[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verstärken von betonierten
Platten im Bereich von Stützelementen, insbesondere Stützen und Tragwände, mit Verstärkungselementen,
die jeweils aus einem längsstabilen biegsamen bandförmigen Grundkörper bestehen, dessen
beide Endbereiche jeweils als Schlaufe ausgebildet sind, die im entspannten Zustand
eine Weite a aufweisen und welche in die zu verstärkende betonierte Platte eingebracht
werden.
[0002] Im Bereich von Stützelementen, insbesondere von Stützen oder Tragwänden, werden die
betonierten Platten, die als Bodenplatten, auf welchen Stützelemente zu stehen kommen,
oder als Deckenplatten, welche durch Stützelemente abgestützt sind, ausgebildet sein
können, gezielt durch Bewehrungen oder andere Verstärkungselemente verstärkt, bekannt
sind beispielsweise Bewehrungskörbe, die in die zu betonierende Platte einbetoniert
werden. Alle diese Verstärkungselemente haben zum Ziel, die durch die Stützen oder
Tragwände auf die betonierte Platte wirkenden Abstützkräfte in möglichst optimaler
Weise in die betonierte Platte einleiten zu können, um eine örtliche Überbelastung
oder sogar ein Durchstanzen der Stützen durch die betonierte Platte zu vermeiden.
[0003] Beispielweise bei Instandsetzungen von derartigen Gebäudebereichen ist es oftmals
erforderlich, die Bereiche der betonierten Platten, welche die durch Stützen erzeugten
Abstützkräfte aufnehmen müssen, zu verstärken. Hierzu können beispielsweise in den
zu verstärkenden Bereich der betonierten Platte Bohrungen angebracht werden, die entsprechend
schräg angeordnet sind, und in welche Zuganker eingelegt werden, deren über die betonierte
Platte beidseits vorstehenden Enden mit Ankerköpfen ausgestattet sind, die auf der
jeweiligen Oberfläche der betonierten Platte abgestützt sind. Das Zugelement kann
durch entsprechend ausgestattete Ankerköpfe gespannt werden, die Bohrung kann mit
einer mörtelartigen Masse ausgefüllt werden.
[0004] Diese Art von Verstärkungen von betonierten Platten im Bereich von Stützelementen
weist den Nachteil auf, dass die zu verstärkende betonierte Platte beidseits zugänglich
sein muss.
[0005] Es können auch Zuganker in entsprechend angebrachte Bohrungen in die betonierte Platte
eingesetzt werden, die dübelartig ausgebildet sind. Diese haben aber den Nachteil,
dass vielfach die Kraftübertragung nicht optimal ist, da die Kraftangriffspunkte nicht
genau festzulegen sind.
[0006] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zum Verstärken
von betonierten Platten im Bereich von Stützelementen zu schaffen, mit welchem Verstärkungselemente,
die jeweils aus einem längsstabilen biegsamen bandförmigen Grundkörper bestehen, und
dessen beide Endbereiche jeweils als Schlaufe ausgebildet sind, in optimaler Weise
in die zu verstärkende betonierte Platte eingesetzt werden können, und mit welchen
die auftretenden Kräfte optimal aufgenommen werden können.
[0007] Erfindungsgemäss erfolgt die Lösung dieser Aufgabe dadurch, dass in der betonierten
Platte für jedes Verstärkungselement eine Bohrung angebracht wird, die von der druckseitigen
Oberfläche her geneigt gegen das entsprechende Stützelement hin ausgerichtet wird,
und die einen Durchmesser d aufweist, der kleiner ist als die Weite a der entspannten
Schlaufe, dass der der druckseitigen Oberfläche abgewandte Endbereich der Bohrung
aufgebohrt wird, dass eine der Schlaufen des Verstärkungselementes zusammengepresst
und durch die Bohrung eingeführt wird, bis diese Schlaufe die Aufbohrung erreicht
und sich aufweitet, dass mindestens der aufgebohrte Endbereich der Bohrung mit einer
mörtelartigen Masse ausgefüllt wird und dass die andere Schlaufe des Verstärkungselementes
in einem Ankerkopf befestigt wird, der sich auf der druckseitigen Oberfläche der betonierten
Platte abstützt.
