einer anderen vorteilhaften Variante weist das Bewehrungselement zumindest abschnittsweise ein L- oder T-förmiges Profil auf. Ein solches Bewehrungselement wird dann mit einem ersten Abschnitt seines Profils in dem Schlitz im Grundkörper des Bauteils angeordnet, so daß mindestens ein weiterer Abschnitt seines Profils auf der Oberfläche des Grundkörpers aufliegt. Derartige Bewehrungselemente weisen gegenüber streifenförmigen Bewehrungselementen einen größeren Be- wehrungsquerschnitt auf, obwohl sie sich hinsichtlich ihrer Anordnung und Fixierung im Grundkörper des Bauteils nicht von streifenförmigen Bewehrungselementen unterscheiden. Bewehrungseiemente mit einem L- oder T-förmigen Profil sind insbesondere dann von Vorteil, wenn lediglich Schlitze mit verhältnismäßig geringer Tiefe in die Oberfläche des Grundkörpers eingebracht werden können, bspw. im Falle von Bauteilen, die bereits eine sehr oberflächennahe Bewehrung aufweisen. Derartige Bauteile können dann trotz geringer Schlitztiefe mit Bewehrungselementen versehen werden, die einen relativ großen Bewehrungsquerschnitt aufweisen. Durch die Fixierung dieser Bewehrungselemente in den Schlitzen zeigt das Bauteil ein insgesamt vergleichsweise gutes duktiles Verhalten.
Wie bereits erwähnt, wird das Bewehrungselement zumindest über eine Verankerungslänge in dem Schlitz fixiert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Bewehrungselement jeweils endseitig in dem Schlitz fixiert wird. In der Regel ist nämlich eine endseitige Fixierung des Bewehrungselements zur Einleitung der auftretenden Kräfte hinreichend.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten für die Fixierung des Bewehrungselements in dem Schlitz. In einer einfachsten Variante, auf die nachfolgend noch näher eingegangen werden soll, wird ein Verbund zwischen dem Bewehrungselement und dem Grundkörper im Bereich des Schlitzes erzeugt. Alternativ oder auch ergänzend dazu, kann das Bewehrungselement auch mechanisch im Schlitz des Grundkörpers fixiert weden. Die mechanische Fixierung des Bewehrungselements ermöglicht gleichzeitig auch ein Vorspannen des Bewehrungselements, was die Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Bauteils deutlich verbessert.
Zur mechanischen Fixierung des Bewehrungselements in dem Schlitz könnte das Bewehrungselement mit einer Verdickung versehen sein, die in einer entsprechenden Erweiterung des Schlitzes angeordnet ist. Dazu könnte der Schlitz an einer Stelle durch eine Bohrung vergrößert sein. Aufgrund der in der Erweiterung des Schlitzes angeordneten Verdickung wird das Bewehrungselement an einem Punkt mechanisch in dem Schlitz gehalten und kann nun auch vorgespannt werden. ln einer anderen vorteilhaften Variante umfaßt das Bewehrungselement mindestens ein Verankerungsteil zur mechanischen Fixierung in dem Schlitz. Als Verankerungsteil könnte eine Lamelle mit einem L- oder T-förmigen Profil dienen, indem ein erster Abschnitt dieses Profils in dem Schlitz in der Oberfläche des Grundkörpers angeordnet und dort fixiert ist. Des weiteren umfaßt ein derartiges Bewehrungselement mindestens einen Abschnitt in Form einer streifenförmigen Lamelle. Diese Lamelle könnte mit dem Verankerungsteil beispielsweise über den Abschnitt seines Profils verbunden sein, der auf der Oberfläche des Grundkörpers aufliegt, und könnte ebenfalls auf der Oberfläche des Grundkörpers aufliegen. Genausogut könnte die Lamelle aber auch mit dem in dem Schlitz angeordneten Abschnitt des Verankerungsteils verbunden sein und in einer entsprechenden Verlängerung des Schlitzes angeordnet sein. Grundsätzlich kann das Verankerungsteil zwar an einer beliebigen Stelle des Bewehrungselements angeordnet sein; in der Praxis erweist es sich aber als vorteilhaft, wenn das Verankerungsteil endseitig an dem Bewehrungselement angeordnet ist, bzw. zwei Verankerungsteile jeweils an den Enden des Bewehrungselements vorgesehen sind.
