DE102009056826A1

DE102009056826A1 - Stahlbetonbauteil mit Bewehrung aus L-förmigen Blechteilen

Info

Publication number: DE102009056826A1
Application number: DE102009056826A
Authority: DE
Inventors: Gerd Prof. Dr.-Ing. Günther
Original assignee: Fachhochschule Giessen Friedberg
Current assignee: Technische Hochschule Mittelhessen 35390 Gies De; Technische Hochschule Mittelhessen De
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-12-05
Publication date: 2011-02-03
Also published as: JP2013501169A; PL2459813T3; US20120177873A1; WO2011012483A1; EP2459813A1; DE202009018538U1; ES2565334T3; DK2459813T3; EP2459813B1; US8815366B2

Abstract

Stahlbetonbauteil mit mindestens einer oberen und mindestens einer unteren Längsbewehrungslage, und einer Querkraftbewehrung, wobei diese in ihrer Ausdehnung bis zur oberen und unteren Längsbewehrung geführt ist, wobei die Querkraftbewehrung aus mindestens 20 L-förmigen Blechteilen aus Baustahl mit daran befestigten Bügeln gebildet ist. Jedes Blechteil weist dabei eine Abkantung auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stahlbetonbauteil mit mindestens einer oberen und mindestens einer unteren Längsbewehrungslage, und einer Querkraftbewehrung, wobei diese in ihrer Ausdehnung über die oberste und unterste Längsbewehrung geführt ist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei Stahl- oder Spannbetonbauteilen ist im Bereich von Auflagerstellen, insbesondere im Bereich von Stützenanschlüssen, zur Aufnahme der dort infolge der Stützenkräfte auftretenden Querkräfte oft eine Schubbewehrung notwendig.
Derartige Schubbewehrungselemente sind weitestgehend bekannt in Form von S-Haken oder Bügeln, Dübelleisten, Doppelkopfbolzen, Bügelmatten, Gitterträgern, Tobler Walm, Geilinger Kragen sowie Riss-Stern.
Eine Schubbewehrung in Form von S-Haken oder Bügeln muss aus Gründen der schlechten Verankerung eine meist vorhandene Biege-Längsbewehrung umschließen, um ein Ausreißen der Schubbewehrung zu verhindern. Dieses zu verlegen ist sehr aufwendig und dadurch auch kostenintensiv. Bei hohen Bewehrungsgraden der Biegezugbewehrung und hohem Schubbewehrungsanteil gelten herkömmliche Bügel als nicht mehr einbaubar.
Bei der, aus der DE 27 27 159 A1 bekannten Dübelleiste, sind die Dübel an ihrem Ende mit einem verbreiterten Dübelkopf versehen. Dabei sind die Dübel mit ihrem anderen Ende mit einer Dübelhalteschiene verschweißt. Eine Weiterentwicklung einer solchen Dübelleiste ist beispielsweise aus der DE 298 12 676 U1 bekannt. Diese Dübelleiste weist mehrere im Abstand zueinander angeordnete Dübel auf, die an einem Ende ihres Dübelschafts einen tellerförmig verbreiterten Dübelkopf aufweisen und die am anderen Ende an einer gemeinsamen Dübelhalteschiene befestigt sind, wobei sich der jeweilige Dübelschaft durch eine Dübelbohrung der Dübelhalteschiene erstreckt und mit einem Nietkopf versehen ist.
Auch wenn derartige Dübelleisten seit langem vielfältig im Einsatz sind, hat sich in der Praxis herausgestellt, dass diese Dübelleisten bei starken Schubkräften versagen, da sich die Dübel dann verbiegen. Dadurch wird der Verbund zwischen Beton und Bewehrung zudem gelockert, eine Dauerhaftigkeit des Stahlbetonbauteils ist nicht immer gegeben.
Doppelkopfbolzen bestehen aus einem zylindrischen Bolzen und einem gegenüber dem Bolzen vergrößerten, darüber bzw. darunter liegenden Bolzenkopf, der jeweils in der Regel etwa kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Mehrere solcher Bolzen sind über eine am unteren oder oberen Bolzenkopf festgelegte Distanzleiste zu einem Schubbewehrungselement verbunden, wobei die Distanzleiste für die richtige Orientierung sowie die korrekte Höhenposition der Doppelkopfbolzen im Einbauzustand sorgt.
Ein Nachteil dieses Schubbewehrungselementes liegt darin, dass das Herstellen der Doppelkopfbolzen recht aufwendig ausfällt und beispielsweise durch Stauchen der Bolzenenden zur Herstellung der Bolzenköpfe oder durch Anschweißen der kegelstumpfförmigen Bolzenköpfe an den Bolzen erfolgt.
Hinzu kommt, dass die Doppelkopfbolzen gewöhnlich von oben sternförmig zwischen die obere und untere Lage der Längsbewehrung eingefädelt werden. Bei hohen Bewehrungsgraden der Biegezugbewehrung sowie unterschiedlichen Maschenweiten der oberen und unteren Bewehrungslage ist der Einbau dadurch sehr schwierig, manchmal sogar unmöglich.