[0008] Durch diese Lösung wird erreicht, dass mit relativ geringem Aufwand eine optimale
Verstärkung der entsprechenden betonierten Platte erreicht werden kann. Die Verankerungselemente
können von einer Seite in die betonierten Platten eingesetzt werden, der Kraftaufnahmebereich
ist genau definiert, sodass eine optimale Verstärkung gewährleistet ist.
[0009] Es ist auch möglich, dass die Bohrung durchgehend durch die betonierte Platte ausgeführt
wird, und die Aufbohrung von der druckseitigen Oberfläche der betonierten Platte gegenüberliegenden
Oberfläche ausgeführt wird, was die Herstellung der Bohrung zur Aufnahme des Verstärkungselementes
vereinfacht, aber bedingt, dass die betonierte Platte von beiden Seiten aus zugänglich
ist.
[0010] Um eine optimale Verankerung des eingesetzten Verankerungselementes in der betonierten
Platte zu erhalten, ist es vorteilhaft, dass die ganze Bohrung durch die mörtelartige
Masse ausgefüllt wird.
[0011] In besonders einfacher Weise erfolgt das Ausfüllen der Bohrung mit der mörtelartigen
Masse durch einen Injektionsvorgang.
[0012] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt
dadurch, dass das Verstärkungselement nach dem Aushärten der mörtelartigen Masse und
nach dem Befestigen am Ankerkopf gespannt wird. Einerseits können dadurch die gewünschten
Spannungen erhalten werden, andererseits ist es auch möglich, ein entsprechend in
die betonierte Platte eingesetztes Verstärkungselement auch nach längerer Einsatzzeit
nachzuspannen.
[0013] Eine einfache Verbindung zwischen Ankerkopf und Verstärkungselement erhält man dadurch,
dass der Ankerkopf mit einem Bolzen ausgestattet ist, welcher in die andere Schlaufe
des Verstärkungselementes eingeschoben wird.
[0014] Um eine optimale Verstärkung der betonierten Platte in der Umgebung eines Stützelementes
erreichen zu können, werden in dieser Umgebung mehrere Verstärkungselemente angebracht.
[0015] Um eine optimale Kraftaufnahme der in die Bohrungen eingesetzten Verstärkungselemente
erreichen zu können, werden diese derart in der betonierten Platte angebracht, dass
der Neigungswinkel α bezüglich der druckseitigen Oberfläche etwa 30° bis 60° beträgt.
[0016] In vorteilhafter Weise wird als Verstärkungselement ein Band aus kohlefaserverstärktem
Kunststoff verwendet, was einerseits eine grosse Kraftaufnahme ermöglicht und was
andererseits eine einfache Handhabung zulässt, insbesondere auch im Hinblick auf das
Gewicht des jeweiligen Bandes. Zudem sind derartige Verstärkungselemente korrosionsfest
und ermüdungsresistent.
[0017] Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen
beispielhaft näher erläutert.
