Deckenelement aus Beton und zugehörige Schalung

Abstract

 Zur Fertigung eines Deckenelements (1) aus Beton, das mit einer überstehenden Bewehrung (3) in einer Schalung (4) mit verringertem Materialeinsatz, aber sicherer Statik vorgefertigt wird, wird vorgeschlagen, dass die Hauptfläche der Schalung (4) zur Ausbildung einer im Montagezustand an der Oberfläche konvexen Betonplatte (2) konkav ausgeformt ist. Insbesondere ist das Maß der konvexen Überhöhung im mittlerer Bereich der Betonplatte (2) in Anpassung an das Eigengewicht und die vorgesehene Auflast sowie Schwinden des Betons derart gewählt ist, dass das Deckenelement (1) im Einbauzustand annähernd plan ist. Weiterhin wird eine Schalung zur Herstellung eines solchen Deckenelements (1) vorgeschlagen, wobei das Maß der konkaven Vertiefung der Schalung (4) einstellbar ist, insbesondere durch Beaufschlagung mit zumindest einem Hydraulikzylinder.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Deckenelement aus Beton, das mit einer überstehenden Bewehrung in einer Schalung vorgefertigt wird, sowie eine zugehörige Schalung zur Herstellung eines solchen Deckenelements.

[0002] Derartige Deckenelemente aus Beton werden in großer Stückzahl in Betonwerken vorgefertigt. Hierbei ist in Form einer Fertigungsstraße eine Schalung vorgesehen, in die eine Bewehrung mit Abstandhaltern eingelegt wird, wobei allgemein eine überstehende Bewehrung in Form von Gitterträgern verwendet wird. Zur Ausbildung einzelner Deckenelemente wird Beton eingegossen, um die ebene Betonplatte abschnittsweise auszuformen. Je nach Spannweite, vorgesehener späterer Belastung und Eisenanteil der Bewehrung muss dabei im allgemeinen eine ca. 8 bis 10 cm starke Betonschicht in der ebenen Schalung eingebracht werden. Gerade bei größeren Spannweiten und hohen Auflasten sind jedoch auch erheblich stärkere Betonplatten erforderlich, um die Durchbiegung unter Last zu minimieren. Aus statischen Gründen spielt hierbei natürlich auch der Überstand der Bewehrung, im allgemeinen der Gitterträger eine Rolle. Um jedoch die Deckenhöhe zu minimieren, sollte der Überstand aber möglichst gering sein. Dabei wird versucht, unter möglichst geringem Materialeinsatz (Beton und Eisen) eine möglichst tragfähige Struktur zu gewährleisten. Der Materialeinsatz ist jedoch nach wie vor erheblich.

[0003] Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Deckenelement aus Beton zu schaffen, das bei sicherer Statik einen verringerten Materialeinsatz ermöglicht, sowie eine entsprechende Schalung bereit zu stellen.

[0004] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Deckenelement gemäß den Merkmalen des Anspruches 1. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche, wozu auch eine Schalung zur Herstellung eines derartigen Deckenelements vorgeschlagen wird.

[0005] Durch die konkave Ausformung der Schalung wird beim Betongießen eine im mittleren Bereich konvexe Betonplatte geschaffen. Das bedeutet, dass die gegossene Betonplatte im mittleren Bereich eine größere Dicke aufweist als in den Auflagerbereichen. Nach dem Betonieren und dem Ausheben aus der konkaven Schalung sowie dem Umdrehen des Deckenelementes um 180°, zeigt die konvexe Überhöhung nach oben. Im Einbauzustand biegt sich das Deckenelement aufgrund des Eigengewichtes und der späteren Auflast geringfügig durch, so dass sich dann wieder eine weitgehend plane Oberfläche des Deckenelementes ergibt, also unter Berücksichtigung der Durchblegung die im unbelasteten Zustand nach oben konvexe Oberfläche einer planen Oberfläche annähert. Das Maß der konvexen Überhöhung im mittleren Bereich der Betonplatte ist somit im wesentlichen an das Eigengewicht und die später vorgesehene Auflast sowie auch auf die Schwindung des Betons und die Spannweite des Deckenelementes angepasst.