Tobler Walm und Geilinger Kragen sind Stahleinbauteile, die aus zusammengeschweißten Stahlprofilen bestehen und einzeln angefertigt werden. Das Versetzen der Einbauteile muss wegen des hohen Eigengewichts mit Hebezeug erfolgen. Die Herstellung und der Einbau sind aufwändig und kostenintensiv, da dieses Hebewerkzeug in der Zeit des Einbaus nicht für andere Aufgaben auf der Baustelle zur Verfügung steht, bzw. extra vorgehalten werden muss. Aufgrund ihrer Größe und ihres Gewichts können diese Lösungen nicht in Fertigteilen verwendet werden, da ansonsten der Transport auf die Baustelle nicht mehr wirtschaftlich wäre. Diese Bewehrungselemente können daher nur für Stahlbetonbauteile verwendet werden, die in Ortbetonbauweise hergestellt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese und weitere Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Stahlbetonbauteil zur Verfügung zu stellen mit dem auch große Schubkräfte bzw. Querkräfte aufgenommen werden können. Das Stahl- oder Spannbetonteil soll zudem kostengünstig herstellbar und leicht einbaubar sein. Idealerweise soll es auch als Fertigteil herstellbar sein.
Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 und Anspruch 24 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 23 sowie 25 bis 26.
Bei einem Stahlbetonbauteil mit mindestens einer oberen und mindestens einer unteren Längsbewehrungslage, und einer Querkraftbewehrung, wobei diese in ihrer Ausdehnung über die oberste und unterste Längsbewehrung geführt ist, sieht die Erfindung vor, dass die Querkraftbewehrung aus mindestens 20 L-förmigen Blechteilen aus Baustahl und daran befestigten Bügeln gebildet ist. Die vorteilhafte erfindungsgemäße Ausgestaltung der Querkraftbewehrung aus mindestens 20 L-förmigen Blechteilen und daran befestigten Bügeln sorgt aufgrund der Vielzahl der Elemente für eine gute Verbundwirkung zwischen dem Beton und der Bewehrung. Ein solches Stahlbetonbauteil ist günstig herzustellen und sehr tragfähig. Die Verbundwirkung wird zudem über die L-Form des Blechteils sowie einem daran befestigten Bügel noch verstärkt, da sich das Blechteil in Kombination mit dem Bügel komplex im Beton verkeilt.
Die Kosten zur Herstellung des Stahlbetonbauteils sind durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Querkraftbewehrung äußerst gering, da handelsüblicher Baustahl verwendet werden kann. Durch die einfache Geometrie der L-förmigen Blechteile können sie in einer Serienfertigung als frei fallende Stanzteile gefertigt werden. Es sind dadurch keine Schweißvorgänge, Schraubverbindungen oder Lötverbindungen notwendig. Die Herstellkosten eines erfindungsgemäßen Stahlbetonbauteils werden durch diese Ausgestaltung deutlich gesenkt, zumal die Bügel ebenfalls aus kostengünstigem Baustahl gefertigt sind. Die Querkraftbewehrung eines erfindungsgemäßen Stahlbetonbauteils ist somit auf der Baustelle schnell montiert, preiswert in der Herstellung sowie im Einbau, da keine besonderen Fachkenntnisse oder Fertigkeiten notwendig sind.
Gleichzeitig wird neben der Querkrafttragfähigkeit des Stahlbetonbauteils zugleich die Durchstanzfestigkeit gegenüber herkömmlichen Konstruktionen deutlich erhöht, da Querkräfte und Momente besser aufgenommen und im Stahlbetonbauteil günstiger verteilt werden. Somit bleiben auch durch Querkraft bedingte Risse klein und die Traglast des Stahlbetonbauteils kann gegenüber herkömmlichen Lösungen signifikant gesteigert werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, dass die Schubkraftübertragung in der Verbundfuge, die bei Elementdecken nachzuweisen ist, ebenfalls durch die Bleche übernommen werden kann.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung bietet zudem den Vorteil, dass nur eine Blechgröße vorgehalten werden muss. Selbst bei unterschiedlichen Deckendicken und der damit notwendigen Anpassung der Querkraftbewehrung an den Deckenquerschnitt, können die gleichen Blechteile verwendet werden. Es ist nur notwendig die Bügellängen anzupassen. Dadurch können Vorhaltekosten minimiert werden, Baukosten werden deutlich gesenkt.
Bei der Elementdeckenfertigung im Fertigteilwerk können somit ebenfalls immer dieselben Blechteile verwendet werden. Dazu wählt man eine Blechlänge, die noch aus der Fertigdecke hinausragt. Erst auf der Baustelle wird die Querkraftbewehrung durch Einhängen der Bügel fertig gestellt. Dadurch reduziert sich die Bauteilhöhe einer Elementdecke. Es können daher mehr Elementdecken gleichzeitig transportiert werden, wodurch Transport- und andere Logistikkosten reduziert werden.
