Stahlbetonbauteil mit schlaffer Bewehrung

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Stahlbetonbauteil mit schlaffer Bewehrung aus Rund- und Rippenstahl. Ein freier Schenkel des gegebenenfalls abgebogenen in der Nähe der Stahlbetonbauteilaußenflächen geführten Bewehrungsstahls (8; 9; 10) ist in die Eckenbereiche des Bauteils geführt, wobei die freien Enden des Bewehrungsstahlschenkels über einen angestauchten Kopf (11) verfügen.
Neben der erheblich besseren Bewehrung der Ecken-und Kantenbereiche ermöglicht die Erfindung eine wesentliche Stahleinsparung durch Verkürzen der Verankerungsbzw. Übergreifungslängen (12, 26).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Stahlbetonbauteil mit schlaffer Bewehrung aus Rund- und Rippenstahl.

[0002] Stahlbetonbauteile, insbesondere auch Stahlbetonfertig- bauteile,sind zur Erhöhung ihrer Festigkeit bewehrt, unter anderem auch um Abplatzungen zu vermeiden.

[0003] In der bekannten Technik bleiben allerdings Stahlbetonkanten wegen der aus Verbund- und Korrosionsschutzgründen erforderlichen Betonüberdeckung und der von der Stahlqualität abhängigen Radien für die Abbiegungen der Bewehrungsstäbe unbewehrt.

[0004] Unter konzentrierten Lasten und bei Schlagbeanspruchunq kommt es daher sehr leicht zu Abschalungsbrüchen, bei denen die Bruchfläche meist der Oberfläche der Bewehrungsstäbe folgt. Dies wiederum macht den Korrosionsschutz und den Haftverbund des Eisens zunichte. Lohnaufwendige Nachbesserungen werden erforderlich. Die weiterhin entstandene Querschnittsschwächung ist durch die Sanierung jedoch nur bedingt rückgängig zu machen, da die nachgebesserte Stelle in der Praxis häufiq an der Lastabtragung unbeteiligt bleibt und daher eine Schwächung auf Dauer in Kauf zu nehmen ist.

[0005] Außerdem bilden die auf Haftverbund verankerten Bewehrungsstäbe in der Regel ein größeres Hindernis für den Fluß des Frischbetons und erschweren dadurch dessen Verarbeitung.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Abplatzungen in den Ecken von Stahlbetonbauteilen zu vermeiden und dabei möglichst noch Eisen für die Armierungen einzusparen.

[0007] Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß überraschend bei einem Stahlbetonteil mit schlaffer Bewehrung aus Rund-und Rippenstahl dadurch, daß ein freier Schenkel des gegebenenfalls abgebogenen in der Nähe der Stahlbetonbauteilaußenflächen geführten Bewehrungsstahls in den Eckenbereich des Bauteils geführt ist, wobei die freien Enden des Bewehrungsstahlschenkels über einen angestauchten Kopf verfügen.

[0008] Vorzugsweise kreuzen sich die freien Schenkel des Bewehrungsstahls im Bereich der Ecken.

[0009] Zweckmäßig sind in den Bereich der Kanten abwechselnd sich kreuzende abgebogene und einfache Stähle geführt, wobei die freien Enden des Bewehrungsstahlschenkels über einen angestauchten Kopf verfügen.

[0010] Besonders günstig ist es, daß der größte Durchmesser des angestauchten Rundkopfes am oder nahe an seinem Sitz vorgesehen ist.

[0011] Es wird nicht verkannt, daß an Spannankern natürlich Köpfe bekannt sind. So wird beispielsweise nach der DE-AS 17 84 332 der Ankerkörper unter gleichzeitigem kraftschlüssigem Anpressen an das Widerlager durch Verformung auf dem Spanndraht festgeklemmt. Nach der DE-AS 19 11 798 stützt sich der Kopf des Spannankers gegen in die Öffnung für den Spannanker eingezogene Keile ab. Die DE-OS 26 01 104 beschreibt eine besondere Kopfausbildung für den aufgestauchten Kopf an einem hochfesten Spanndraht.

[0012] Die durch die Maßnahme nach der Erfindung erbrachten Vorteile sind vielfältiger Art. So stellten die Endverankerung einerseits eine abplatzungsfreie Bewehrung der Kanten an Stahlbetonbauteile her; andererseits wird Stahl erheblich eingespart, da die Übergreifungen bzw. die sonst notwendigen erheblichen Verankerungslängen üblicher Armierungen ganz wesentlich verkürzt werden.