[0006] Im allgemeinen beträgt die konvexe Überhöhung im mittleren Bereich der Betonplatte pro Meter Spannweite etwa 0,2 bis 0,5 cm. Um dieses Maß ist dann auch die entsprechende Schalung zur Herstellung des Deckenelementes vertieft ausgebildet, also leicht wannenförmig. Bevorzugt ist dabei das Maß dieser konkaven Vertiefung einstellbar, insbesondere durch Beaufschlagung der Hauptfläche der Schalung mit wenigstens einem Hydraulikzylinder. Somit ist eine rasche Anpassung der Schalung an verschiedene Bombierungen möglich. Es können jedoch andere Stellelemente vorgesehen sein, beispielsweise Keilflächen oder dergleichen, um das Maß der Durchbiegung des Schalungskörpers zu verändern.

[0007] Durch die vorgeschlagene konkave Schalung wird somit die Betonplatte in der statischen Mitte stärker als am Auflager. Dies ist eine günstige, statisch wirksame Maßnahme und trägt somit zur Gewichtsreduzierung und Minimierung des Materialaufwandes bei. Dies gilt sowohl für den Materialeinsatz an Beton als auch für Eisen, da auch die Bewehrung im allgemeinen kostengünstiger ausgeführt werden kann. Bevorzugt weist hierbei die Bewehrung zumindest einen bogenförmigen Zugstab auf, der mit einer Vielzahl von Abstützstreben gegenüber der Betonplatte bzw. der dortigen Verteilerbewehrung abgestützt ist. Vorzugsweise ist hierbei der Zugstab polygonartig ausgebildet, also jeweils an der Verbindungsstelle mit den Abstützstreben etwas geknickt, so dass die freien Bereiche des Zugstabes zwischen den Abstützstreben jeweils geradlinig verlaufen. Hierdurch ist eine optimale Anpassung an die statische Belastung gegeben. In zweckmäßiger Weise ist hierbei der Zugstab mit den Abschnittstreben verschweißt oder verpresst, wie dies an sich von Gitterträgern bekannt ist.

[0008] Zur Anpassung an die statischen Erfordernisse können als Bewehrung auch Standard-Gitterträger verwendet werden, deren Obergurte jedoch aufgeschnitten sind, um die Abknickung und damit polygonarügen Verlauf zu erzielen. Die Trennoder Schnittstellen werden dann noch mit Baustahlzulagen (einfache Stahlstäbe) verstärkt, bevor sie mit Beton vergossen werden, also später in der Betonplatte eingegossen sind. Eine ähnliche Anpassung der Gitterträger lässt sich durch Variation der Abstände der Abstützstreben erreichen. So können diese im mittleren Bereich größere Abstände als im Auflagerbereich aufweisen, wodurch der Gitterträger in Mittelbereich biegeweicher gestaltet ist, jedoch den statischen Anforderungen gewachsen bleibt.

[0009] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Deckenelementes bzw. der zugehörigen Schalung anhand der Zeichnungen näher beschrieben und erläutert, Hierbei zeigen:

Fig. 1

eine Schalung im Betonierzustand für das erfindungsgemäße Deckenelement;

Fig. 2

ein fertiggestelltes Deckenelement im umgedrehten Zustand;

Fig. 3

den Einbauzustand ähnlich wie in Fig. 2, jedoch mit einer Auflast, beispielsweise einem hier schematisch angedeuteten Tresor;

Fig. 4

abgewandelte Ausführungen der Bewehrung, insbesondere als Gitterträger.

