Hohlkörper zur Verdrängung von Beton, insbesondere in Betonböden und -decken in mehrgeschossigen Betonbauwerken
Die Erfindung betrifft einen Hohlkörper zum Einbringen in Betonelemente, zum Zwecke der Betonverdrängung und damit Gewichtsreduzierung bei dem Betonelement.
Bei der Herstellung von insbesondere Betondecken in Betonbauwerken, z. B. von mehrgeschossigen Gebäuden, ist es bekannt, Hohlkörper in den Beton der Betondecke einzubetten, wobei je Betondecke eine Vielzahl von untereinander gleichen, in Längs- und Querreihen nebeneinander angeordneten Hohlkörpern verwendet wird. Hierbei sind die Hohlkörper zumeist käfigartig zwischen Bewehrungsgittern eingefaßt, wozu es bekannt ist, ein unteres und ein oberes Bewehrungsgitter zu verwenden, die durch Verbindungsstäbe auf Abstand zueinander gehalten sind. In dem dadurch gebildeten Käfig sind die Hohlkörper gehalten, so daß sie durch Auftrieb nicht aus dem Beton beim Herstellen der Betondecke gelangen, wobei der Käfig als Ganzes gegen Auftrieb gesichert werden muß. Diese
Bauweise der Erstellung von Betondecken mit Hohlkörpern vermindert nicht nur den Materialaufwand und führt damit zur Kosteneinsparungen bei der Herstellung solcher Gebäude, sondern hat auch eine leichtgewichtigere Ausbildung der Betondecken zur Folge, wodurch sich im Ergebnis z. B. höhere Bauwerke verwirklichen lassen.
Problematisch ist jedoch noch eine fertigungstechnisch sinnvolle Herstellung sowie Ausbildung derartiger Hohlkörperelemente.
Aufgabe der Erfindung ist es, einfache und funktionelle Hohlkörperausbildungen für die Einbettung in Betonelementen zu schaffen, die bei einfacher Gestaltung leicht montiert und im übrigen auch einfach als Massenprodukt hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der aus mehreren, bevorzugt als aus zwei Teilen aufgebaute Hohlkörper durch einen Material-, Form-, oder Kraftverbund zusammengesetzt ist. Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung erfolgt der Verbund bei mehreren, vornehmlich zwei Hohlkörperhälften durch Verkleben oder thermisches Verschweißen der üblicherweise aus Kunststoff durch Spritzgießen oder anderen Herstellungsmethoden hergestellten Hohlkörperelemente. Als Hohlkörper werden bevorzugt kugelartige Hohlkörper verwendet. In einer alternativen Ausführung sind die Teile durch Ineinander- stecken und Verspannung bzw. Verklemmung miteinander verbunden. Vorteilhaft ist ferner alternativ eine Schnellverschlußverbindung der Hohlkörperteile, wozu sich insbesondere eine Rast- oder Clipsverbindung durch angeformte Rastelemente auszeichnet, die einstückig an den Teilen angeformt sind. Alternativ ist auch eine Schraubverbindung, ein Bajonettverschluß oder ein Spannverschluß durch aufgesetzte Bänder möglich. Besonders geeignet ist ferner die Ausbildung des Hohlkörpers durch Gaseinblasung, wozu Vorformlinge aus Kunststoff auf eine geeignete Erweichungstemperatur erhitzt und danach Gas zur Bildung des Hohlkörpers eingeblasen wird. Die Gas-einblasöffnung kann dann durch einen
Stopfen verschlossen werden, der ferner zugleich dazu verwendet werden kann, um die Hohlkörper an ein Bewehrungsgitter über zwischengeschaltete Verbindungsglieder, die im Stopfen integriert sein können, anzubinden. Alternativ ist die Ausbildung eines Hohlkörpers als aufblasbares Element zweckmäßig, wozu sich insbesondere ein aufblasbarer Gummibalg eignet. Das Aufblasen erfolgt durch Preßluft, wobei die Einblasöffnung wiederum geeignet durch einen Stopfen verschlossen wird, der wiederum als Verbiridungsmittel gegenüber dem aus statischen Gründen erfoderlichen Bewehrungsgitter verwendet werden kann. Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Hohlkörper abgeflacht sind, wodurch sich materialsparend sehr viele Hohlkörper in ein Betonelement einbringen lassen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der rein schematischen Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines aus zwei Teilen zusammengesetzten Hohlkörpers,
Fig. 2 eine Draufsicht zweier nebeneinander liegender Hohlkörper,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines im wesentlichen kugelförmigen Hohlkörpers mit abgeflachten Polen,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Hohlkörperhälfte,
Fig. 5 eine im Ausschnitt dargestellte Oberfläche eines weiteren Hohlkörpers,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Hohlkörpers,
Fig. 7 eine Clipsverbindung für das Verbinden zweier Hohlkörperhälften,
Fig. 8 eine Schnittdarstellung einer Flanschverbindung von zwei Hohlkör- perhälften mit einem Federelement,
Fig. 9 eine Schnittansicht und Draufsichten des Verbindungsbereichs zweier Hohlkörperhälften, und
Fig. 10 eine weitere Ausführungsform eines Hohlkörpers mit Flanschausbildung im Bereich der Verbindungsstelle der Hohlkörperelemente.
