Korrosionsgeschütztes metallisches Verbindungselement

Abstract

 Das metallische Verbindungselement (3,4,6) besitzt eine Umhüllung (10), welche aus einem Elastomer besteht und sicheren Schutz gegen korrosive Einflüsse bietet, welche durch die Fuge (7,7′) oder die Ritzen (9) ein­dringen können. Damit auch unter Belastung keine korro­siven Fluide den Verankerungsbereich der metal­lischen Verbindungselemente (3,4,6) erreichen können, sind dicht­ende Ausformungen (11,12) und (13) vorgesehen. Durch Ver­wendung der erfindungsgemässen Umhüllung (10) wird sicher­gestellt, dass der Korrosionsschutz auf der Baustelle nicht beschädigt wird und die langen, im Bauwesen üblichen Zeiträume einwandfrei überdauert.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein metallisches Verbindungselement zur Uebertragung von Kräften zwischen einem ersten Teil aus hydraulisch ab­bindendem Material und einem weitern, zugeordneten Teil eines Bauwerks. Kragplattenanschlüsse, z.B. die Ver­ankerung für Balkone, Loggien, Brüstungen, Attiken und Konsolen oder auch die Verankerung von Boden- bzw. Deck­enteilen werden in der Regel mit Hilfe von durch­gehenden oder miteinander verbundenen metallischen Verbindungselementen vorgenommen. Diese Verbindungs­elemente können bei Verwendung von Stahlbeton z.B. aus den üblichen Bewehrungselementen bestehen, welche aus dem zu verankernden Teil hinaus in den als Ankerungsgrund dienenden Gebäudeteil oder umgekehrt geführt werden. Je nach der aufzunehmenden Last können diese Verbindungs­elemente jedoch auch speziell zur Aufnahme von Druck­oder Biegemomenten ausgebildet werden. Solche Elemente werden dann nur an der Uebergangsstelle zwischen den zu verbindenden Teilen des Bauwerkes vorgesehen und haben mit der eigentlichen Bewehrung nichts mehr zu tun; dies ist auch dann der Fall, wenn Anschlusselemente wie Haken oder Bolzen verankert werden müssen.

[0002] In letzter Zeit wurde z.B. bei Balkonen dem Ort des Kragplattenanschlusses der Isolation vermehrte Aufmerksamkeit geschenkt. Spezielle Isolationselemente zwischen den zu verbindenden Teilen des Bauwerkes sollen helfen, Wärmebrücken zu vermeiden. Dabei entstehen natür­lich wieder neue Fugen, durch welche Feuchtigkeit oder andere korrosive Medien zu den metallischen Verbindungse­lementen gelangen können.

[0003] Zur Lösung dieses Korrosionsproblems wurden bisher verschiedene Versuche unternommen. Die Ver­bindungselemente wurden z.B. vollständig mit einem äusserst dünnen Schutzanstrich von z.B. 60-80 Mikrometer Dicke überzogen, wie in der Europäischen Patentanmeldung Nr. 0 189 890 beschrieben ist. Es sind auch Lösungen bekannt, bei welchen die Bewehrungselemente im Bereich der Eintrittsstelle mit einem Metallschutzüberzug (vgl. DE-OS 37 02 677) oder mit einer Edelstahlmanschette (DE-­OS 34 46 006) versehen sind.

[0004] Bei allen diesen Lösungen ergeben sich jedoch Effekte, welche dem Schutzzweck abträglich sind. Dünne Schutzschichten sind auf dem Bau während der normalen Handhabung sehr gefährdet; eine Garantie für unverletzte Schutzschichten kann nicht übernommen werden. Aber auch im bereits fertiggestellten Gebäude ergeben sich Pro­bleme: durch Relativverschiebungen, bedingt durch Tempe­raturunterschiede, wird der Schutzanstrich häufig an der Eintrittsstelle in den jeweiligen Teil des Bauwerkes ver­letzt, so dass letztendlich auch bei sorgfältigster Hand­habung auf dem Bau ein sicherer Korrosionsschutz fehlt. Ferner kann durch solche Verschiebungen der Beton an der Eintrittsstelle des Verbindungselements weggesprengt werden oder Risse bekommen, so dass dort eine zu geringe Ueberdeckung entsteht. Auch die Verwendung von rostfreien Metallschutzüberzügen verspricht deshalb keinen sicheren Korrosionsschutz. Im übrigen existiert ein schlechthin rostfreies Metall nicht; sicher ist nur, dass verschie­dene Legierungen gegen bestimmte korrosive Angriffe er­ höhten Widerstand bieten. Entstehende Haarrisse bzw. entstehender Lochfrass sind sehr schwer zu entdecken. Der nötige Kontrollaufwand ist unverhältnismässig gross.