[0010] In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine Fertigungsstrasse für Betonteile dargestellt, nämlich hier ein Deckenelement 1 aus Beton. Zur Herstellung ist eine Schalung 4 vorgesehen, deren Hauptfläche (sog. Schalhaut) zur Ausbildung einer konvexen Betonplatte 2 im mittleren Bereich vertieft (konkav oder nach unten bombiert) ausgeformt ist. In der zu gießende Betonplatte 2 ist eine Verteilerbewehrung 3c in Form üblicher Baustahlgewebe eingelegt. Diese Verteilerbewehrung 3c kann hierbei durch Abstandshalter gegenüber der Schalhaut der Schalung 4 vor dem Eingießen des Betons fixiert werden. Die Verteilerbewehrung 3c ist somit an die bombierte Form der Schalhaut der Schalung 4 angepasst werden. Zudem weist die überstehende Bewehrung 3 zumindest einen bogenförmigen Zugstab 3a auf, der mit einer Vielzahl von Abstützstreben 3b gegenüber der Bewehrung in der Betonplatte 2 abgestützt ist. Nach diesem Fixieren der Bewehrung 3 in der Schalung 4 wird in üblicher Weise Beton eingegossen, so dass sich an der hier oberen Fläche der Betonplatte 2 (= spätere Unterseite) durch den Rüttelvorgang eine plane Ausbildung ergibt, während die untere Fläche der Betonplatte 2 entsprechend der konkaven Hauptfläche der Schalung 4 gewölbt oder wannenförmig ausgebildet wird, sowie entsprechend der verwendeten Schalhaut sehr glatt ist. Aus zeichnerischen Gründen ist diese Bombierung von einigen Zehntel % hier zur Verdeutlichung stark vergrößert dargestellt.

[0011] Nach dem Aushärten des Betons wird das Deckenelement 1 aus der Schalung 4 entnommen und um 180° (Überkopf) gedreht. Somit ergibt sich die in Fig. 2 gezeigte Struktur, nämlich mit einer konvexen Überhöhung im mittleren Bereich der Betonplatte 2. Das Maß der konvexen Überhöhung im mittleren Bereich der Betonplatte 2 wird in Anpassung an das Eigengewicht, die Spannweite und die vorgesehene Auflast derart gewählt, dass das Deckenelement 1 im Einbau -oder Montagezustand mit aufgesetzter Last (vgl. Fig. 3) weitgehend plan ist, sich also einer planen Oberfläche annähert, wie in Fig. 3 und 4 mit der Horizontallinie angedeutet. Die hier übertrieben dargestellte konvexe Überhöhung der oberen Betonfläche des Deckenelements 1 gemäß Fig. 2 wirkt somit bei Belastung dem Eigengewicht und der Auflast der sich einstellenden Durchbiegung hingegen. Der Zugstab 3a (im allgemeinen sind dies mehrere pro Deckenelement 1) erhält dadurch eine Vorspannung, da zuerst die Überhöhung bis zur Horizontalen abgebaut wird und erst dann bei weiterer Auflast die Durchbiegung ab der Nuillinie wirkt. Diese günstige statische Maßnahme trägt erheblich zur Gewichts und Materialreduzierung bei.

[0012] In Fig. 3 ist der belastete Zustand des Deckenelementes 1 mit einer hohen Auflast, beispielsweise durch einen in der Mitte aufgesetzten kubischen Klotz, z. B. einen schweren Tresor 6 schematisch dargestellt. Dadurch ergibt sich dann unter Berücksichtigung weiterer Auflasten eine weitgehend plane Oberfläche und damit eine ebene Oberfläche des Deckenelements 1. Die hier eingezeichneten Überhöhungen in Fig. 1 und 2 sind zum Zwecke der Erläuterung übertrieben dargestellt. Als grobe Richtlinie ergibt sich als Maß M (vgl. auch Fig. 4) für die konvexe Überhöhung im mittleren Bereich der Betonplatte 2 pro Meter Spannweite etwa 0,2 bis 0,5 cm, wobei natürlich Betonschwindung und Kriechen unter Lasteinwirkung sowie auch später vorgesehene Auflasten zu berücksichtigen sind. Um beim Betonieren eine schnelle Anpassung der Schalung 4 an diese Parameter zur Herstellung eines derartigen Deckenelements 1 zu erreichen, ist das Maß der konvexen Vertiefung an der Schalhaut oder Hauptfläche der Schalung 4 einstellbar, insbesondere durch Beschlagung mit Hydraulikzylindern 5, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. Hierdurch lässt sich die Bombierung oder das Maß der Konvexität rasch einstellen, auch innerhalb einer Fertigungsstrasse.

