[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden und zur
Aufnahme von Querkräften von zwei durch eine Fuge getrennten Bauteilen, insbesondere
aus Beton, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
[0002] Derartige Vorrichtungen werden zur Verbindung von Bauteilen des Hoch- und Tiefbaues
wie Dachplatten, Bodenplatten, Decken, Wände, Träger, Stützen, Stützmauern oder Teilen
hiervon miteinander oder mit anderen Bauteilen verwendet. Diese Bauteile sind in den
meisten Fällen aus Beton gefertigt, es sind aber auch andere Materialien denkbar.
Hierzu wird der Hülsenteil in einem der zu verbindenden Bauteile, der Dornteil im
damit zu verbindenden Bauteil derart angeordnet, dass der Dorn aus dem betreffenden
Bauteil vorsteht und im Endzustand in die im anderen Bauteil angeordnete Hülse eindringt.
Dadurch können die zwischen den Bauteilen auftretenden Querkräfte übertragen werden.
Neben der Möglichkeit, quer zur Längsachse erhebliche Kräfte aufzunehmen, muss der
Dorn in der Hülse längs frei verschieblich sein und bleiben, damit sich die Bauteile
unter dem Einfluss unterschiedlicher Temperaturen sowie auch in Folge von Schwind-
und Kriecheinflüssen zwangslos ausdehnen und zusammenziehen können.
[0003] Das Hauptproblem bei derartigen Vorrichtungen zur Verbindung von Bauteilen, beispielsweise
aus Beton, sind die sehr hohen lokalen Betonpressungen unter dem Stahldorn am Fugenrand.
Hierbei besteht die Gefahr des Ausbrechens des Betons am Fugenrand, womit eine akute
Gefährdung der Tragsicherheit der Dornkonstruktion auftreten kann. Um diese Betonpressungen
in zulässigen Grenzen zu halten, müsste bei einer einfachen Dorn-Hülsen-Anordnung
zur Verbindung von zwei Bauteilen eine grosse Zahl von Dornen und Hülsen angeordnet
werden. Da die Dorne und Hülsen aus einem korrosionsfesten Material, beziehungsweise
aus einem korrosionsgeschützten Material bestehen müssen, wird eine derartige Lösung
teuer, wobei auch der Arbeitsaufwand zum Verlegen dieser Dorne und Hülsen gross ist.
[0004] Eine Möglichkeit, die Betonpressungen in zulässigen Grenzen zu halten, besteht darin,
dass durch Anordnen eines massiven Lagerkörpers zwischen dem Dorn bzw. der Hülse und
dem umgebenden Beton die auftretende Kraft über eine grössere Oberfläche auf den Beton
übertragen wird. Derartige Lagerkörper sind beispielsweise in der US-A-2 194 718 dargestellt.
Da die hier gezeigten Lagerkörper insbesondere versteift wurden, treten druckseitig
immer noch örtlich hohe Betonpressungen auf, da die Einleitung der Kraft nicht optimal
ist.
[0005] In der EP-B-0 032 105 sind ebenfalls entsprechende massive Lagerkörper gezeigt, die
gegenüber dem Dorn bzw. der Hülse elastisch nachgiebiger sind, wodurch die auftretenden
Spitzenwerte der Betonpressung verkleinert werden und die Querkräfte gleichmässiger
übertragen werden können.
[0006] Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die extrem hohen Pressungen des Materials
der entsprechenden Bauteile unter dem Dorn und der Hülse am Fugenrand weiter zu verkleinern.
[0007] Erfindungsgemäss erfolgt die Lösung dieser Aufgabe durch die in der Kennzeichnung
des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
[0008] Durch diese Ausgestaltung der Halterung des Dorns und der Hülse wird eine direkte
Entlastung des Dorns und der Hülse vor dem Eintritt in den Bauteil erreicht. Diese
Entlastung erfolgt über die am Fugenrand angeordnete flanschartige Scheibe, wobei
die von dieser Scheibe aufgenommene Kraft in die mit der Scheibe verbundene Platte
übergeleitet und von dieser in das diese umgebende Material, beispielsweise in den
Beton übertragen wird.
[0009] Durch diese erfindungsgemässe Anordnung wird für die Kraftübertragung ein sehr grosser
Bereich des umgebenden Materials der Bauteile, beispielsweise des Betons, einbezogen,
wodurch ein wesentlich grösserer Bruchwiderstand des Materials der Bauteile erreichbar
ist.
[0010] Eine einfache und kostengünstige Herstellung der Vorrichtung wird erreicht, indem
die flanschartige Scheibe und die Platte von Dorn- und Hülsen-anordnung aus einem
Stück gebildet werden, was beispielsweise durch Abkantung eines Flachprofils erreicht
wird.
[0011] In vorteilhafter Weise kann der in den Bauteil hineinragende Endbereich der Platte
einen umgebogenen Teil aufweisen, wodurch die Verankerung der Platte im Bauteil verbessert
wird.