Bevorzugt ist die Querkraftbewehrung aus mindestens 50 Blechteilen gebildet, besonders bevorzugt aus mindestens 70 Blechteilen. Die Spannung im Stahlbetonbauteil kann durch die Vielzahl der Blechteile sehr homogen verteilt werden, was die Tragfähigkeit nochmals erhöht sowie für eine höhere Duktilität im Bauteil sorgt.
Um die Verbundwirkung der Querkraftbewehrung im erfindungsgemäßen Stahlbetonbauteil noch weiter zu verbessern, hat jedes Blechteil an einem Ende eine Abkantung. Die Abkantung ist dabei bis zur untersten Längsbewehrung geführt. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung sorgt für eine bessere Spannungsverteilung innerhalb der Querkraft belasteten Zonen des Stahlbetonbauteils, da der Verbund zwischen Blechteil sowie umgebenden Beton verbessert wird. Der am Blechteil befestigte Bügel ragt dabei über die oberste Längsbewehrung, sodass die Querkraftbewehrung, die aus dem L-förmigen frei fallenden Blechteil sowie dem daran befestigten Bügel gebildet ist, sich über die oberste und unterste Längsbewehrung erstreckt. Der Querkraftfluss kann somit über nahezu die gesamte Stahlbetonbauteildecke verteilt werden.
Die Abkantung des Blechteils befindet sich bevorzugt an der bügelabgewandten Seite und ist dabei bis zur untersten Längsbewehrung geführt. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung sorgt für eine bessere Spannungsverteilung. Das, im Querschnitt L-förmige, Blechteil umgreift dabei mit der Abkantung die unteren Stäbe der Längsbewehrungslage, sodass eine schlupfarme Verankerung der Durchstanzbewehrung in der Druckzone durch das Blechteil erreicht wird. In der Betonzugzone wird dies durch den Bügel erreicht.
Besonders bevorzugt sind dabei zwei kreisförmige Ausnehmungen innerhalb der Abkantung ausgebildet. Beton kann durch diese kreisförmigen Ausnehmungen dringen und somit für eine Verzahnung des Blechteils mit dem Beton sorgen. Das Stahlbetonbauteil wird somit äußerst belastbar. Ferner sind die Blechteile dadurch auch fest verankert und verschieben sich nicht beim Eingießen des Betons.
Ein durch jede Ausnehmung geführter Längsbewehrungsstab der unteren Längsbewehrung verbessert erfindungsgemäß die Tragfähigkeit des Stahlbetonbauteils, da schräg eingeleitete Kräfte über die Verbundwirkung zwischen Blechteil und Längsbewehrungsstab in eine Normalkraftkomponente sowie Querkraftkomponente aufgeteilt werden. Das Stahlbetonbauteil besitzt dadurch eine weiter gesteigerte Duktilität.
Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung der Erfindung derart, dass die Abkantungen mit zusätzlichen Aussparungen ausgebildet sind. Dadurch wird die Verbundwirkung zwischen den Blechteilen sowie dem Beton im Stahlbetonbauteil nochmals weiter verbessert, die Tragfähigkeit des Stahlbetonbauteils wird nochmals erhöht.
Vorteilhafterweise weist jedes Blechteil eine Dicke von 3 oder 5 mm auf. Aus Gründen der Tragfähigkeit durchgeführte Versuche haben gezeigt, dass durch anders gewählte Dicken nicht das optimale Verhältnis von Querkrafttragfähigkeit in Bezug auf die Verbundwirkung erreicht wird. Zudem wirkt sich die Vorhaltung nur zweier Blechteile besonders günstig auf die Materialkosten aus. Die Blechteile müssen nicht speziell angepasst werden. Vielmehr können sie nach Bedarf hergestellt werden, wodurch Lager- und Vorhaltekosten für unterschiedliche Blechteile vermieden werden.
Erfindungsgemäß sind in einer bevorzugten Ausführungsform die Blechteile samt damit verbundenen Bügeln gleichmäßig um einen Bereich mit einer hohen Querkraftbelastung angeordnet. Dadurch kann die Bemessung des Stahlbetonbauteils mit einfachen Mitteln und bestehenden Möglichkeiten erfolgen. Eine umfangreiche Berechnung für jeden Einzelfall kann somit vermieden werden. Erfindungsgemäß ist es zudem vorteilhaft, wenn die Blechteile parallel zueinander angeordnet sind. Dadurch lassen sich einfache Geometrien, die der Bemessung des Stahlbetonbauteils dienlich sind, verwirklichen. Die erfindungsgemäße Konstruktion des Stahlbetonbauteils ist somit einfach herzustellen und kostengünstig.