[0005] Die konventionellen Massnahmen bezüglich Kor­rosionsschutz von z.B. in Fugen frei geführter metal­lischer Verbindungselemente lassen insbesondere deshalb zu wünschen übrig, weil Gebäude eine sehr lange Lebensdauer haben und dadurch die Korrosion von Ver­bindungselementen langfristig erhalten werden muss.

[0006] Entsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für Bewehrungs- bzw. Verankerungs- oder Verbindungselemente, einen Korrosionsschutz zu schaffen, welcher Sicherheit gegen Beschädigung auf der Baustelle sowie gegen Beschädigung durch Relativbewegungen von Gebäudeteilen im Bauwerk aufgrund von Temperatur­schwankungen bietet. Dabei muss der Korrosionsschutz auch bei hochbelasteten, nur im Fugenbereich angeordneten Verbindungs- bzw. Verankerungselementen gewährleistet sein. Weiter muss der Korrosionsschutz auf alle Profile anwendbar sein, welche für Aufnahme der jeweiligen Last eingesetzt werden müssen. Dabei muss die Wirkung über die langen, im Bauwesen üblichen Zeiträume aufrecht erhalten bleiben.

[0007] Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch ein metallisches Verbindungselement mit den Merk­malen von Anspruch 1.

[0008] Die Umhüllung besteht aus einem Elstomer-­Werkstoff, vorzugsweise einem für Brückenauflager verwen­deten Elastomer-Werkstoff, wie z.B. Chloropren-kautschuk (CR), Aethylen-Propylen-Kautschuk (EPDM) oder Butyl­kautschuk (IIR). Solche elastische, gleichzeitig aber harte und zähe Materialien eignen sich auch bei langfristigen Beanspruchungen. Der Uebergang von einem Schutzanstrich mit geringster Dicke zu einer Ummantelung mit einer Dicke im Millimeterbereich aus dem oben erwähn­ten Material bietet die folgenden Vorteile: die beschriebene Umhüllung ist sehr zäh und gegenüber der rauhen Behandlung auf der Baustelle unempfindlich. In der Fuge selbst wirkt sie als absoluter Korrosionsschutz in­sofern, als den korrosiven Einflüssen ein Einwirken auf die Oberfläche des metallischen Verbindungselementes verunmöglicht wird. An der Eintrittsstelle in den je­weiligen Teil des Bauwerkes wirkt die miteingegossene Umhüllung zusätzlich als Dichtung. Weiter vermindert die elastische Umhüllung die Gefahr der Beschädigung des Be­tons bei Relativverschiebung aufgrund von Temperatur­differenzen. Diese Gefahr besteht vor allem bei Balkonen, welche gegenüber dem restlichen Bauwerk möglichst gut isoliert sein sollen. Durch die erwähnte Relativver­verschiebung entstehen Scherungskräfte, durch welche sich die Verbindungselemente im Bereich der Eintrittsstelle schräg stellen möchten; über einen längeren Zeitraum wird dann der Beton an der Eintrittsstelle des Verbindungs­elements trichterförmig oder oval aufgeweitet. Dadurch entsteht eine Ritze, in welche korrosionsfördernde Medien eindringen können. Durch die kompressible und dehnbare Umhüllung wird die Gefahr des Aufweitens der Ein­trittsstelle, wie oben beschrieben, im wesentlichen eli­miniert und eine eventuelle Aufweitung ins Innere hinter den abdichtenden Bereich verlegt. Dies erhöht die Sicher­heit gegen Korrosion beträchtlich.

[0009] Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Elastomer grundsätzlich mit Metall und/oder z.B. Beton verträglich ist; es muss also nicht befürchtet werden, dass zusätzliche, schwer abschätzbare elektrochemische Vorgänge stattfinden werden.