[0012] Zur weiteren Verbesserung der Verankerung kann der von der flanschförmigen Scheibe
abgewandte Endbereich der Platte mit dem in den entsprechenden Bauteil hineinragenden
Bereich der Hülse bzw. des Dorns verbunden sein, was beispielsweise über einen Steg
erreicht werden kann.
[0013] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass bezüglich des Dorns
oder der Hülse zur Platte eine symmetrisch angeordnete zweite Platte an der flanschförmigen
Scheibe angebracht ist, die in vorteilhafter Weise die gleichen Abmessungen aufweist
wie die Platte. Dadurch können allfällig wechselnde Kraftrichtungen am gleichen Bauteil
optimal aufgenommen werden, zusätzlich wird vermieden, dass auf einer Baustelle die
erfindungsgemässe Vorrichtung falsch montiert werden kann, indem beispielsweise die
Platte auf die ,,falsche" Seite des Dorns bzw. der Hülse zu liegen kommt.
[0014] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren
abhängigen Ansprüchen.
[0015] Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung werden nachfolgend anhand der
beiliegenden Zeichnung beispielhaft näher erläutert.
[0016] Es zeigt
Fig. 1 eine Ansicht auf Dorn und Hülse mit flanschartiger Scheibe und Platte im in
die Bauteile eingesetzten Zustand;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellten Dorn und Hülse mit Scheibe
und Platte;
Fig. 3 eine räumliche Darstellung eines einfachen Aufbaus von flanschartiger Scheibe
und Platte für einen Dorn;
Fig. 4 eine räumliche Darstellung von flanschartiger Scheibe und Platte für einen
Dorn, wobei die Platte am der flanschförmigen Scheibe abgewandten Endbereich mit dem
Dorn verbunden ist;
Fig. 5 bis Fig. 7 je eine räumliche Darstellung von flanschartiger Scheibe und Platte
für einen Dorn mit verschiedenen Verankerungselementen;
Fig. 8 eine Ansicht auf in die Bauteile eingesetzte Dorn und Hülse mit symmetrisch
zur Platte angeordneten zweiten Platten; und
Fig. 9 eine räumliche Darstellung der in Fig. 8 gezeigten erfindungsgemässen Vorrichtung.
[0017] In Fig. 1 und Fig. 2 ist jeweils ein Ausschnitt eines ersten Bauteils 1 und eines
zweiten Bauteils 2 dargestellt. Die Bauteile 1 und 2, die beispielsweise aus Beton
bestehen, sind durch eine Fuge 3 voneinander getrennt. Im ersten Bauteil 1 ist ein
Endbereich 4 eines Dorns 5 eingelassen. Im zweiten Bauteil 2 ist eine im wesentlichen
rohrförmige Hülse 6 eingelassen, in welche der andere Endbereich 7 des Dorns 5 eindringt.
Durch diese Verbindung der beiden Bauteile 1 und 2 können sich diese in Längsachsenrichtung
des Dorns 5 bzw. der Hülse 6 relativ zueinander bewegen, beispielsweise zur Aufnahme
von Wärmeausdehnungen, während sie quer zum Dorn 5 bzw. der Hülse 6 fix gehalten sind.
[0018] Jeweils an den die Fuge 3 bildenden Randbereichen der Bauteile 1 und 2 ist eine flanschartige
Scheibe 8 bzw. 9 angeordnet. Diese flanschartigen Scheiben 8 und 9 stehen jeweils
rechtwinklig zu Dorn 5 bzw. Hülse 7. Die flanschartige Scheibe 8 wird vom Dorn 5 durchdrungen
und ist mit diesem fest verbunden, was beispielsweise durch Verschweissung erfolgt.
Die flanschartige Scheibe 9 wird ihrerseits durch die Hülse 6 durchdrungen und ist
mit dieser ebenfalls fest verbunden.
[0019] Davon ausgehend, dass der zweite Bauteil 2 ein Stützelement ist und der erste Bauteil
1 ein Brückenelement, wirkt die auf den Beton des Bauteils 2 zu übertragende Reaktionskraft
von der Hülse 6 in Fig. 1 in Richtung des Pfeiles B, während die auf den Beton des
Bauteils 1 zu übertragende Reaktionskraft des Dornes 5 in Richtung des Pfeiles A wirkt.
Demzufolge ist in Fig. 1 für die Hülse 6 die druckbelastete Seite 11 unten, während
für den Dorn 5 die druckbelastete Seite 10 oben ist.
[0020] An den beiden flanschartigen Scheiben 8 und 9 ist jeweils eine Platte 12 bzw. 13
angebracht, die in den jeweiligen Bauteil 1 bzw. 2 hineinragt. Die beiden Platten
12 und 13 sind parallel zum Dorn 5 und der Hülse 6 ausgerichtet. Die Platten 12 und
13 kommen so in den jeweiligen Bauteil 1 bzw. 2 zu liegen, dass sie der druckbelasteten
Seite 10 des Dorns 5 bzw. der druckbelasteten Seite 11 der Hülse 6 gegenüberliegend
sind. Die Platten 12 und 13 sind jeweils vom Dorn 5 bzw. der Hülse 6 beabstandet angeordnet.