Im Hinblick auf eine in technischer Hinsicht einfache Realisierung des erfindungsgemäßen Bauteils ist es vorteilhaft, wenn die Schlitze im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Grundkörpers orientiert sind. Die vorliegende Erfindung läßt sich aber auch mit einer anderen Orientierung der Schlitze realisieren.
Wie bereits erwähnt, sind die Bewehrungselemente zumindest über eine Verankerungslänge in dem Schlitz fixiert. Für bestimmte Anwendungen kann es aber auch von Vorteil sein, ein Bewehrungselement über seine gesamte Länge in dem Schlitz zu fixieren.
Grundsätzlich können im Rahmen des erfindungsgemäßen Bauteils Bewehrungselemente aus ganz unterschiedlichen Materialien verwendet werden. Als besonders vorteilhaft haben sich jedoch Bewehπjngselemente aus einem Kunststoff mit einer Faserverstärkung, vorzugsweise in Form von Kohlefasern, Aramidfasern und/oder Glasfasern, erwiesen. Derartige Bewehrungselemente sind korrosionsbeständig und weisen eine sehr hohe Zugfestigkeit bei kleinem Querschnitt auf, so daß insgesamt auch nur relativ geringe Schlitztiefen erforderlich sind. Wie bereits erwähnt, kann ein Bewehrungselement rein mechanisch in dem Schlitz fixiert werden. In der Regel wird aber ein Verbund zwischen dem Bewehrungselement und dem Grundkörper im Bereich des Schlitzes hergestellt. Dazu eignen sich Klebstoffe auf Epoxidharzbasis oder auch Polyesterharzbasis. In einer anderen vorteilhaften Variante kann das Bewehrungselement auch mit Hilfe einer Zementsuspension, vorzugsweise einer feinen Zementmilch, in dem Schlitz fixiert werden.
Neben dem voranstehend beschriebenen Bauteil betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Anbringen einer Zusatzbewehrung an einem Betonbauteil, bei dem mindestens ein Schlitz in der Oberfläche des Betonbauteils erzeugt wird, der Schlitz zumindest bereichsweise mit einem Bindemittel verfüllt wird, ein zumindest abschnittsweise flächiges Bewehrungselement aus einem faserverstärkten Kunststoff zumindest abschnittsweise in dem Schlitz angeordnet wird und das dabei verdrängte, aus dem Schlitz austretende Bindemittel entfernt wird. Der Schlitz könnte in vorteilhafter Weise entweder geschnitten oder gefräst werden. Als Bindemittel könnte ein geeigneter Klebstoff oder auch eine selbstabbindende Zementsuspension verwendet werden.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die Patentansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung dreier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil und
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels für ein erfϊndungsgemäßes Bauteil. ln Fig. 1 ist ein Bauteil 1 dargestellt, dessen Grundkörper 2 aus einer hydraulisch abgebundenen Matrix - hier Beton - besteht. Das Bauteil 1 umfaßt des weiteren ein flächiges Bewehrungselement 3. Dieses Bewehrungselement 3 ist in einem Schlitz 4 angeordnet, der in die Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 eingebracht ist. Das Bewehrungselement 3 ist zudem zumindest über eine Verankerungslänge in dem Schlitz 4 fixiert und so mit dem Grundkörper 2 verbunden.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Bewehrungselement 3 handelt es sich um eine streifenförmige Lamelle, deren Breite im wesentlichen der Tiefe des Schlitzes 4 entspricht. Das Bewehrungselement 3 ist nun so in dem Schlitz 4 angeordnet, daß es nicht aus der Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 herausragt.