Fig. 1 zeigt einen aus zwei Hälften zusammengesetzten Hohlkörper 1, wie er zur Versteifung von Betondecken von mehrgeschossigen Gebäuden verwendet wird, in welche mehrere Hohlkörper in Längs- und Querreihen nebeneinander, vornehmlich zwischen zwei Bewehrungsgittern angeordnet, eingebettet sind. Dadurch spart man nicht nur Materialien, nämlich Beton, was zu Kostenvorteilen führt, sondern erzielt auch einen wesentlich leichtgewichtigeren Aufbau einer solchen Decke. Der Hohlkörper 1 nach Fig. 1 ist aus zwei sphärischen Kugelhälften 2 und 3 zusammengesetzt, so daß der Hohlkörper eine Kugel bildet. Eingezeichnet in Fig. 1 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform, bei der die beiden Pole 4 und 5, aber auch die Umfangsseiten 6 abgeflacht sind. Diese Alternative ist einer Würfelform bzw. einer Ballenform angenähert und umschließt einen Hohlraum, der annähernd gleich dem Volumen des kugelförmigen Hohlkörpers ist. Der Hohlkörper 1 mit den abgeflachten Seiten 4 - 6 hat jedoch den Vorteil, daß er bei gleichem Verdrängungsvolumen eine geringere Höhe aufweist und deshalb eine niedrigere Deckenhöhe ermöglicht. Zusätzlich wird bei einem derartigen Hohlköper der Auftrieb beim Eingießen verringert, da durch die abgeflachten Deckenflächen beim Eingießen der Hohlkörper in die Betondecke durch Ablagerung von Beton auf die Polflächen eine Gegenkraft wirksam wird. Zudem kann die abgeflachte Deckenfläche 4 als Trittfläche während des Einbaus benutzt werden, wenn die Hohlkörper 1 vor dem Eingießen auf der Geschoßdecke ausgelegt werden und kann auch als Auflagefläche beim Transport und bei der Lagerung beansprucht werden.
Fig. 2 zeigt nur schematisch eine Draufsicht auf nebeneinander angeordnete Hohlkörper 1. Hieraus wird deutlich, daß infolge der Abflachungen auch die Betoneinsparung innerhalb der Geschoßdecke optimiert werden kann. Durch die
abgeflachten Ober- und Unterseiten 4 bzw. 5 der Hohlkörper 1 wird eine ausreichende Überdeckung der Hohlkörper mit Beton erzielt, gleichzeitig wird eine Vergrößerung der Stegbreite 7 erreicht.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Hohlkörpers, der insbesondere im Bereich der Pole 4, 5 abgeflacht ist und im übrigen mit Verstärkungsrippen 8 ausgebildet ist, die vorzugsweise vom Mittelpunkt der Ober- bzw. Unterseite 4, 5 des Hohlkörpers 1 ausgehen und sich entlang dem Umfang des Hohlkörpers 1 erstrecken. Diese Rippenausbildungen 8 erhöhen die Biege- und Beulfestigkeit des vornehmlich aus Kunststoff durch Spritzgießen hergestellten Hohlkörpers, so daß bei höherer Festigkeit ein geringerer Materialverbrauch zur Bildung des Hohlkörpers notwendig ist. Außerdem kann durch die Verstärkungsrippen 8 ein an den Hohlkörperhälften 9, 10 angebrachter Flansch 11, der mögliche, weiter unten noch beschriebene Verriegelungselemente 12 enthält, ebenfalls verstärkt werden.
Eine perspektivische Darstellung einer Hohlkörperhälfte 9, die Verstärkungsrippen 8 aufweist, ist in Fig. 4 zu sehen. Zusätzlich ist hier gezeigt, daß weitere Verstärkungsrippen 13 zwischen den Rippen 8 an der Hohlkörperoberfläche angebracht sein können. Diese zusätzlichen Versteifungsrippen 13, die sich mit den anderen Verstärkungsrippen 8 kreuzen, jedoch mit geringerer Stärke ausgebildet sind, dienen der weiteren Versteifung des Hohlkörpers.
Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Teils der verrippten Mantelfläche des Hohlkörpers nach Fig. 4, wobei in der Ausführungsform der Fig. 5 die Rippen 8 schmaler als in der Ausführungsform nach Fig. 4 ausgebildet sind.
Alternativ zur dargestellten Kugelform mit Abflachungen sind auch andere geeignete Formen möglich, etwa Form mit quadratischen Ober- und Unterseiten 4, 5 und trapezförmigen Seitenwänden der Hohlkörperhälften zur Bildung eines vielflächigen Kubus.
In Figur 6 ist eine Schnittdarstellung von kugelförmigen Hohlkörperhälften 9 und 10 dargestellt, die mechanisch über Verriegelungs- und Verrastungselemente 12 miteinander verbunden werden. Dazu ist am Rand der Halbkugeln jeweils ein Flansch 13 ausgebildet, an dem die Hohlkörperhälften 9, 10 im zusammengebauten Zustand gegeneinander aufliegen. An dem Flansch 13 sind vorzugsweise die Verrastungs- und Verriegelungselemente 12 sowie Zentrierhilfen 14 angebracht. Die Zentrierhilfen 14 sind dabei im einfachsten Fall aus Zentrierstifen an einer Behälterhälfte, z.B. 10, und Zentrieröffnungen, z.B. im Flansch 13, der anderen Behälterhälfte, z.B. 9.
Dies ist in Figur 7, die zwei Schnitte durch die Verbindungselemente zeigt, detailliert dargestellt. Im rechten Teilbild von Figur 7 ist ein Zentrierstift 14 dargestellt, der am Flansch 13 der oberen Hohlkörperhälfte 9 befestigt ist. Der Zentrierstift 14 wird beim Zusammenbau der Behälterhälften 9 und 10 in die Öffnung 17 eingeführt, die im Flansch 13 der unteren Hohlkörperhälfte 10 vorgesehen ist. Durch eine Vielzahl dieser Zentrierstifte 14 und Zentrieröffnungen 17 entlang dem Umfang des Flansches 13 wird eine schnelle und genaue Positionierung der Behälterhälften beim Zusammenbau erreicht. Selbstverständlich können die Zentrierstifte 14 bzw. die Zentrieröffnungen 17 auch in umgekehrter Weise an der oberen bzw. unteren Hohlkörperhälfte oder in gemischter Weise an beiden Hohlkörperhälften angebracht sein. Die Zentrierstifte dienen zusammen mit den Zentrieröffnungen nicht nur zu einer Einstellung der Position der Hohlkörperhälften zueinander, sondern verhindern im zusammengebauten Zustand ein Verrutschen der Hohlkörperhälften gegeneinander, wenn beispielsweise eine horizontale Kraft auf den Hohlkörper einwirkt. Die Zentrierstifte 14 dienen somit auch zur Aufnahme von horizontalen Schubkräften. Eine weitere Zentrier- hilfe beim Zusammenbau der Hohlkörperhälften 9, 10 kann durch die Ausbildung eines Steges 19 und einer entsprechenden Aussparung 18 an den zusammenzusteckenden Hohlkörperhälften 9, 10 verwirklicht sein. Beim Zusammenbau greift der Steg 19, der sowohl umlaufend als auch nur abschnittsweise aus-
gebildet sein kann, in die entsprechend ausgebildete Aussparung 18 ein und führt somit zu einer exakten Positionierung der Hohlkörperhälften 9, 10. Außerdem übernimmt eine derartige Ausführung eine Abdichtung des Hohlkörpers 1 gegen Eindringen von Wasser und Schlempe beim Eingießen der fertigmontierten Hohlkörper in eine Betondecke. Ein Luftaustausch, der wegen Temperaturschwankungen erforderlich sein kann, wird hierdurch nicht behindert.
Im linken Teilbild von Figur 7 ist die Wirkungsweise eines Verrastungs- und Verriegelungselementes 12 näher dargestellt, der je nach Auslegung lösbar oder zerstörungsfrei nicht lösbar ausgebildet sein kann. Das als clipsartiges Schnappfederelement ausgeführte Verrastungs- und Verriegelungselement 12 greift dabei in eine Öffnung 20 ein und hintergreift durch seine rasthakenförmige Ausbildung den Flansch 13, so daß eine feste Verbindung zwischen den Hohlkörperhälften 9 und 10 gegeben ist. Das als Rasthaken ausgebildete Verriegelungsele- ment 12 umfaßt zwei Abschnitte 21, 22, die so ausgebildet sind, daß beim Herstellen der Verbindung der Hohlkörperhälften der Abschnitt 21 elastisch gegen den Abschnitt 22 gedrückt werden kann, so daß der Rasthaken 12 durch die Öffnung 20 geschoben werden kann, während der Abschnitt 21 sich elastisch vom Abschnitt 22 in seine Ausgangsposition wegbewegt, wenn der Rasthaken 12 vollständig durch die Öffnung 20 geschoben ist, so daß ein Zurückgleiten des Rasthakens 12 durch den Abschnitt 21 verhindert wird.
