Armiertes Betonelement mit einem oder mehreren in dasselbe eingebetteten Verankerungsstäben
Die Erfindung betrifft ein armiertes Betonelement mit einem oder mehreren in dasselbe eingebetteten Verankerungsstäben.
Derartige Betonelemente finden im modernen Hausbau, insbesondere dem Hochhausbau in grossem Umfange zur Erstellung von Wänden und Decken Verwendung. Zum Verladen dieser Betonelemente und auch zum Einfügen derselben in dem Wandverband auf der Baustelle werden diese wegen ihres hohen Gewichtes (übliche Bauplattengewichte liegen im Bereich von 1 bis 10 t) mit Kranhaken an Montagegeschirren, die ihrerseits mit den Betonelementen verbunden sind, erfasst und angehoben.
Zur Befestigung der Montagegeschirre wiederum sind bisher in die Betonelemente Verankerungsstäbe eingebettet, die z. T. aus den Betonelementen herausragen. In manchen Fällen sind die Verankerungsstäbe an besonderen ganz oder teilweise eingebetteten Ankerhülsen befestigt, mit denen wiederum die Montagegeschirre lösbar verbunden sind, so dass die während des Transportes bzw. des Aufrichtens der Betonelemente auf die Ankerhülse einwirkenden Zugkräfte auf die Betonelemente übertragen werden, ohne dass die Gefahr des Ausreissens der Ankerhülse besteht.
Diese bisher bekannt gewordenen Verankerungsstäbe dienen lediglich dem Zweck, die Betonelemente zwecks Transportes sicher erfassen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Verankerungsstäbe um weitere, bisher noch unbekannte Funktionen zu erweitern, insbesondere die Biegefestigkeit des Betonelementes zu erhöhen.
Gegenstand der Erfindung ist ein armiertes Betonelement der eingangs geschilderten Art. Erfindungsgemäss erstreckt sich jeder zur Befestigung des Montagegeschirres dienende Verankerungsstab über den grössten Teil der Breite des Betonelementes und liegt mindestens zum grössten Teil ausserhalb der neutralen Zone. Daher wird jeder Verankerungsstab so einbetoniert, dass er innerhalb des zunächst in einer waagerechten Schalung liegenden Betonelementes unterhalb der neutralen Zone, also in dem Bereich liegt, innerhalb dessen beim Aufrichten des Betonelementes zufolge der Biegemomente Zugspannungen auftreten, die der nicht armierte Beton bekanntlich nur in geringem Masse aufnehmen kann. Der nunmehr mindestens zum grössten Teil in die erwähnte Zugspannungszone des Betonelementes eingebettete Verankerungsstab armiert diese Zugspannungszone wirksam.
Dadurch wird erstmals erreicht, dass die zu Transportzwecken ohnehin erforderliche Armierung eines Betonelementes gleichzeitig zur Festigkeitssteigerung dieses Betonelementes dient.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Verankerungsstab mit einem Ende in eine axiale Gewindebohrung einer Ankerhülse und mit dem anderen Ende in die axiale Gewindebohrung einer Ankerhülse und mit dem anderen Ende in die axiale Gewindebohrung eines Ankerfusses geschraubt.
Legt man die Ankerhülse und den Ankerfuss aus Symmetriegründen in die Mittelebene des Betonelementes, so wird der Verankerungsstab gekrümmt in das Betonelement eingebettet, so dass sich der grösste Teil seiner Länge in derjenigen Zone dieses Betonelementes befindet, in der Zugspannungen auftreten, wobei Ankerhülse und Ankerfuss in der Mittelebene des Betonelementes liegen.
Man kann jedoch auch so vorgehen, dass sowohl der jetzt gerade Verankerungsstab sowie die Ankerhülse und der Ankerfuss ausschliesslich in der Zugspannungszone des Betonelementes liegen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung greift der an sich bekannte Höhenbolzen, der dazu dient, den gegenseitigen Abstand zweier innerhalb des Wandverbandes eines Gebäudes zusammengefügter Betonelemente festzulegen, in eine innerhalb der Fusseite des in dem Wandverband nach oben anschliessenden Betonelementes vor dem dort eingebetteten Ankerfuss befindliche Ausnehmung und dadurch wird dieses von oben aufgesetzte Betonelement seitlich justiert. Dadurch werden also die beiden benachbarten Betonelemente gegenseitig nicht nur der Höhe nach, sondern auch der Seite nach zuverlässig justiert.