Die Anordnung der Blechteile, die als Bewehrung dienen, konzentriert sich beim Einbau in ein Stahlbetonbauteil in einem Kernbereich. Die dort angeordnete große, durch die Blechteile ausgeführte, Bewehrungsmenge erhöht die Durchstanzfestigkeit des Betonbauteils signifikant. Bei größerer Entfernung zum Kernbereich, der im Idealfall in der Zone der stärksten Querkraftbelastung liegt, z. B. in einem Stützenbereich, kann die Anzahl der Blechteile vorteilhaft verringert werden. Die Tangentialabstände der Bewehrungsbauteile sind dann mit zunehmendem Abstand vom Kernbereich vergrößerbar.
Vorteilhafterweise sieht die Erfindung vor, dass der Bügel in einer Längsausnehmung des Blechteils eingehängt ist. Die Längsausnehmung lässt sich einfach herstellen, da die Blechteile – wie eingangs erwähnt – als frei fallende Stanzteile gefertigt werden. Die Längsausnehmung kann somit einfach aus dem Blech herausgestanzt werden.
Weiterhin ist eine schnelle Verbindung auf der Baustelle möglich, da das Einhängen die schnellste Verbindemethode darstellt. Zudem wird die Verbundwirkung des Bauteils durch das Umgießen der aus Blechteil und Bügel bestehenden Querkraftbewehrung durch diese Längsausnehmung noch erhöht, da Beton zwischen den verbleibenden Zwischenraum der Längsausnehmung im Blechteil während des Betoniervorgangs fließt und nach Aushärten des Betons diesen vollständig ausfüllt.
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Stahlbetonbauteils ist es vorteilhaft, wenn die Längsausnehmungen im Blechteil eine Lagesicherung für den Bügel aufweist. Dadurch wird vermieden, dass beim Betoniervorgang der Bügel in seiner Position relativ zum Blechteil bewegt wird.
Besonders vorteilhaft ist die Lagesicherung dabei als Rastung ausgebildet, was zu einer schnellen Montage und damit zur Einsparung von Arbeitszeiten führt. Die Baukosten eines erfindungsgemäßen Stahlbetonbauteils werden dadurch verringert.
Besonders bevorzugt sind je Blechteil zwei Bügel an diesem befestigt. Dadurch können höhere Querkraftbewehrungsgrade erreicht werden, ohne großen zusätzlichen Montageaufwand. Vor dem Betonieren werden anstelle eines Bügels zwei Bügel in eine Längsausnehmung eines Blechteils eingeführt.
Besonders vorteilhafterweise sieht die Erfindung vor, dass die Bügel aus Baustahl mit einem Durchmesser von 6 mm gefertigt sind. Dieser mit einer Großzahl an Versuchen erfindungsgemäß ermittelte Wert hat zugleich viele Vorteile. So können hohe Verbundfestigkeiten erreicht werden. Gleichzeitig ist die Montage auf der Baustelle einfach, da sich Bewehrungsstäbe dieser Dicke leicht um wenige Millimeter verformen lassen. Auch komplizierte Geometrien sind damit leicht zu bewehren.
Besonders bevorzugt liegen die Bügel einfach auf der oberen Längsbewehrung auf und erstrecken sich durch diese hindurch. Dadurch müssen die Bügel, als Teil der Querkraftbewehrung nicht zwingend in ihrer Lage zusätzlich gesichert werden. Der Montageaufwand wird weiterhin vermindert, was die Kosten für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Stahlbetonbauteils senkt.
Dabei ist besonders vorteilhaft, dass die Bügel in einer Winkellage zum jeweiligen Blechteil bist zu 45° verschwenkt eingebaut sind. Dadurch wird erfindungsgemäß sichergestellt, dass möglichst wenige Bügelgrößen vorgehalten werden müssen.
Somit können die gleichen Bügel für Stahlbetondecken mit Dicken von 18 cm oder z. B. 20 cm verwendet werden. Die Bevorratung auf der Baustelle kann dadurch verringert werden, was zu einer weiteren Kostensenkung in der Herstellung des Stahlbetonbauteils beiträgt.
Besonders bevorzugt ist das Stahlbetonbauteil wenn die Bügellänge (h_B), bei einer Bauteildicke (h) kleiner 24 cm, dem Wert der Gleichung h_B = (h – c_o – c_u – 7,5)·1,06 entspricht. Ebenso vorteilhaft entspricht die Bügellänge (h_B), bei einer Bauteildicke (h) größer oder gleich 24 cm, dem Wert der Gleichung h_B = h – c_o – c_u – 6,5. Dabei entspricht c_o der oberen Betonüberdeckung und c_u der unteren Betonüberdeckung.
So ausgebildete Stahlbetonbauteile verfügen immer über ein optimales Tragverhältnis, da der Bügel immer in einem günstigen Winkel liegt und damit mit dem umgebenden Beton einen guten Verbund eingeht und somit nicht aus dem Langloch des Blechs herausgezogen wird.
Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung der Erfindung derart, dass die Querkraftbewehrung aus derart vielen L-förmigen Blechteilen aus Baustahl mit daran befestigten Bügeln gebildet ist, dass die Gleichung
erfüllt ist.