Der Schlitz 4 ist hier im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 orientiert. Das Bewehrungselement 3 ist mit Hilfe eines geeigneten Bindemitteis 6 über seine gesamte Länge in dem Schlitz 4 fixiert. Als Bindemittel 6 kommt eine Zementsuspension in Frage oder auch ein auf das Material des Bewehrungselements 3 abgestimmter Klebstoff. Als Material für das Bewehrungselement hat sich ein faserverstärkter Kunststoff bewährt, insbesondere ein Kohlefaserkunststoff oder auch ein Kunststoff mit einer Verstärkung aus Aramidfasem und/oder Glasfasern. Derartige Bewehrungselemente lassen sich gut mit Hilfe von Epoxidharzklebstoffen oder Polyesterharzklebstoffen fixieren.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Bauteil 1 handelt es sich um ein nachträglich mit einer Zusatzbewehrung in Form des flächigen Bewehrungselements 3 versehenes Betonbauteil. Zum Anbringen dieser Zusatzbewehrung wurde zunächst der Schlitz 4 in der Oberfläche 5 des Bauteils 1 erzeugt. Der Schlitz 4 kann bspw. geschnitten oder auch gefräst worden sein. Anschließend wurde der Schlitz 4 zumindest bereichsweise mit einem Bindemittel 6, nämlich einem geeigneten Klebstoff oder auch einer Zementsuspension, verfüllt. Danach wurde dann das flächige Bewehrungselement 3, das im vorliegenden Falle durch eine faserverstärkte Kunst- stofflamelle gebildet ist, in dem Schlitz 4 angeordnet. Dabei wurde zumindest ein Teil des Bindemittels 6 aus dem Schlitz 4 verdrängt. Dieses ausgetretene Bindemittel ist abschließend entfernt worden.
Der Schlitz 4 ist hier ca. 3 mm breit und ca. 3 cm tief. Er reicht maximal bis zu einer etwaigen inneren Bewehrung des Bauteils 1. Die Kunststofflamelle 3 weist eine Dicke von ca. 1 ,5 mm auf und eine Höhe von ca. 27 mm. Mit der in Fig. 1 dargestellten Dimensionierung und Anordnung des Bewehrungselements 3 in dem Schlitz 4 wird gewährleistet, daß das Bewehrungselement 3 vollständig in das Bindemittel 6 in dem Schlitz 4 eingebettet ist. Auf diese Weise wird ein besonders guter Verbund zwischen dem Bewehrungselement 3 und dem Grundkörper 2 des Bauteils 1 hergestellt. Außerdem ist das Bewehrungselement 3 auch vor mechanischen und anderen widrigen äußeren Einflüssgen geschützt.
In Fig. 2 ist ein weiteres Bauteil 7 mit einem Grundkörper 2 dargestellt, der mit einem Schlitz 4 versehen ist. Als Bewehrungselement dient hier aber nicht wie im Falle des in Fig. 1 dargestellten Bauteils eine streifenförmige Lamelle, sondern eine Kombination aus einem oder mehreren Verankerungsteilen 8 und einer streifenförmigen Lamelle 9. Das Verankerungsteil 8 weist ein T-förmiges Profil auf. Ein erster Abschnitt dieses Profils ist in dem Schlitz 4 festgeklebt, während die beiden anderen Abschnitte des Profils auf der Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 angeordnet sind. Zusätzlich kann auch noch eine Klebeverbindung zwischen diesen beiden Abschnitten des Profils und der Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 bestehen. Die streifenförmige Lamelle 9 ist nun mit den beiden auf der Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 angeordneten Abschnitten des Profils des Verankerungsteils 8 verbunden. Zusätzlich kann die streifenförmige Lamelle 9 auch noch auf der Oberfläche 5 des Grundkörpers 2 festgeklebt sein. Mit Hilfe des Verankerungsteils 8 bzw. mehrerer solcher Verankerungsteile läßt sich das Bewehrungselement insgesamt auch vorgespannt an dem Bauteil 7 anbringen.
In Fig. 3 ist eine weitere Verankerungsmöglichkeit für ein in einem Schlitz 4 angeordnetes Bewehrungselement 3 dargestellt. Dazu weist der Schlitz 4 in dem Grundkörper 2 des in Fig. 3 dargestellten Bauteils 10 endseitig eine Erweiterung 11 in Form einer Bohrung auf. In dieser Erweiterung 11 ist das mit einer Verdickung 12 versehene Ende eines streifenförmigen Bewehrungselements 3 ange- ordnet. Durch diese mechanische Fixierung des einen Endes des Bewehrungselements 3 läßt sich das Bewehrungselement 3 insgesamt vorspannen.