[0013] In Fig. 4 sind zwei abgewandelte Ausführungen der überstehenden Bewehrung 3 für das Deckenelement 1 gezeigt. Während in den Fig. 1 bis 3 der Zugstab 3a bogenförmig verläuft, ist dieser in Fig. 4, oben polygonartig ausgebildet, indem dieser zwischen den Verbindungsstellen zu den Abstützstreben 3b jeweils geknickt ist, jedoch im freien Bereich zwischen den Abstützstreben 3a geradlinig verläuft. Somit wird ein Teil eines Vieleck-Bogens ausgebildet. Die Verbindung zwischen Zugstab 3a und den Abstützstreben 3b ist bevorzugt verschweißt oder verpresst, wie dies an sich von Gitterträgern bekannt ist.

[0014] in der unteren Hälfte von Fig. 4 ist bei gleichen Bezugszeichen für funktionsgleiche Bauteile als Bewehrung 3 ein Gitterträger dargestellt, dessen Obergurte aufgetrennt sind, um diesen zum polygonartigen Verlauf mehrfach abzuknicken, z. B. an den Drittelpunkten der Trägerlänge. An diesen Trenn- oder Schnittstellen, die später in der Betonplatte 2 eingegossen sind, werden bevorzugt Baustahlzulagen 3d zur Verstärkung eingesetzt. Im mittleren Bereich kann der Gitterträger auch biegeweicher gestaltet sein, indem die hier in Wellenform verlaufenden Abstützstreben 3b in ihrem gegenseitigen Abstand größer angeordnet werden als im relativ biegestarren Auflagerbereich. Hierdurch wird eine optimierte Anpassung an den Biegeverlauf des Deckenelements 1 erzielt, da die statische Nutzhöhe der Gitterträger hierdurch um einige Zentimeter besser ausgenutzt werden kann.

[0015] Insgesamt ergibt sich somit eine statisch sichere Ausführung des Deckenelementes bei optimierten Materialeinsatz, sowie bei vertretbarem Fertigungsaufwand eine erhebliche Reduzierung der Materialkosten.

Ansprüche

1. , Deckenelement aus Beton, das mit einer überstehenden Bewehrung (3) in einer Schalung (4) vorgefertigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
die Hauptfläche der Schalung (4) zur Ausbildung einer im Montagezustand an der Oberfläche konvexen Betonplatte (2) konkav ausgeformt ist.

2. Deckenelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bewehrung (3) zumindest einen bogenförmigen Zugstab (3a) aufweist, der mit einer Vielzahl von Abstützstreben (3b) gegenüber der Betonplatte (2) abgestützt ist.

3. Deckenelement nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zugstab (3a) polygonartig ausgebildet ist, der insbesondere mit den Abstützstreben (3b) verschweißt oder verpresst ist.

4. Deckenelement nach einen der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bewehrung (3) eine Verteilerbewehrung (3c) aufweist, die an die konkave Form der Schalung (4) angepasst ist.

5. Deckenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die konvexe Überhöhung (M) im mittleren Bereich der Betonplatte (2) etwa 0,2 bis 0,5 cm pro Meter Spannweite beträgt.

6. Deckenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Maß der konvexen Überhöhung (M) im mittlerer Bereich der Betonplatte (2) in Anpassung an das Eigengewicht und die vorgesehene Auflast (6) sowie Schwinden des Betons derart gewählt ist, dass das Deckenelement (1) im Einbauzustand annähernd plan ist.

7. Deckenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bewehrung (3) jeweils aus einem Gitterträger mit aufgeschnittenen Obergurten besteht, die an der Schnittstelle mit Baustahlzulagen (3d) verstärkt sind.

8. Deckenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bewehrung (3) aus jeweils einem Gitterträger besteht, dessen Abstützstreben (3b) im mittleren Bereich der Betonplatte (2) größere Abstände (D) als im Auflagerbereich aufweisen.

9. Schalung zur Herstellung eines Deckenelements nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
das Maß der konkaven Vertiefung der Schalung (4) einstellbar ist, insbesondere durch Beaufschlagung mit zumindest einem Hydraulikzylinder (5).

Zeichnung