[0013] Die Art der Endverankerung ist nicht auf sog. Köpfe beschränkt. Alle örtliche begrenzten Stabquerschnittsvergrößerungen sind geeignet, die die Festigkeitseigenschaften des Ausgangsmaterials nicht ungünstig beeinflussen.

[0014] Die Erfindung ist besonder interessant bei Stahlbetonfertigbauteilen hoher Betongüte.

[0015] Ein besonderes Anwendungsgebiet findet sich bei vorgefertigten Tübbingsteinen und Rohren für den Tunnel-und Stollenbau.

[0016] Der letztqenannte Fall soll hier kurz einqehender erläutert werden:

Insbesondere beim Schildvortrieb werden Tübbings als Ausbauelemente eingesetzt, die hohen Beanspruchungen bei der Montage und Hinterpressung ausgesetzt sind. Hier sind es einmal die Schildpressen, die sich beim Schildvorschub gegen die Tübbingstirnfläche abstützen und im Stahlbeton hohe Spaltzugkräfte, Biegungs- und Torsionsspannungen erzeugen. Auch müssen die oft sehr hohen Injektionsdrücke zur Verfüllung des Spaltes hinter dem Schild zwischen Auskleidung und Gebirge, die meist nur in der Nähe der Einpreßstelle wirken, berücksichtigt werden.

[0017] Hier stellt sich weiter das Problem, daß diese nur kurze Zeit auf die Tübbings einwirkenden Kräfte in vielen Fällen eine zusätzliche Bewehrung, der später im Gebrauchszustand des Bauwerks keine Funktion zukommt, erfordern.

[0018] Hier wird der Wert der Maßnahme der Erfindung besonders deutlich, da durch die erfindungsgemäße Spezialbewehrung Montagelasten bedeutend effektiver abgetragen werden; bei deren Anwendung sind hierfür nur noch in wenigen Ausnahmefällen Bewehrungszulagen erforderlich. Dies gilt insbesondere bei der Verwendung von glattem Rundstahl.

[0019] Es wird nun möglich, die Kopfaußenkanten der Stabenden bei den Stahlbetontübbings mit dem minimal zulässigen _Betonüberdeckungsmaß zu verlegen, weil diese im Anschluß an die hohen Montagelasten nicht mehr zur Hauptbewehrung des Tübbings gerechnet werden müssen. Die gefährdeten Betonkanten werden hierdurch besonders gut bewehrt.

[0020] Anwendung findet die Maßnahme nach der Erfindunq allgemein auf zu bewehrende Bauteile, so daß eine Beschränkunq auf ein besonderes Material oder einen besonderen Anwendunqsfall nicht gerechtfertigt scheint.

[0021] Da Preßrohre besonderen Kantenbeanspruchungen ausgesetzt sind, findet sich hier ein weiterer Anwendungsfall. Stützen, Träger oder dergleichen sind ebenfalls zu nennen.

[0022] Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

Fig. la und lb Eckschnitte von Tübbingsteinen, einmal mit Nut, einmal ohne Nut;

Fig. 2a einen schematischen Querschnitt durch einen Tübbing mit einer Bewehrung nach der Erfindung;

Fig. 2b einen Querschnitt ähnlich Fig. 2a entsprechend einer bekannten Konstruktion;

Fig. 3a einen schematischen Längsschnitt, gesehen in Richtung 3a-3a in Fig. 2a;

Fig. 3b einen Längsschnitt, ähnlich Fig. 3a entsprechend einer bekannten Konstruktion;

Fig. 4 eine Gegenüberstellung eines erfindungsgemäß zu verwendenden Bewehrungselements;

Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf ein bewehrtes Bauteil;

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht zu Fig. 5;

Fig. 7 eine Darstellung der Übergreifungslänge gemäß dem Stand der Technik; und

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer weiteren Bewehrungsart.

[0023] Die Erfindung wird anhand von Tübbings für den Tunnelbau erläutert, ist hierauf aber keineswegs beschränkt.

[0024] Die an sich räumlich gekrümmten Tübbings sind der Einfachheit halber und teilweise wegen der Projektion gerade dargestellt.