Abschließend sei noch angemerkt, daß sich Bewehrungselemente in Form von faserverstärkten Kunststofflamellen, insbesondere in Form von Kohlefaserkunststofflamellen besonders gut zur Realisierung des erfindungsgemäßen Bauteils bzw. zum nachträglichen Anbringen einer Zusatzbewehrung an einem Betonbauteil eignen. Dies ist insbesondere auf die sehr hohe Zugfestigkeit solcher Lamellen auch bei kleinen Querschnitten zurückzuführen.

Claims

Patentansprüche
1. Bauteil (1) mit mindestens einem zumindest abschnittsweise flächigen Bewehrungselement (3), wobei der Grundkörper (2) des Bauteils (1) im wesentlichen aus einer hydraulisch abgebundenen Matrix besteht, dadu rch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) zumindest abschnittsweise in einem Schlitz (4) in der Oberfläche (5) des Grundkörpers (2) angeordnet ist und zumindest über eine Verankerungslänge in dem Schlitz (4) fixiert ist und so mit dem Grundkörper (2) verbunden ist.
2. Bauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) im wesentlichen streifenförmig ausgebildet ist.
3. Bauteil (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Schlitzes (4) mindestens der Breite des Bewehrungselements (3) entspricht und daß das Bewehrungselement (3) so in dem Schlitz (4) angeordnet ist, daß es nicht aus der Oberfläche (5) des Grundkörpers (2) herausragt.
4. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement zumindest abschnittsweise ein L- oder T-förmiges Profil aufweist, so daß es mit einem ersten Abschnitt seines Profils in dem Schlitz in der Oberfläche des Grundkörpers angeordnet ist und mit einem zweiten Abschnitt seines Profils auf der Oberfläche des Grundkörpers angeordnet ist.
5. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) jeweils endseitig in dem Schlitz (4) fixiert ist.
6. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) unter Vorspannung in dem Schlitz (4) angeordnet ist.
7. Bauteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) mindestens eine Verdickung (12) aufweist und daß die Verdickung (12) in einer entsprechenden Erweiterung (11) des Schlitzes (4) angeordnet ist.
8. Bauteil (7) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement mindestens eine Lamelle mit einem L- und/oder T-förmigen Profil als Verankerungsteil (8) umfaßt, wobei das Verankerungsteil (8) mit einem ersten Abschnitt seines Profils in dem Schlitz (4) in der Oberfläche (5) des Grundkörpers (2) angeordnet und dort fixiert ist und mit einem zweiten Abschnitt seines Profils auf der Oberfläche (5) des Grundkörpers (2) angeordnet ist, und daß das Bewehrungselement mindestens eine streifenförmige Lamelle (9) umfaßt, die mit dem Verankerungsteil (8) verbunden ist.
9. Bauteil (7) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verankerungsteil (8) endseitig an dem Bewehrungselement angeordnet ist.
10. Bauteil (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (4) im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche (5) des Grundkörpers (2) orientiert ist.
11. Bauteil (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) über seine gesamte Länge in dem Schlitz (4) fixiert ist.
12. Bauteil (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) zumindest abschnittsweise aus einem Kunststoff mit einer Verstärkung aus Kohlefasern, Aramidfasern und/oder Glasfasern gebildet ist.
13. Bauteil (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) mit Hilfe von Epoxidharz und/oder Polyesterharz in dem Schlitz (4) fixiert ist.
14. Bauteil (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewehrungselement (3) mit Hilfe einer Zementsuspension, vorzugsweise einer feinen Zementmilch, in dem Schlitz (4) fixiert ist.
15. Verfahren zum Anbringen einer Zusatzbewehrung an einem Betonbauteil (1 ), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schlitz (4) in der Oberfläche (5) des Betonbauteils (1 ) erzeugt wird, daß der Schlitz (4) zumindest bereichsweise mit einem Bindemittel (6) verfüllt wird, daß ein zumindest abschnittsweise flächiges Bewehrungselement (3) aus einem faserverstärkten Kunststoff zumindest abschnittsweise in dem Schlitz (4) angeordnet wird und daß das dabei verdrängte, aus dem Schlitz (4) austretende Bindemittel (6) entfernt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (4) geschnitten oder gefräst wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klebstoff oder eine selbstabbindende Zementsuspension als Bindemittel (6) verwendet wird.
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