[0018] Es zeigt
Fig. 1 eine Ansicht einer betonierten Platte im Bereich eines Stützelementes, zum
Teil im Schnitt, mit darin angebrachten Bohrungen zur Aufnahme von Verstärkungselementen;
Fig. 2 eine Ansicht gemäss Fig. 1, wobei hier die Bohrungen in der betonierten Platte
durchgehend ausgeführt sind;
Fig. 3 die Ansicht eines Verstärkungselementes während des Einführens in ein Bohrloch
gemäss Fig. 1;
Fig. 4 die Ansicht eines Verstärkungselementes während des Einführens in ein Bohrloch
gemäss Fig. 2;
Fig. 5 im Schnitt die Ansicht eines fertig montierten Verstärkungselementes in einer
Bohrung gemäss Fig. 1;
Fig. 6 im Schnitt die Ansicht eines fertig montierten Verstärkungselementes in einer
Bohrung gemäss Fig. 2;
Fig. 7 und 8 eine Ansicht einer Anordnung von mehreren Verstärkungselementen, die
in Bohrungen gemäss Fig. 1 in der betonierten Platte eingesetzt sind;
Fig. 9 und 10 eine Ansicht einer Anordnung von mehreren Verstärkungselementen, die
in Bohrungen gemäss Fig. 2 in der betonierten Platte eingesetzt sind;
Fig. 11 eine Ansicht einer betonierten Platte im Bereich eines Stützelementes, zum
Teil im Schnitt, mit einer weiteren Ausgestaltung von darin angebrachten Bohrungen
zur Aufnahme von Verstärkungselementen; und
Fig. 12 eine Schnittdarstellung entlang Linie XII-XII gemäss Fig. 11 der Bohrung.
[0019] Aus Fig. 1 ist eine betonierte Platte 1 ersichtlich, die durch ein Stützelement 2
abgestützt ist. Dieses Stützelement 2 kann beispielsweise eine Stütze sein, es kann
aber auch eine Tragwand oder dergleichen sein. Selbstverständlich ist die betonierte
Platte 1 im Bereich des Stützelementes 2 in bekannter und nicht dargestellter Weise
mit entsprechenden Bewehrungen verstärkt, beispielsweise durch sogenannte Bewehrungskörbe.
[0020] Eine solche betonierte Platte 1 kann im Bereich der Stützelemente 2 zusätzlich verstärkt
werden. Gemäss dem vorliegenden erfindungsgemässen Verfahren werden in die betonierte
Platte 1 Bohrungen 3 angebracht. Diese Bohrungen 3 sind von der druckseitigen Oberfläche
4 der betonierten Platte 1 unter einem Winkel α gegen das entsprechende Stützelement
2 hin geneigt angeordnet. Der Winkel α kann dabei etwa 30° bis 60° betragen. Diese
Bohrungen 3 weisen einen Durchmesser d auf, der der druckseitigen Oberfläche 4 abgewandte
Endbereich 5 der jeweiligen Bohrung 3 wird auf einen grösseren Durchmesser als der
Durchmesser d aufgebohrt. Diese als Sackloch ausgebildete Bohrung 3 mit dem aufgebohrten
Endbereich 5 endet unterhalb der oberen Bewehrungslage der betonierten Platte1, eine
"Verletzung" derselben ist dadurch ausgeschlossen.
[0021] Aus Fig. 2 ist wiederum eine betonierte Platte 1 ersichtlich, die, wie in Fig. 1
dargestellt ist, durch ein Stützelement 2 abgestützt ist. Die Bohrungen 3 sind in
diesem dargestellten Ausführungsbeispiel durch die betonierte Platte 1 hindurchgeführt,
wobei diese Bohrungen 3, falls die Zugänglichkeit dies zulässt, von beiden Seiten
der betonierten Platte 1 angebracht werden können, die der druckseitigen Oberfläche
4 gegenüberliegenden Endbereiche 5 können über die der druckseitigen Oberfläche 4
gegenüberliegenden Oberfläche 6 der betonierten Platte aufgebohrt werden. Hierbei
können durch bekannte Methoden die Positionen der Bewehrungslagen aufgespürt werden,
sodass die Bohrungen durch Zwischenräume dieser Bewehrungslagen hindurch geführt werden
können.