[0025] Beim zur Zeit üblichen Stand der Technik - Fig. la und Fig. lb - bleiben die Stahlbetonkanten 1 wegen der aus Verbund- und Korrosionsschutzgründen erforderlichen Betonüberdeckung 2 und der stahlqualitätsabhängigen Radien 3 für die Abbiegungen der Bewehrungsstäbe 4 unbewehrt. Unter konzentrierten Lasten und bei Schlagbeanspruchung allerdings kommt es sehr leicht zu Abschalungsbrüchen 5, bei denen die Bruchfläche 6 mehr oder weniger der Oberfläche des Bewehrungskorbes folgt. Hierdurch werden Korrosionschutz und Haftverbund des Eisens aufgehoben. Diese Mängel können nur durch lohnaufwendige Nachbesserung beseitigt werden. Nicht beseitigt dagegen werden kann die entstandene Querschnittsschwächung durch die Sanierung bzw. nur bedingt, da die nachgebesserte Stelle in der Praxis häufig an der Lastabtragung unbeteiligt bleibt und daher eine Schwächung auf Dauer verbleibt. Außerdem bilden die auf Haftverbund verankerten Bewehrungsstäbe in der Regel ein größeres Hindernis für den Fluß des Frischbetons und erschweren dadurch dessen Verarbeitung.

[0026] Die folgenden Figuren 2a und 3a erläutern die Erfindung in Gegenüberstellung zum Stand der Technik (Fig. 2b und 3b). Alternierend bzw. "rhythmisch" enden einige Eisen 8, 9 und 10 in der bzw. den zu verstärkenden Kanten 7; der dadurch verlorene Haftverbund wird durch am Stabende zum Beispiel angestauchte Köpfe 11 kompensiert. Besonders günstig ist es, wenn in der Kante die Bewehrungsstäbe - z.B. 8 bzw. 9 mit 10 - sich kreuzen und so den _Abrißspannungen wirksamen Widerstand entgegensetzen. Brüche und/oder Abplatzungen werden verhindert. In sämtlichen Figuren sind die in üblicher Weise vorgesehenen Ringbewehrungen mit 14 bezeichnet. Wie Fig. 2a erkennen läßt, werden die abgebogenen Eisen z.B. so verlegt, daß das Eisen 8 in Fig. 2a nach links, das Eisen 9 in Fig. 2a nach rechts zeigt. Auf den beim Stand der Technik (Fig. 2b; 3b) noch erforderlichen zweiten langen Schenkel der U-Bewehrung kann verzichtet werden. Dieser ist dort wegen der erforderlichen Verankerungslänge notwendig.

[0027] Fig. 3a läßt besonders gut erkennen, wie alternierend die Winkelspannbewehrungen mit Kopf 8 und 9 einmal mit den geraden Bewehrungen 10 abwechseln.

[0028] Falls erforderlich, kann die Bewehrunq auch über Köpfe an beiden Enden verfügen.

[0029] Neben dem sehr erwünschten Effekt der Kantenverstärkung ist in Fig. 4 die Stahleinsparung (mit 12 bezeichnet) verdeutlicht. Weiterhin ist die geringere Deckungsdichte der Bewehrung (siehe Gegenüberstellunq der Fig. 3a und 3b) technisch und wirtschaftlich von Vorteil. Gestrichelt in Fig. 4 ist das Bewehrungseisen vor der Stauchung angedeutet. Dies wird auch aus Fig. 2b deutlich, wo allerdings durch die Zeichnungsdarstellung die Bewehrungen sich überdecken. Die Bewehrung reicht nach dem Zeichnungsdetail beispielsweise von links unten als U bis rechts Ende des Pfeils (Verankerungslänge). Diese Verankerungslänge wird im wesentlichen durch Ausbildung des Kopfes eingespart. Die Materialeinsparung läßt im übrigen Fig. 3b gut erkennen, wo der Stahl beim Stand der Technik doppelt liegt, nämlich einmal links, einmal rechts.

[0030] Bei einem Fertigteilträger beispielsweise kann aufgrund der Eckenverstärkung die Auflagerlänge weiter verkürzt werden.

[0031] Wenn vorstehend von "der Ecke" gesprochen wurde, so ist dies so zu verstehen, daß natürlich sämtliche Ecken, wo dies notwendig erscheint, Eckbereiche, gegebenenfalls Muffenbereiche oder dergleichen zu verstehen sind, was bei einem Tübbing beispielsweise bedeutet, daß sämtliche Ecken, ob diese nun innen, außen oder durch eine besondere Formgebung,vorhanden sind. Bei einem gewöhnlichen viereckigen Tübbingstein sind dies also mindestens vier Ecken, bei größerer Wandstärke, wenn die Bewehrungen übereinander, d.h. oben und unten eingelegt werden, acht Ecken.

[0032] Wichtig ist, daß in den Ecken,nicht, wie beim Stand der Technik, Rundungen, sondern Bewehrungseisen mit Verankerungselementen vorgesehen sind. Bei diesen Verankerungselementen kann es sich außer bei den beschriebenen Köpfen, die die bevorzugte Ausführungsform darstellen, auch um Schlaufen, Haken oder Winkelhaken, auch um solche, die aus der Figurenebene herausstehen, handeln, kurz um einen freien Schenkel mit irgend einem Verankerungselement. Es ist lediglich vorteilhaft, daß diese Schenkel sich kreuzen. Wesentlich ist auch die Kreuzung des Bewehrungseisens 8 mit dem Bewehrungseisen 10 bzw. 9 mit dem Bewehrungseisen 10.