[0010] Bevorzugte Ausführungsbeispiele besitzen die Merkmale von abhängigen Ansprüchen; insbesondere ist die Aussenfläche der Umhüllung für verbesserte Dichtwirkung gegenüber korrosiven Fluiden mit Ausformungen versehen.

[0011] Damit bei Relativverschiebungen sich auf der druckentlasteten Seite des Verbindungselementes trotz der Elastizität der Umhüllung keine Ritze entsteht, in welcher korrosive Einflüsse wirksam werden können, ist im Endbereich der Umhüllung eine flanschartig umlaufende Erhebung vorgesehen. Die Wirkung dieser Erhebung wird nachstehend in den Figuren noch näher erläutert.

[0012] Mehrere solche Erhebungen, z.B. hinter­einander angeordnete Ringe, erzeugen eine entsprechende Mehrfachwirkung, welche die Sicherheit erhöht. In geeigneter Ausgestaltung besitzen sie die Wirkung einer Labyrinthdichtung herkömmlicher Natur gegen das Ein­dringen von Fluiden. Die konkrete Ausgestaltung dieser Erhebungen richtet sich nach dem Einzelfall bzw. der zu erwartenden Relativverschiebung des Verbindungselementes in seinem Teil des Bauwerkes. Wichtig ist, dass auf alle Fälle eventuell eindringende korrosive Fluide spätestens am Ende der Umhüllung gestoppt werden und nicht zum me­tallischen Verankerungsbereich der Verbindungselemente vordringen können. Diese Wirkung kann auch eine einfache Riffelung der Oberfläche der Umhüllung entfalten; nebst ihrer Wirkungen als Labyrinth erhöht sie dann auch die Haftung gegenüber Kunststoffteilen, wie z.B. Isolations­körpern.

[0013] Weitere bevorzugte Ausführungsformen besitzen Merkmale, welche die Haftung der Umhüllung auf dem Verbindungselement auch bei höchsten Beanspruchungen sicherstellen. So kann z.B. durch Verwendung eines Haftvermittlers mit eventuellem vorherigen Verzinken des Verbindungselementes oder das direkte Aufvulkanisieren der Umhüllung auf das Verbindungselement bewirken, dass Verbindungselement und Umhüllung untrennbar miteinander verbunden sind und damit Korrosion im Bereich der Umhüllung vollständig ausgeschlossen ist.

[0014] Speziell beim Aufvulkanisieren kann das Verbindungselement jede beliebige Form aufweisen. Es spielt nicht nur das Profil im Querschnitt eine Rolle, es können auch Veränderungen über die Länge des Profils vorgesehen werden.

[0015] Die Erfindung wird anhand der Figuren noch etwas näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Verbin­dungsstelle zweier Teile eines Bauwerkes,

Fig. 2a die Dichtwirkung der Umhüllung beim Auftreten von Scherungskräften;

Fig. 2b die Dichtwirkung der Umhüllung beim Auftreten von Zug- oder Druckkräften.

[0016] In Fig. 1 bezeichnen 1 und 2 verschiedene Teile eines Bauwerkes, im vorliegenden Fall bestehen beide aus Beton. Der Teil 1 kann dabei als Kragplatte, z.B. Balkon, aufgefasst werden und der Teil 2 als das entsprechende Verankerungsteil im Bauwerk. Die darge­stellte Anordnung ist der Einfachheit halber symmetrisch aufgebaut; dies ist nicht zwingend. Der Verankerungsteil 2 könnte auch im gesamten aus z.B. einen Stahlträger oder einem sonstigen Teil eines Bauwerkes bestehen, an welchem die Verbindungselemente, statt wie dargestellt in Beton eingegossen, auf die übliche fachmännische Art und Weise befestigt und verankert sind.

[0017] Als metallische Verbindungselemente dienen in Fig. 1 beispielsweise ein Zugstab 3, ein Druckstab 4, welcher mit je einer Druckaufnahmeplatte 5 versehen ist, und ein auf Biegung beanspruchbares Element 6 zur Auf­nahme von Biegemomenten. Die beiden Bauwerkteile 1 und 2 sind durch die Fugen 7,7′, voneinander getrennt; in Fuge 7 ist schematisch ein Isolierelement oder ein eine andere Funktion erfüllendes Element 8 eingezeichnet.