[0022] Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, kann in eine jeweilige Bohrung 3 gemäss Fig. 1 von
der druckseitigen Oberfläche 4 her ein Verstärkungselement 7 eingeführt werden. Dieses
Verstärkungselement 7 besteht aus einem längsstabilen biegsamen bandförmigen Grundkörper
8, dessen beide Endbereiche jeweils als Schlaufe 9 bzw. 10 ausgebildet sind. Im entspannten
Zustand weisen beide Schlaufen 9 und 10 eine Weite a auf, welche grösser ist als der
Durchmesser d der jeweiligen Bohrung 3.
[0023] Diese Verstärkungselemente 7 bestehen in vorteilhafter Weise aus einem kohlefaserverstärkten
Kunststoff und sind aus der europäischen Patentschrift
EP 0 815 329 B1 bekannt, derartige Elemente können beispielsweise bei der Firma Carbo-Link GmbH,
Fehraltdorf, Schweiz, bezogen werden.
[0024] Zum Einführen dieses Verstärkungselementes 7 in die Bohrung 3 wird die eine Schlaufe
10 dieses Verstärkungselementes 7 zusammengedrückt, sodass die entsprechende Weite
a kleiner ist als der Durchmesser d der Bohrung 3. Das Verstärkungselement 7 kann
dann in die Bohrung 3 eingeschoben werden, wie dies in Fig. 3 ersichtlich ist.
[0025] Wie in Fig. 4 dargestellt ist, kann ein jeweiliges Verstärkungselement 7, wie es
zu Fig. 3 beschrieben worden ist, in entsprechender Weise auch in eine Bohrung 3 gemäss
Fig. 2 eingeführt werden.
[0026] Wie aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich ist, wird das jeweilige Verstärkungselement
7 soweit in die entsprechende Bohrung 3 eingeschoben, bis die eine Schlaufe 10 in
den aufgebohrten Endbereich 5 gelangt. In diesem Endbereich 5 dehnt sich dann diese
Schlaufe 10 wieder auf eine Weite aus, die grösser ist als der Durchmesser d der Bohrung
3.
[0027] Der aufgebohrte Endbereich 5 und zumindest der daran anschliessende Bereich der Bohrung
3 wird dann mit einer mörtelartigen Masse 11 aufgefüllt. Dies kann zum Beispiel in
bekannter Weise durch ein Injizieren dieser mörtelartigen Masse in die Bohrung 3 erfolgen.
Nach dem Aushärten dieser mörtelartigen Masse 11 wird diese andere Schlaufe 9 des
Verstärkungselementes 7, die aus der betonierten Platte 1 hervorragt, an einem jeweiligen
Ankerkopf 12 befestigt. Dieser Ankerkopf 12 weist in bekannter Weise einen Bolzen
13 auf, der in die andere Schlaufe 9 des Verstärkungselementes 7 eingeschoben werden
kann und welcher ebenfalls in bekannter Weise über Spannmittel 14 derart bewegt werden
kann, dass das Verstärkungselement 7 gespannt wird. Ein derartiges Spannen kann in
bekannter Weise auch über ein auf den Ankerkopf aufgesetztes Zusatzgerät erreicht
werden, das beispielsweise hydraulisch antreibbar ist. Selbstverständlich könnten
auch andere geeignete Ankerkopftypen eingesetzt werden.
[0028] Nach dem Anbringen des Ankerkopfes 12 am Verstärkungselement 7 und dem Spannen des
Verstärkungselementes 7 durch diesen Ankerkopf 12 kann erforderlichenfalls der restliche
Bereich der Bohrung 3 noch mit einer mörtelartigen Masse 11 aufgefüllt werden. Diese
mörtelartige Masse kann eine andere Zusammensetzung und/oder Konsistenz haben als
die mörtelartige Masse, mit welcher der aufgebohrte Endbereich 5 ausgefüllt wird.