[0033] Beim Beispiel der Fig. 5 und 6 erkennt man gut die beiden Bewehrungsmatten 20, die im dargestellten Beispiel stirnseitig(bei 22) Köpfe tragen. Hierdurch wird die Überlappung in nur einer Masche des Maschengitters notwendig, wie bei 24 verdeutlicht. Gegebenenfalls können diese durch Widerstandsschweißen, d.h. durch Erwärmen der Enden der Stähle und Anstauchen der Köpfe 22,hergestellten Matten solche Köpfe auf allen vier Seiten tragen. Nach DIN (Stand der Technik) war eine erhebliche Überlappung vorgeschrieben (Fig. 7), die Einsparung ist mit 26 verdeutlicht.

[0034] Es ist weiterhin möglich, Bewehrungsstähle mit den angestauchten Köpfen so vorzusehen, daß sie diagonal in die Ecken hineinreichen. Dies ist in Weiterbildung der Erfindung auch räumlich diagonal möglich.

[0035] Figur 7 veranschaulicht ein weiteres Beispiel, wobei ein Tübbing vorgesehen ist. In diesem ist ein neuartiger Bügel 30 geführt, der ausgehend von einer Basis 32 in Schenkel 34 übergeht, die sich kreuzen und die wieder in den Köpfen 36 enden, die beispielsweise diagonal in die Ecken des Bauteils geführt sind.

[0036] In Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, daß die Bewehrung als Bügelmatte mit "widerstandsgestauchten" Köpfen ausgeführt wird.

[0037] Die Bügel können beispielsweise so hergestellt werden, daß sie um Rollen gebogen werden.

[0038] Die Köpfe an jedem Ende einer Baustahlmatte können z.B. durch Widerstandsschweißen einer Baustahlseite in einem einzigen Arbeitsgang auf einer solchen für das Schweißen der Matte eingerichteten Maschine hergestellt werden.

[0039] Durch diese Bewehrungsführung ergibt sich eine äußerst günstige Verteilung der Querkräfte im Bauteil. Der Bügel wird hier als sog. Spaltzugbügel eingesetzt. Der Eckbereich wird bei Belastung nach innen gezogen; ein Abplatzen wird bei der Verwendung solcher Bügel als Tübbinglängsbewehrung weitgehend vermieden.

Ansprüche

1. Stahlbetonbauteil mit schlaffer Bewehrung aus Rund- und _Rippenstahl, dadurch gekennzeichnet, daß ein freier Schenkel des gegebenenfalls abgebogenen in der Nähe der Stahlbetonbauteilaußenflächen geführten Bewehrungsstahls (8; 9; 10) in den Eckenbereich des Bauteils geführt ist, wobei die freien Enden des Bewehrungsstahlschenkels über einen angestauchten Kopf (11) verfügen.

2. _Stahlbetonbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Schenkel des Bewehrungsstahls (8; 9 bzw. 10) im Bereich der Ecken sich kreuzen.

3. Stahlbetonbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bereich der Kanten abwechselnd sich kreuzende abgebogene und einfache Stähle geführt sind (Fig. 3a), wobei die freien Enden des Bewehrungsstahlschenkels über einen angestauchten Kopf (11) verfügen.

4. Stahlbetonbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Durchmesser des angestauchten Rundkopfes (11) am oder nahe an seinem Sitz vorgesehen ist.

5. Stahlbetonbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch am zweiten Ende des Bewehrungsstahls ein Kopf angestaucht ist.

6. Stahlbetonbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausbildung des Bewehrungsstahls als Baustahlmatte (20) diese auf wenigstens einer Stirnseite angestauchte Köpfe (22) aufweist.

7. Stahlbetonbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Baustahlmatte angestauchte Köpfe an allen vier Seiten trägt.

8. Stahlbetonbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die.freien Schenkel des Bewehrungsstahls ( - ) im wesentlichen diagonal und/oder im wesentlichen räumlich diagonal in die Ecken des Bauteils geführt sind.

9. Stahlbetonbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewehrungsstahl als gebogener Bügel (30) mit gekreuzten Enden ausgebildet ist, wobei die Enden in die Eckbereiche geführt sind.

10. Stahlbetonbauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung als Bügelmatte=mit "widerstandsgestauchten" Köpfen (36) ausgeführt ist.

Zeichnung