[0018] Durch die Ritzen 9 bzw. durch die Fuge 7′ kann nun Feuchtigkeit oder ein anderes korrosives Medium eindringen. Die Umhüllung 10 verhindert einen Kontakt mit den korrosionsgefährdeten, metallischen Bereichen der Verbindungselemente 3,4,6. Da an der Eintrittsstelle des jeweiligen Verbindungselements in den Baukörper die Bil­dung von feinen Ritzen, durch welche das korrosive Medium eindringen kann, nicht zuverlässig auszuschliessen ist, wird mit Vorteil eine weitere Sperre vorgesehen. Diese Sperre soll verhindern, dass das eingedrungene, korrosive Medium an die im Baukörper liegenden, ungeschützten Bereiche der Verbindungselemente gelangt. Diese Sperre besteht beispielsweise aus einem flanschförmigen Kragen 11, der, wie anhand der Fig. 2 noch näher er­läutert wird, Dichtungsfunktion hat und den Weg des kor­rosiven Mediums von der Eintrittsstelle 13 bis zum kor­rosionsgefährdeten Teil des Verbindungselements ver­längert. Die Ausgestaltung der Sperre als Labyrinth 12 besitzt den zusätzlichen Vorteil, dass der Eindringweg für das korrosive Medium weiter verlängert und die Dich­tungswirkung vervielfacht wird; bei kurzen Verbin­dungselementen, wie z.B. beim Verbindungselement 4, kann dies von Vorteil sein. Auf die Funktionsweise solcher Sperren 11,12 bei der Abdichtung wird in der Beschreibung zur Fig. 2 näher eingegangen.

[0019] Auch eine Riffelung 18, wie sie als weiteres Beispiel einer Sperre der genannten Art vorgesehen sein kann, wirkt als Labyrinth. Zusätzlich ist dabei der Vorteil gegeben, dass durch solch eine Riffelung die Rei­bung zwischen Umhüllung 10 und z.B. einem Isolations­körper 8 vergrössert wird. Dies ist darum wichtig, weil die heute benötigten Isolationskörper auf der durch sie hindurchgehenden Armierung zum Rutschen neigen und damit wiederum die Gefahr besteht, dass beim Einbau auf der Baustelle Probleme entstehen.

[0020] Die Fig. 2a und 2b zeigen die Verhältnisse unter zwei verschiedenen Lastzuständen. In Fig. 2a ist eine Situation dargestellt, wie sie bei temperatur­bedingter Relativverschiebung zwischen den verschiedenen Teilen eines Bauwerkes gegeben sein kann. Ein neben einem hydraulisch abgebundenen Teil 1 eines Bauwerks vorge­sehenes Teil 2 (nicht näher dargestellt) ist mit Hilfe eines auf Zug oder Druck beanspruchbaren Verbindungsele­mentes 4 am Teil 1 verankert. Der Pfeil gibt die Richtung der am Verbindungselement wirkenden Last an. Durch diese Beanspruchung unterliegt das Verbindungselement 4 einer Biegung. Während die Umhüllung 10 an der einen Seite durch den erhöhten Druck gut dichtet, hat sich an der an­deren Seite eine Ritze 13 geöffnet. Durch die Biege­verformung des Verbindungselements 4 wird nun aber der entsprechende Flansch 11 über einen Teil 11′ seines Um­fangs an der Vorderseite 14 fest angedrückt, derart, dass vollständige Dichtung trotz der offenen Ritze 13 gewähr­leistet ist. Ueber den gegenüberliegenden Teil 11˝ seines Umfangs tritt eine erhöhte Dichtwirkung an der Hinterseite 15 auf.

[0021] Im Bereich zwischen den beiden extremen Um­fangssstellen 11′ und 11˝ bleibt der Flansch im wesent­lichen unverformt und stellt damit auch dort eine Dich­tung sicher. An Fig. 2a ist ferner die bereits erwähnte Vermeidung einer Beschädigung des Betons an der Ein­trittsstelle des Verbindungselements 4 ersichtlich. Durch die Elastizität der Umhüllung wird ein Aufweiten dieser Eintrittsstelle durch die Wirkung des Verbindungselements vermieden. Dies trägt seinerseits dazu bei, das Ein­dringen von korrosiven Medien zu erschweren.