[0029] Eine derartige Bohrung für eine betonierte Platte, die zum Beispiel eine Dicke von
etwa 300 mm hat, hat beispielsweise eine Gesamtlänge von 550 mm. Die Aufbohrung des
Endbereichs 5 wird zum Beispiel über eine Länge von 100 mm ausgeführt. Die ursprüngliche
Bohrung weist beispielsweise einen Durchmesser d von etwa 30mm auf, aufgebohrt wird
der Endbereich 5 dieser Bohrung 3 dann auf etwa 50mm. Selbstverständlich sind die
angegebenen Abmessungen an den jeweiligen Fall anpassbar.
[0030] Das so in die betonierte Platte 1 eingebrachte Verstärkungselement 7 zeichnet sich
insbesondere dadurch aus, dass der Kraftangriffspunkt der Verankerung klar festgelegt
ist und sich im oberen Umlenkbereich der einen Schlaufe 10 befindet. Durch diese Anordnung
wird auch erreicht, dass der Kraftangriffspunkt in statischer Hinsicht sich auf der
richtigen Höhe der betonierten Platte 1 befindet, um optimal wirksam zu sein. Die
Verstärkungselemente 7 können, falls erforderlich von unten her in die betonierte
Platte 1 eingesetzt werden. Durch die Verwendung von kohlefaserverstärktem Kunststoff
für die Verstärkungselemente 7 erhält man ein korrosionsbeständiges und ermüdungsresistentes
System. Zusätzlich kann die auf den Ankerkopf wirkende Spannkraft jederzeit überprüft
werden, erforderlichenfalls ist ein Nachspannen des Ankerkopfs 12 für das Verstärkungselement
7 ohne weiteres möglich.
[0031] Wie aus den Fig. 7 bis 10 ersichtlich ist, können im Bereich einer Stütze 2 für eine
betonierte Platte 1 mehrere Verstärkungselemente 7 eingesetzt werden. Hierbei können,
wie aus den Fig. 7 und 9 ersichtlich ist, die Verstärkungselemente sternförmig in
konzentrischen Abständen von der Stütze 2 angeordnet werden, wodurch man eine optimale
Verstärkung der betonierten Platte 1 erhält. Wenn beispielsweise das Stützelement
eine Wand ist, können die Verstärkungselemente 7 in mehreren parallel zu dieser Wand
angeordneten Reihen in die betonierte Platte eingesetzt werden.
[0032] In den Fig. 7 und 8 werden die Verstärkungselemente 7 in Bohrungen 3 eingesetzt,
wie sie vorgängig zur Fig. 1 beschrieben worden sind, während in den Fig. 9 und 10
die Verstärkungselemente 7 in Bohrungen 3 eingesetzt werden, wie sie vorgängig zur
Fig. 2 beschrieben worden sind.
[0033] In Fig. 11 ist eine weitere Möglichkeit zur Ausgestaltung einer Bohrung in eine betonierte
Platte 1 dargestellt. Wiederum wird eine erste Bohrung 3 angebracht, welche einen
Durchmesser d hat. Diese Bohrung endet unterhalb der oberen, nicht dargestellten Bewehrungslage
der betonierten Platte 1. Mit der gleichen Anfangsöffnung 16 wie die Bohrung 3 wird
eine weitere Bohrung 3' angebracht, welche bezüglich des Winkels α der ersten Bohrung
3 leicht geneigt ist, dargestellt durch Doppelpfeil 15, sodass eine gegen innen geöffnete,
teilweise konische Öffnung entsteht. Man erhält dadurch ebenfalls einen aufgebohrten
Endbereich 5. In diese Bohrungen 3 und 3' kann dann in gleicher Weise, wie vorgängig
beschrieben worden ist, die eine Schlaufe 10, wiederum zusammengedrückt, des Verstärkungselementes
7 eingeführt werden, im hinteren Bereich der Bohrung 3, 3' entspannt sich dann diese
eine Schlaufe 10 wieder. Danach kann die mörtelartige Masse eingebracht und die Verankerung
der anderen Schlaufe des Verstärkungselementes 7 ausgeführt werden, wie dies vorgängig
zu den Fig. 3 und Fig. 5 beschrieben worden ist.