Dabei sind:
u_krit: der Umfang des kritischen Rundschnitts nach Abschnitt 10.5.2 von DIN 1045-1 unter Berücksichtigung nachstehenden Angaben, wobei DIN 1045-1, Abschnitt 10.5.2(14) hier keine Anwendung findet.

Der kritische Rundschnitt ist nach DIN 1045-1, Abschnitt 10.5.2 für Innenstützen sowie Stützen in der Nähe von Öffnungen in der Platte zu führen. Stützen, die weniger als 6 h von mindestens einem Plattenrand entfernt sind, gelten als Rand- bzw. Eckstützen. Für diese ist der Rundschnitt in Anlehnung an DIN 1045-1, Bild 41 zu führen, wobei als Randabstand 6 h zu setzen ist (anstatt 3 d nach Bild 41). Ergibt eine Rundschnittführung nach DIN 1045-1, Bild 39 dadurch eine kleinere Rundschnittlänge, so ist diese maßgebend.

β: Lasterhöhungsfaktor für horizontal unverschieblich gelagerte Deckensysteme nach DIN 1045-1, Bild 44 oder nach Heft 525 des DAfStb, Abschnitt 10.5.3.
V_Ed: die auf das Bauteil wirkenden Designwerte der Einwirkungen
V_Rd,max = α_Blech·V_Rd,ct wobei
α_Blech: der Faktor zur Berücksichtigung der Tragfähigkeitserhöhung durch die Bleche ist.

Blechdicke t [mm] Bewehrung ds Max. Anzahl der Bügel α_Blech

GM-L5/12 5 12 2 2,0

GM-L5/10 5 10 1 1,7

GM-L3/12 3 12 1 1,7

GM-L3/10 3 10 1 1,5

V_Rd,ct: wird wie nachstehend für Innen-, Rand- und Eckstützen ermittelt:

Im kritischen Rundschnitt beträgt die Querkrafttragfähigkeit V_Rd,ct der Platte zur Ermittlung der maximalen Tragfähigkeit:
κ: der Maßstabsfaktor nach Gleichung (106) in DIN 1045-1,
ρ_l: mittlerer Längsbewehrungsgrad innerhalb des betrachteten Rundschnitts
d: statische Bauteilhöhe
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Querkraftbewehrung aus derart vielen L-förmigen Blechteilen aus Baustahl mit daran befestigten Bügeln gebildet ist, dass die Gleichung β·V_Ed ≤ V_Rd,sy,L erfüllt ist.
Dabei entspricht:
β: nach DIN 1045-1, Bild 44 oder nach DAfStb Heft 525, Abschnitt 10.5.3
V_Rd,sy,L: dem Durchstanzwiderstand der L-Bleche
V_Rd,sy,L = k1·V_Rd,ct·u_i + 2·n_Bügel·k2·As,_Bügel·f_yd·n_Bleche

k1 = 1,70: für den Rundschnitt im Abstand 0,5 d vom Stützenrand
k1 = 1,35: für den Rundschnitt im Abstand 1,25 d vom Stützenrand
k1 = 1,00: für Rundschnitte im Abstand ≥ 2,0 d vom Stützenrand
ui: Umfang des Rundschnitts im betrachteten Nachweisschnitt
n_Bügel: Anzahl der Bügel je Stahlblech (1 oder 2)
k2: Verbundbeiwert

k2 = 0,8: für t = 5 mm und 2 ∅ 12 mm
k2 = 0,7: für t = 5 mm und 2 ∅ 10 mm und für t = 3 mm und 2 ∅ 12 mm
k2 = 0,5: für t = 3 mm und 2 ∅ 10 mm
As,_Bügel: Querschnittsfläche eines Bügelschenkels
f_yd: Bemessungswert der Bügelspannung
n_Bleche: Anzahl der Stahlbleche im betrachteten Rundschnitt
Ein so ausgestaltetes Stahlbetonbauteil weist ein stärkeres Durchstanzverhalten auf als alle vergleichbaren bekannten Lösungen im Stand der Technik.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Abstände der Bleche in Richtung von der belasteten Fläche (Stütze) ausgehenden Radien sr (radiale Richtung) folgende Werte nicht überschreiten:

– Der Abstand eines Blechs zum vorherigen oder nächsten Rundschnitt darf 0,75 d nicht überschreiten.
– Der kleinste Abstand zweier Bleche darf 3 cm nicht unterschreiten.