Die Verriegelung der Hohlkörperhälften 9, 10 kann zusätzlich dadurch verstärkt werden, daß die Hohlkörperhälften 9, 10 über Druckfederelemente 23 verspannt werden. Ein derartiges Druckfederelement 23 ist in Figur 8 in einer Schnittdarstellung zu sehen. Die in diesem Beispiel als halbkreisförmige Ausbuchtung des Flansches realisierte Druckfeder 23 bewirkt eine gegen die gegenüberliegende Hohlkörperhälfte wirkende Kraft, die durch die Verriegelungs- und Verrastungselemente 12 überwunden und aufgenommen wird. Die damit erreichte Verspannung der beiden Hohlkörperhälften 9, 10 führt zu einer zusätzlichen Stabilisie-
rung des gesamten Hohlkörpers 1, da sie einer horizontalen Verschiebung der Hohlkörperhälften 9, 10 gegeneinander entgegenwirkt.
Die oben beschriebenen Verriegelungselemente 12, die Zentrierelemente 17 und Druckfederelemente 23, die allesamt radial ausgerichtet sind, können selbstverständlich auch in tangentialer Richtung am Flansch 13 ausgebildet werden, wie dies beispielhaft in Figur 9 dargestellt ist. Mit einer derartigen Ausfiihningsform wird weniger Raum in radialer Richtung benötigt, d.h. der Flansch 13 an den Hohlkörperhälften 9, 10 kann schmaler ausgebildet werden. In Figur 9 ist der Flansch 13 der oberen Hohlkörperhälfte 9 in einem Bereich als U-Element 24 ausgebildet, das in eine Flanschöffnung 25 der unteren Hohlkörperhälfte 10 eingreift. An den Seiten der Flanschöffnung 25 sind elastische Laschen 26 vorgesehen, die die Flanschöffnung 25 soweit verkleinern, daß beim Einbringen des U- Elementes 24 sowohl die Laschen 26 als auch das U-Element 24 elastisch verbogen werden. Auf diese Weise wird durch das kombinierte Element 24 auch hier eine Verspannung der Hohlkörperhälften 9 und 10 sowie gleichzeitig eine Verriegelung erreicht.
Die oben beschriebenen Verriegelungselemente 12, 20, die Zentrierelemente 14, 17, Federelemente 23 und kombinierte Elemente 24, die alle vorzugsweise am und über den Umfang der Hohlkörperhälften 9, 10 am Flansch 13 angebracht sind, sind dort vorteilhafter Weise in mehrfacher Ausführung vorgesehen. Für eine kostengünstige Produktion und eine einfache Handhabung beim Zusammenbau ist es weiterhin vorteilhaft, die genannten Elemente so anzuordnen, daß die Hohlkörperhälften 9, 10 identisch sind und so aus zwei identischen Hohlkörperhälften ein Hohlkörper 1 zusammengebaut werden kann.
In Fig. 10 weisen die nur abschnittsweise dargestellten beiden Hohlkörperhälften 9, 10 an ihrem Verbindungsbereich einen umlaufenden Flansch 13 auf, der nach außen als Schulter vorsteht und über den die beiden Hohlkörperhälften durch Kleben oder durch thermisches Schweißen miteinander verbunden werden. Die
Verbindung kann hierbei auch rein punktuell erfolgen. Zweckmäßig ist hierbei auch eine umlaufende sickenfόrmige Rippe für einen verzahnenden Eingriff der beiden Flansche 13 zur Bildung einer Abdichtung. Anstelle eines Flansches 13 oder im Flansch 13 bei entsprechend starker Ausbildung kann ein Schraub- oder Bajonettverschluß integriert sein, so daß die beiden Körperhälften miteinander verschraubt oder durch einen Bajonettverschluß miteinander verbindbar sind. Anstelle eines Flansches 13 können in alternativen Ausführungsformen auch Steckzungen, die zeichnerisch nicht dargestellt sind, vorgesehen sein, so daß die beiden Körperhälften unter Vorspannung durch Zusammenstecken gegeneinander verklemmt - bzw. verspannt werden können.