Man kann die Armierung weiterhin besonders vorteilhaft zu einer Arretierung innerhalb des Gesamtverbandes eines Gebäudes dadurch ausnutzen, dass der Höhenbolzen durch eine von der Stirnfläche einer in den Stoss zweier benachbarter Betonelemente hineinragenden Deckenplatte ausgehende Stahlschlaufe greift und so eine Verriegelung zwischen dieser Deckenplatte und den die Gebäudewand bildenden Betonelementen darstellt.
Insbesondere dann, wenn leichtere Betonelemente zu armieren sind, kann man auf einen besonderen Ankerfuss zur Auf nahme eines Endes des Verankerungsstabes verzichten und stattdessen das jetzt freie Ende des Verankerungsstabes einfach umbiegen, um eine sichere Einleitung der auf den Verankerungsstab einwirkenden Zugkräfte während des Transportes des Betonelementes zu gewährleisten. Oftmals wird jedoch auch die Haftspannung eines geraden, an seinem freien Ende nicht umgebogenen, jedoch auf ungefähr die Breite eines Betonelementes verlängerten Verankerungsstabes innerhalb dieses Betonelementes ausreichen, um eine sichere Einleitung der Zugkräfte in das Betonelement zu erzielen.
Man nutzt den erwähnten Höhenbolzen gleichzeitig dadurch als Montagegeschirr aus, dass dieser einen Zylinderkopf oder einen oder mehrere Bunde hat, die den formschlüssigen Eingriff eines entsprechend geformten Kranhakens gestatten. Dadurch werden das bisher stets benötigte, besondere Montagegeschirr sowie die damit verbundenen Installationsarbeiten eingespart.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Dabei bedeuten:
Fig. 1 die Draufsicht eines teilweise geschnitten dargestellten
Betonelementes sowie des nach oben anschliessenden, teilweise geschnitten und abgebrochen dargestellten Betonelementes,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Schnittlinie II-II gemäss Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Schnittlinie III-III gemäss
Fig. 1,
Fig. 4 die Seitenansicht einer Ankerhülse,
Fig. 5 die Seitenansicht eines Verankerungsstabes,
Fig. 6 die Seitenansicht eines Ankerfusses,
Fig. 7 die Seitenansicht eines Höhenbolzens und
Fig. 8 den Längsschnitt durch den Stoss zweier aufeinander gesetzter, erfindungsgemäss armierter Betonelemente und einer dazwischenliegenden Deckenplatte.
Gemäss Fig. 1 sind in das Betonelement 1 zwei Veranke rungsstäbe 3 eingebettet, die je mit einem Ende in die Ankerhül sen 4 bzw. 5 und mit dem anderen Ende in die Ankerfüsse 6 bzw. 7 eingebettet sind. Durch gegenläufiges Gewinde in Anker hülse 4 bzw. 5 und Ankerfuss 6 bzw. 7 lässt sich erreichen, dass sich, bei entsprechender Drehung eines Verankerungsstabes 3, die aus Fig. 3 ersichtliche Form desselben einstellt. Eine gleich wertige ähnliche Verformung der Verankerungsstäbe 3 lässt sich selbstverständlich auch auf andere Weise erzeugen, beispiels weise indem man die Verankerungsstäbe 3 vor dem Einsetzen in die Ankerhülse 4 bzw. 5 und den Ankerfuss 6 bzw. 7 durch eine entsprechenden Biegeprozess verformt.
Die Herstellung eines Betonelementes mit erfindungsgemäs ser Armierung geht im übrigen so vor sich, dass zunächst die beiden auf entsprechende Länge gebrachten, jeweils aus Anker hülse 1 bzw. 5, eingeschraubtem Ankerstab 3 und aufgeschraub tem Ankerfuss 6 und 7 bestehenden Armierungen in die nicht dargestellte Verschalung eingesetzt werden, woraufhin die Ver schalung in üblicher Weise ausgegossen wird. Zur Befestigung der Ankerhülsen 4 und 5 sowie der Ankerfüsse 6 und 7 an der
Wandung der Verschalung werden die ohnehin erforderlichen
Gewindebohrungen ausgenutzt, in die jeweils ein Schraubenbol zen, der von der Aussenseite der Verschalungswandung her durch eine Durchgangsbohrung innerhalb dieser Wandung gesteckt worden ist, eingreift.