Zudem sind die Abstände der Bleche untereinander in Richtung des Verlaufs der Rundschnitte s_t (tangentiale Richtung) vorteilhaft innerhalb der folgenden Werte: s_t ≤ 0,75 × d × 0,8 × i ≤ 3,5 × d i: Nummer des Rundschnitts
d: statische Bauteilhöhe
So werden erfindungsgemäß die größten Tragfähigkeiten erreicht.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Stahlbetonbauteils, ist vorgesehen, dass zuerst die L-förmigen Blechteile auf die unterste Lage der Längsbewertung eingefädelt werden. Die Blechteile stehen anschließend nach oben, da sie die Ausnehmung der Längsbewehrung formschlüssig umschließen und ein Umkippen verhindern. Dabei ragen die Blechteile über die untere Längsbewehrungslage hinaus, berühren aber noch nicht den Bereich der oberen Längsbewehrungslage. Anschließend werden die Bügel in die Längsausnehmung der Blechteile eingehängt und liegen mit ihren Schultern auf der obersten Lage der Längsbewehrung auf. Anschließend wird die Bewehrung in einer Charge mit Beton vergossen. Nach dem Aushärten des Betons ist das Stahlbetonbauteil fertig und belastbar.
Besonders vorteilhaft ist das Vergießen in zwei Schritten. Dabei kann beispielsweise nach Einfädeln der Blechteile auf die unterste Längsbewehrung die untere Längsbewehrung mit den Blechteilen vergossen werden. Dies kann in einem Fertigteilwerk geschehen. Nach dem Aushärten können diese so hergestellten Platten auf die Baustelle transportiert werden. Hier erfolgt der Einbau der oberen Längsbewehrungslage sowie das Einhängen der Bügel in die Ausnehmungen des Blechteils. Anschließend wird die obere Bewehrungslage soweit verfüllt, bis die gewünschte Deckendicke erreicht ist. Nach dem Aushärten des Betons ist das erfindungsgemäße Stahlbetonbauteil fertig.
Besonders vorteilhaft werden die Bügel in den Ausnehmungen vor dem vollständigen Vergießen mit Beton verrastet, damit während des Betoniervorgangs keine Lageänderungen der Bügel relativ zum Blechteil erfolgen kann.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
1 Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Stahlbetonbauteils
2a L-förmiges Blechteil in Seitenansicht
2b L-förmiges Blechteil in Aufsicht ohne eingesetzten Bügel
2c L-förmiges Blechteil mit eingesetztem Bügel in Frontansicht
3a L-förmiges Blechteil mit eingesetztem Bügel in Seitenansicht
3b L-förmiges Blechteil mit zwei eingesetzten Bügeln in Seitenansicht
4 Bewehrungsanordnung eines erfindungsgemäßen Stahlbetonbauteils
1 zeigt einen Ausschnitt eines Stahlbetonbauteils 10 mit mindestens einer oberen Längsbewehrungslage Bo und mindestens einer unteren Längsbewehrungslage Bu, und einer Querkraftbewehrung Q, wobei diese in ihrer Ausdehnung L über die oberste Längsbewehrung Boo und die unterste Längsbewehrung Buu geführt ist, wobei die Querkraftbewehrung Q aus freifallenden Blechteilen 20 mit daran befestigten Bügeln 30 gebildet ist. Dabei weist jedes Blechteil 20 eine Abkantung 40 auf. Die Abkantung 40 ist dabei an der bügelabgewandten Seite des Blechteils 20 angeordnet. Jedes Blechteil 20 weist bevorzugt eine Dicke von 3 oder 5 mm auf. Die Stahlbetonbauteildicke h verläuft über den gesamten Querschnitt. Die obere Betonüberdeckung c_o ist vom oberen Bauteilende bis zum Beginn des Bügels 30 ausgebildet, die untere Betonüberdeckung c_u verläuft vom Ende des Blechs 20 bis zum unteren Bauteilende.
Zudem zeigt 1, dass die Blechteile 20 parallel zueinander angeordnet sind. Die Bügel 30 sind dabei in eine Längsausnehmung 22 des Blechteils 20 eingehängt. Das Clipblechteil 24 sorgt für die sichere Befestigung des Bügels 30 in der Längsausnehmung 22 des Blechteils 20. Das Clipblechteil 24 fungiert dabei als Rastnase, die ein versehentliches Herausrutschen des Bügels 30 aus der Längsausnehmung 22 des Blechteils 20 verhindert.
Die Bügel 30 liegen mit ihrer dem Blechteil 20 abgewandten Seite über eine annähernd rechtwinklig ausgebildete Biegung auf der obersten Lage Boo der Längsbewegung Bo auf. Erfindungsgemäß sind zudem die Bügel 30 annähernd T-förmig ausgebildet und werden durch eine Biegetechnik hergestellt.
2a zeigt ein Blechteil 20 mit einer Längsausnehmung 22 sowie einem daran befestigten Clipblechteil 24. Im unteren Bereich des Blechteils 20 ist eine Abkantung 40 ausgebildet. An die Abkantung 40 schließen kreisförmige Ausnehmungen 50 an.
2b zeigt ein Blechteil 20, wo in der Abkantung 40 Aussparungen 52 angeordnet sind, die den Verbund des Blechteils 20 im Beton deutlich erhöhen.
2c zeigt ein L-förmiges Blechteil 20 mit eingesetztem Bügel 30 in Frontansicht, vor dem Vergießen mit Beton. Das Blechteil 20 ist dabei über die unterste Längsbewehrungslage Buu geführt, wobei die Abkantung 40 den unteren Längsbewehrungsstab S umgreift. Je zwei Längsbewehrungsstäbe S sind durch die Ausnehmungen 50 hindurchgeführt und sorgen somit für sicheren Verbund zwischen Blechteil 20 und unterer Längsbewehrungslage Buu. Das Clipblechteil 24 hält den Bügel 30 in der Längsausnehmung 22 des Blechteils 20. Der Bügel 30 hat zwei Schultern 32, die auf der obersten Lage Boo der oberen Längsbewehrung Bo aufliegen.
3a zeigt dieselbe Einbausituation wie 2c, allerdings in der Seitenansicht. Der Bügel 30 ist bezüglich eines Winkels α zur vertikalen Achse beliebig einbaubar. Dadurch ist ein aufwendiges Ausrichten des Bügels 30 relativ zum Blechteil 20 unnötig.
Der Bügel 30 wird in der Längsausnehmung 22 durch das Clipblechteil 24 in einem Befestigungsbereich BF gehalten. Zudem zeigt 3a, dass die unterste Bewehrungslage Buu der Längsbewehrung Bu durch die Ausnehmungen 50 geführt ist. Die Abkantung 40 ist vorteilhafterweise nahe den Ausnehmungen 50 angeordnet. Das Blechteil 20 sowie der Bügel 30 bilden so erfindungsgemäß die Querkraftbewehrung Q für ein erfindungsgemäßes Stahlbetonbauteil 10.
3b zeigt exemplarisch, dass auch zwei Bügel 30 je Blechteil 20 verwendet werden können. Hier sind beide Bügel 30 in einem Befestigungsbereich BF durch das Clipblechteil 24 sicher in Position gehalten. Die jeweiligen Schultern 32 liegen auf der obersten Längsbewehrungslage Boo auf. Die Bügel 30 bilden somit in Verbindung mit dem Blechteil 20 die Querkraftbewehrung Q.
4 zeigt eine Bewehrungsanordnung BA unter Verwendung mindestens 20 L-förmiger, freifallend hergestellter Blechteile 20 aus Baustahl mit daran befestigten Bügeln 30. Man erkennt, dass die Blechteile 20 konzentrisch um einen Kernbereich K angeordnet sind. Die Blechteile 20 stehen dabei mit ein oder zwei Bügeln 30 in Korrespondenz und bilden somit in ihrer Gemeinsamkeit die Querkraftbewehrung Q.
Die Erfindung ist nicht auf eine der vorgeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