[0034] Fig. 12 zeigt im Schnitt die Ansicht auf die Bohrung 3 und 3', die von der druckseitigen
Oberfläche 4 her in der betonierten Platte 1 angebracht ist.
[0035] Auch mit dieser Ausgestaltung erhält man eine optimale Verankerung der einen Schlaufe
10 des Verstärkungselementes 7 in der betonierten Platte 1.
[0036] Durch dieses erfindungsgemässe Verfahren können betonierte Platten im Bereich von
Stützelementen in optimaler Weise zusätzlich verstärkt werden. Insbesondere kann dadurch
eine Verstärkung erreicht werden, bei welcher die Krafteinleitung optimal ist. Bei
den in die betonierte Platte eingesetzten Verstärkungselementen kann deren Spannung
jederzeit überprüft werden, erforderlichenfalls ist es ohne weiteres möglich, diese
Verstärkungselemente nachzuspannen. Die Verstärkungselemente sind korrosionsfest und
ermüdungsresistent, die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig.
1. Verfahren zum Verstärken von betonierten Platten (1) im Bereich von Stützelementen
(2), insbesondere Stützen und Tragwände, mit Verstärkungselementen (7), die jeweils
aus einem längsstabilen biegsamen bandförmigen Grundkörper (8) bestehen, dessen beide
Endbereiche jeweils als Schlaufe (9, 10) ausgebildet sind, die im entspannten Zustand
eine Weite a aufweisen und die in die zu verstärkenden betonierten Platten (1) eingebracht
werden, dadurch gekennzeichnet, dass in der betonierten Platte (1) für jedes Verstärkungselement (7) eine Bohrung (3)
angebracht wird, die von der druckseitigen Oberfläche (4) her geneigt gegen das entsprechende
Stützelement (2) hin ausgerichtet wird, und die einen Durchmesser d aufweist, der
kleiner ist als die Weite a der entspannten Schlaufe (9, 10), dass der der druckseitigen
Oberfläche (4) abgewandte Endbereich (5) der Bohrung aufgebohrt wird, dass eine der
Schlaufen (10) des Verstärkungselements (7) zusammengepresst und durch die Bohrung
(3) eingeführt wird, bis diese Schlaufe (10) die Aufbohrung erreicht und sich aufweitet,
dass mindestens der aufgebohrte Endbereich (5) der Bohrung (3) mit einer mörtelartigen
Masse (11) ausgefüllt wird und dass die andere Schlaufe (9) des Verstärkungselementes
(7) in einem Ankerkopf (12) befestigt wird, der sich auf der druckseitigen Oberfläche
(4) der betonierten Platte (1) abstützt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (3) durchgehend durch die betonierte Platte (1) ausgeführt wird und die
Aufbohrung von der der druckseitigen Oberfläche (4) der betonierten Platte gegenüberliegenden
Oberfläche (6) ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ganze Bohrung (3) durch die mörtelartige Masse (11) ausgefüllt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausfüllen mit der mörtelartigen Masse (11) durch einen Injektionsvorgang ausgeführt
wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (7) nach dem Aushärten der mörtelartigen Masse (11) und nach
dem Befestigen am Ankerkopf (12) gespannt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerkopf (12) mit einem Bolzen (13) ausgestattet ist, welcher in die andere
Schlaufe (9) des Verstärkungselementes (7) eingeschoben wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Umgebung des Stützelementes (2) mehrere Verstärkungselemente (7) angebracht
werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in die betonierte Platte (1) eingesetzten Verstärkungselemente (7) nachgespannt
werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (3) für die Verstärkungselemente (7) derart in der betonierten Platte
(1) angebracht werden, dass der Neigungswinkel α bezüglich der druckseitigen Oberfläche
(4) etwa 30° bis 60° beträgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Verstärkungselement (7) ein Band aus kohlefaserverstärktem Kunststoff verwendet
wird.