Nach dem Ausgiessen der Ver schalung und dem Abbinden des Betons ist die Haftspannung zwischen den Verankerungsstäben 3 sowie dem Betonelement so gross, dass es in vielen Fällen auch genügen würde, den
Verankerungsstab ohne besonderen Ankerfuss zu verwenden und statt dessen beispielsweise sein freies Ende umzubiegen.
Auch ein derartig gestalteter Verankerungsstab würde also in vielen Fällen die von dem Montagegeschirr ausgehenden
Zugkräfte mit ausreichender Sicherheit in das Betonelement einleiten.
Die beschriebene Krümmung der Verankerungsstäbe 3 dient dem Zweck, diejenige Zone des Betonelementes 1, in der dann, wenn ein derartiges Betonelement auf der Seite der Ankerhülsen 4 bzw. 5 angehoben und dabei um die gegenüberliegende untere, auf dem Boden liegende Kante nach oben in die senkrechte Lage geschwenkt wird, Zugspannungen infolge des nur in zwei Punkten unterstützten Eigengewichtes des Betonelementes 1 auftreten, wirksam zu verstärken. Derartige Zugspannungen treten in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dann, wenn das Betonelement 1 gemäss Fig. 3, das man sich auf der linken Seite auf einer nicht dargestellten Bodenfläche liegend denken muss, in Richtung des Pfeiles 8 angehoben und dabei umdieBodenkante 9 geschwenkt wird, in der links von der Mittellinie liegenden Zone auf.
Da, wie aus der Fig. 3 ersichtlich, die Verankerungsstäbe 3 so gekrümmt sind, dass sielgerade in dieser Zone der Zugspannungen mit dem überwiegenden Teil ihrer Länge liegen und sie insbesondere in dem mittleren Bereich, in dem die maximale Zugspannung auftritt, nahe der äusseren Wandfläche liegen, können sie einen grossen Teil der auftretenden Zugspannungen übernehmen.
In Fig. 4 ist eine Ankerhülse 4 bzw. 5 in vergrössertem Massstabe dargestellt. Man erkennt, dass die aussen glatt zylindrische Ankerhülse zwei axiale Gewindebohrungen 10 und 11 hat, von denen die Gewindebohrung 11 einen etwas grösseren Durchmesser hat. Die Ankerhülse 4 bzw. 5 wird so in das Betonelement 1 eingebettet, dass die Gewindebohrung 11 nach aussen weist, das bedeutet, dass ein Verankerungsstab 3 in die Gewindebohrung 10 eingeschraubt wird.
Ein innerhalb der erfindungsgemässen Armierung verwendeter Verankerungsstab 3 ist in einfachster Weise gemäss Fig. 5 als glatter zylindrischer Stab mit je einem Gewinde 12 und 13 an beiden Enden ausgerüstet. Zu den Gewinden 12 und 13 ist zu bemerken, dass diese, wie bereits erwähnt, zweckmässig gegenläufig sind. Das Gleiche gilt für die Gewindebohrungen 10 der Ankerhülsen 4 und 5 sowie die Gewindebohrungen 14 der Ankerfüsse 6 und 7. Ist beispielsweise das rechtsgängige Gewinde 13 des Verankerungsstabes 3 für die rechtsgängige Gewindebohrung 10 bestimmt, so greift das linksgängige Gewinde 12 in die ebenfalls linksgängige Gewindebohrung 14 der Ankerfüsse 6 und 7 ein. Dadurch lässt sich bei entsprechender Drehung eines Verankerungsstabes 3 das bereits geschilderte Ausknicken und Krümmen desselben, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, erzielen.