BA: Bewehrungsanordnung
BF: Befestigungsbereich
K: Kernbereich
Bu: untere Längsbewehrungslage
Buu: unterste Längsbewehrungslage
Bo: obere Längsbewehrungslage
Boo: oberste Längsbewehrungslage
L: Ausdehnung
S: Bewehrungsstab
Q: Querkraftbewehrungslage
h: Bauteildicke
HB: Bügellänge
10: Stahlbetonbauteil
20: Blechteile
22: Längsausnehmung
24: Clipblechteil
30: Bügel
32: Schulter
40: Abkantung
50: Ausnehmungen
52: Aussparungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2727159 A1 [0005]
- DE 29812676 U1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Abschnitt 10.5.2 von DIN 1045-1 [0039]
- DIN 1045-1, Abschnitt 10.5.2(14) [0039]
- DIN 1045-1, Abschnitt 10.5.2 [0039]
- DIN 1045-1, Bild 41 [0039]
- DIN 1045-1, Bild 39 [0039]
- DIN 1045-1, Bild 44 [0039]
- Heft 525 des DAfStb, Abschnitt 10.5.3 [0039]
- DIN 1045-1 [0039]
- DIN 1045-1, Bild 44 [0040]
- DAfStb Heft 525, Abschnitt 10.5.3 [0040]