[0022] Fig. 2 b zeigt die einfacheren Verhältnisse bei nur Zug- oder Druckbelastung. Der Kragen 11 presst sich auf einer ringförmigen Fläche an das Material von Teil 1 an und dichtet sicher ab.

[0023] Die in Fig. 2a und 2b dargestellten Verhält­nisse gelten natürlich auch dann, wenn anstelle der tem­peraturbedingten Beanspruchung zwischen benachbarten Teilen eines Bauwerks eine weitere Last, gleichförmig oder wechselnd, angreift. Z.B. kann das aus dem aus hydrau- lisch abbindenden Material bestehenden Teil herausragende Ende des Verbindungselement mit einem Haken für Spann- oder sonstige Lastseile versehen sein.

[0024] Auf die beschriebene Weise gelingt es, korro­sive Einflüsse bei wechselnden Belastungen bzw. Verfor­mungen vom metallischen Verbindungselement fernzuhalten. Die Länge der Umhüllung im betreffenden Teil des Bauwerks aus hydraulisch abbindendem Material entspricht min­destens der üblichen Ueberdeckung von Armierungen in Beton. Die Dicke der Umhüllung wird vorzugsweise so gewählt, dass das unter Last sich biegende Verbindungs­element nicht auf dem die Umhüllung umgebenden Material des Bauwerkteils aufsitzt. Dies bedeutet, dass die Einspannstelle des Verbindungselements ins Innere des Bauwerkteils verlegt ist. Die zu wählende Dicke hängt damit von den Charakteristiken des Verbindungselements im Einzelfall ab, liegt aber vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 3 mm.

Ansprüche

1. Metallisches Verbindungselement (3,4,6) zur Uebertragung von Kräften zwischen einem ersten Teil aus hydraulisch abbindendem Material und einem weiteren, zugeordneten Teil (2) eines Bauwerkes, dadurch gekenn­zeichnet, dass das Verbindungselement zum Schutz gegen von aussen angreifende korrosive Einflüsse mindestens im Bereich der Eintrittsstelle in den ersten Teil (1) des Bauwerkes mit einer aus einem Elastomer bestehenden Umhüllung (10) versehen ist, deren Dicke im Millimeter­bereich liegt.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Elastomer bestehende Umhüllung (10) an ihrer Aussenseite Ausformungen (11,12,13) besitzt zum fluiddichten Zusammenwirken mit dem jeweiligen Teil (1,2) des Bauwerkes auch unter Rela­tivverschiebungen.

3. Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ende der aus Elastomer bestehenden Umhüllung eine flanschartige, um­laufende und vorzugsweise rechteckigen Querschnitt aufweisende Verdickung (11) aufweist.

4. Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ende der aus Elastomer bestehenden Umhüllung mehrere, jeweils in sich geschlossene, ein Dichtungslabyrinth (12) bildende Erhe­bungen und/oder Vertiefungen aufweist.

5. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass glatte Oberflächenbereiche der aus Elastomer bestehenden Umhül­lung eine Riffelung (13) aufweisen.

6. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass min­destens von der aus Elastomer bestehenden Umhüllung abgedeckte Oberflächenbereiche des Verbindungselementes (3,4,6) verzinkt sind.

7. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Elastomer bestehende Umhüllung und der Metallkörper des Verbindungselements mit einem Haftvermittler miteinander verbunden sind.

8. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung auf das Verbindungselement (3,4,6) aufvulka­nisiert ist.

9. Verbindungselement nach einem der An­sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der aus Elastomer bestehenden Umhüllung im wesentlichen zwischen 1 und 3 mm beträgt.

10. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Umhüllung derart gewählt ist, dass das Verbindungse­lement unter bestimmungsgemässer Last im Bereich der Umhüllung frei auslenkbar ist, ohne dass sein Metallkör­per auf dem die Umhüllung umgebenden Materials des Bau­werks aufsitzt.

11. Verbindungselement nach einem der vor­angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Elastomer bestehende Umhüllung derart angeordnet ist, dass in eingebautem Zustand ihre Länge innerhalb des Bauwerks aus hydraulisch abbindendem Material mindestens der üblichen Ueberdeckung von Armierungen in Beton entspricht.

Zeichnung