Bekanntlich werden im Betonbau zwischen die einzelnen übereinandergesetzten Betonelemente sog. Höhenbolzen gesetzt, um die waagerechten Deckenplatten in den so geschaffenen freien Zwischenraum einfügen zu können. Nach dem Einfügen der stirnseitigen Enden der Deckenplatten wird bekanntlich der freie Stossraum mit Beton ausgegossen. Ein beachtlicher Nachteil der so in bekannter Weise hergestellten Verbindung zwischen den Betonelementen und einer Deckenplatte besteht darin, dass der nachträglich vergossene Beton nach dem Abbinden schwindet, so dass jetzt das obere Betonelement nur noch auf den genannten Höhenbolzen ruht, woraufhin sich nach Fertigstellung des Baues unzuträglich hohe örtliche Druck- und Scherspannungen einstellen. Durch die Erfindung wird auch dieser Nachteil beseitigt.
Dazu dient der in Fig. 7 dargestellte Höhenbolzen 15, der ein Gewinde 16, einen Vierkant 17 und einen Zylinderkopf 18 hat.
Dieser Gewindebolzen 15 wird, wie aus den Fig. 1, 3 und 8 ersichtlich ist, in eine Ankerhülse 4 bzw. 5 geschraubt und ragt dann frei nach oben, so dass das von oben her aufgesetzte, benachbarte Betonelement 19 auf der Kopffläche der Zylinder köpfe 18 zu liegen kommt. Zuvor sind selbstverständlich die herausragenden freien Enden der Höhenbolzen 15 in ihrer
Länge genau justiert worden.
Zur weiteren Erläuterung der Verhältnisse innerhalb des
Stosses zwischen den Betonelementen 1 und 19 sowie einer
Deckenplatte 20 sei auf die Fig. 8 verwiesen. Danach greift zwischen die Betonelemente 1 und 19 die Deckenplatte 20. Zur Lagesicherung dieser Deckenplatte 20 greift der Höhenbolzen 15 durch eine in die Deckenplatte 20 eingebettete, stirnseitig aus derselben herausragende Stahlschlaufe 21.
Der freie Raum zwischen den Betonelementen 1 und 19 sowie der Deckenplatte 20 wird danach bis in die Höhe der Unterkante 22 des Betonelementes 19 mit Beton ausgegossen. Weil dieser Beton nach dem Abbinden schwindet, werden die in die Ankerhülsen 4 bzw. 5 eingeschraubten Höhenbolzen 15 des unteren Betonelementes, deren Vierkant 17 von der Seite her zugänglich ist, mittels eines nicht dargestellten Vierkantschlüssels soweit heruntergeschraubt, bis die Standfläche des oberen Betonelementes wieder satt auf der Ausgiessung liegt.
Um die im Belastungsfalle durch Seitenkräfte höher beanspruchten, der erfindungsgemässen Armierung benachbarten Zonen des Betonelementes 19 zu verstärken, sind dort Moniereisen 23 und 24 eingebettet.
Die gezeigte Ausbildung der Unterseite des Betonelementes 19 im Bereich der Ankerfüsse 6 mit einer Öffnung 25, deren Wandung sich in Verlängerung des konischen Mantels des Ankerfusses 6 ebenfalls konisch nach unten erstreckt, bietet den für die Montage sehr wichtigen Vorteil, dass das Aufsetzen des oberen Betonelementes 19 auf das untere Betonelement 1 wesentlich erleichtert wird, weil die in jede der Öffnungen 25 ragenden oberen Enden der Höhenbolzen 15 eine wirksame Seitenjustierung des oberen Betonelementes 19 bewirken.
Die Höhenbolzen 15 werden sofort nach Herstellung eines Betonelementes in die Gewindebohrungen 11 der Ankerhülsen 4 bzw. 5 anstelle der bisher üblichen Befestigungsbolzen für das Montagegeschirr eingeschraubt und verbleiben darin bis zum fertigen Verbauen der Betonelemente auf der Baustelle.
Zwischenzeitlich dienen sie jeweils als Montagegeschirr. Zu diesem Zweck muss lediglich ein entsprechend geformter Kranhaken benutzt werden, der beispielsweise über den Vierkant 17 greift und auf dem sich der Zylinderkopf 18 mit seiner Unterseite abstützen kann.