Claims

Stahlbetonbauteil (10) mit mindestens einer oberen (Bo) und mindestens einer unteren Längsbewehrungslage (Bu), und einer Querkraftbewehrung (Q), wobei diese in ihrer Ausdehnung (L) über die oberste (Boo) und die unterste Längsbewehrung (Buu) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkraftbewehrung (Q) aus mindestens 20 L-förmigen Blechteilen (20) aus Baustahl mit daran befestigten Bügeln (30) gebildet ist.
Stahlbetonbauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bevorzugt die Querkraftbewehrung (Q) aus mindestens 50 L-förmigen Blechteilen (20) mit daran befestigten Bügeln (30) gebildet ist.
Stahlbetonbauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besonders bevorzugt die Querkraftbewehrung (Q) aus mindestens 70 L-förmigen Blechteilen (20) mit daran befestigten Bügeln (30) gebildet ist.
Stahlbetonbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Blechteil (20) eine Abkantung (40) aufweist.
Stahlbetonbauteil (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkantung (40) an der bügelabgewandten Seite des Blechteils (20) angeordnet ist.
Stahlbetonbauteil (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass je Blechteil (20) zwei kreisförmige Ausnehmungen (50) an der Abkantung (40) ausgebildet sind.
Stahlbetonbauteil (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch jede Ausnehmung (50) ein Längsbewehrungsstab (S) geführt ist.
Stahlbetonbauteil (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkantungen (40) mit zusätzlichen Aussparungen (52) ausgebildet sind.
Stahlbetonbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jedes Blechteil (20) eine Dicke von 3 oder 5 mm aufweist.
Stahlbetonbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechteile (20) gleichmäßig um einen Bereich (BA) angeordnet sind.
Stahlbetonbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechteile (20) parallel zueinander angeordnet sind.
Stahlbetonbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel (30) in eine Längsausnehmung (22) des Blechteils (20) eingehängt ist.
Stahlbetonbauteil (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsausnehmung (22) eine Lagesicherung für den Bügel (30) aufweist.
Stahlbetonbauteil (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagesicherung als Rastung ausgebildet ist.
Stahlbetonbauteil (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastung als Clipblechteil (24) ausgebildet ist.
Stahlbetonbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Bügel (30) je Blechteil (20) befestigt sind.
Stahlbetonbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bügel (30) aus Baustahl mit 6 mm Durchmesser hergestellt sind.
Stahlbetonbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bügel (30) auf der oberen Längsbewehrung (BO) aufliegen.
Stahlbetonbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bügel (30) in einem Winkel (α) relativ zum jeweiligen Blechteil (20) bis maximal 45 Grad verschwenkt eingebaut sind.
Stahlbetonbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bügellänge (H_B), bei einer Bauteildicke (h) kleiner 24 cm, dem Wert der Gleichung H_B = (h – c_o – c_u – 7,5)·1,06 beträgt.
Stahlbetonbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bügellänge (H_B), bei einer Bauteildicke (h) größer oder gleich 24 cm, dem Wert der Gleichung H_B = h – c_o – c_u – 6,5 beträgt.
Stahlbetonbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkraftbewehrung (Q) aus derart vielen L-förmigen Blechteilen (20) aus Baustahl mit daran befestigten Bügeln (30) gebildet ist, dass die Gleichung
erfüllt ist.
Stahlbetonbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkraftbewehrung (Q) aus derart vielen L-förmigen Blechteilen (20) aus Baustahl mit daran befestigten Bügeln (30) gebildet ist, dass die Gleichung β·V_Ed ≤ v_Rd,sy,L erfüllt ist.
Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Stahlbetonbauteils (10) gemäß Anspruch 1 umfassend die folgenden Schritte: • Einfädeln der L-förmigen Blechteile (20) auf die unterste Lage der Längsbewehrung (Buu) • Einhängen der Bügel (30) in Ausnehmungen (22) der Blechteile (20) wobei die Schultern (32) der Bügel (30) auf der obersten Lage der Längsbewehrung (Boo) liegen • Vergießen mit Beton
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Bügel (30) in den Ausnehmungen (22) der Blechteile, vor dem vollständigen Vergießen mit Beton, verrastet werden.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergießen mit dem Beton in zwei Schritten erfolgt.