[0021] Mit dieser Anordnung wird durch die flanschartige Scheibe 8 die Spitzenbelastung,
die am fugenseitigen Rand des Bauteiles 1 auftritt, aufgenommen und über die Platte
12 in vorteilhafter Weise auf den Beton des Bauteiles 1 übertragen. Dadurch werden
übermässige örtliche Betonpressungen des Bauteiles 1 insbesondere im fugenseitigen
Randbereich vermieden. In derselben Weise erfolgt die Uebertragung der Spitzenbelastung
am fugenseitigen Rand des Bauteiles 2 über die flanschartige Scheibe 9 auf die Platte
13 und von dieser auf den Beton. Dadurch kann die Gefahr von Ausbrechungen des Betons
am Fugenrand vermieden werden.
[0022] Je nach Dimensionen und der Grösse der zu übertragenden Kräfte können Dorn 5 und
Hülse 6, flanschartige Scheiben 8 und 9, Platten 12 und 13 und deren Abstand vom Dorn
5 bzw. Hülse 6 entsprechend dimensioniert werden.
[0023] Zur besseren Verankerung der Platten 12 und 13 im Beton der Bauteile 1 und 2 weist
jeweils der in den Bauteil 1 bzw. 2 hineinragende Endbereich der Platten 12 und 13
einen umgebogenen Teil 14 bzw. 15 auf.
[0024] Fig. 3 zeigt eine einfache und günstig herstellbare Ausführungsform eines Dorns 5
mit flanschartiger Scheibe 8 und Platte 12, wobei flanschartige Scheibe 8 und Platte
12 in einfacher Weise durch einmalige Abkantung eines Flachprofils erreicht wird.
[0025] Im in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die flanschartige Scheibe 8 und
die Platte 12 in gleicher Weise ausgebildet wie in Fig. 3, wobei der Endbereich der
Platte 12 nochmals abgewinkelt ist, wodurch ein Steg 16 gebildet wird, der wie die
flanschartige Scheibe 8 vom Dorn 5 durchdrungen wird. Mit dieser Ausgestaltung wird
eine gute Verankerung insbesondere der Platte 12 im Beton des Bauteils erreicht.
[0026] Die in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Ausführungsformen zeigen den gleichen Aufbau
wie die Ausgestaltungsform nach Fig. 3, bestehend aus flanschartiger Scheibe 8, Platte
12 und Dorn 5, wobei zusätzliche Verankerungselemente 17 vorgesehen sind, welche in
der Ausgestaltungsform nach Fig. 5 als Armierungsstäbe 18 ausgebildet sind, die mit
der Platte 12 fest verbunden sind, in der Ausgestaltungsform gemäss Fig. 6 aus Verankerungsbolzen
19 bestehen, die senkrecht auf der Platte 12 befestigt sind und die in der Ausgestaltungsform
nach Fig. 7 aus Armierungsbügeln 20 gebildet sind, die jeweils an der Platte 12 und
an der flanschartigen Scheibe 8 befestigt sind. Mit diesen Vorkehrungen wird eine
bessere Verankerung im Beton des jeweiligen Bauteils erreicht.
[0027] Selbstverständlich sind alle in den Fig. 3 bis 7 dargestellten Ausführungsformen
in identischer Weise auch für die Ausgestaltung der Hülse 6 verwendbar.
[0028] In den Fig. 8 und 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung
dargestellt. Wie bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen ist ein Dorn
5 und eine Hülse 6 im ersten Bauteil 1 bzw. im zweiten Bauteil 2, die beide durch
eine Fuge 3 getrennt sind, eingelassen. Der Dorn 5 dringt hierbei in die Hülse 6 ein.
Dorn und Hülse weisen eine flanschartige Scheibe 8 bzw. 9 auf, an welcher jeweils,
wie vorgängig beschrieben, eine Platte 12 bzw. 13 angebracht ist. Die Platte 12 und
die Platte 13 sind jeweils über einen Steg 16 mit dem hinteren Bereich des Dorns 5
bzw. der Hülse 6 verbunden.
[0029] Bezüglich der Dornachse bzw. Hülsenachse ist symmetrisch zur Platte 12 bzw. 13 jeweils
eine zweite Platte 21 bzw. 22 an der flanschartigen Scheibe 8 bzw. 9 angebracht. Der
der flanschartigen Scheibe 8 bzw. 9 abgewandte Endbereich dieser zweiten Platte 21
bzw. 22 ist ebenfalls über einen Steg 23 mit dem Dorn 5 bzw. der Hülse 6 verbunden.
Die flanschartige Scheibe 8, die Platte 12, Steg 16, zweite Platte 21 und Steg 23
können in einfacher und kostengünstiger Weise durch entsprechende Abbiegungen aus
einem Flachprofil hergestellt werden. Entsprechendes gilt für die hülsenseitige Anordnung.
[0030] Durch die symmetrische Anordnung einer zweiten Platte 21 bzw. 22 zur Platte 12 bzw.
13 ist insbesondere bei Montagearbeiten das Risiko gering, dass die erfindungsgemässen
Vorrichtungen ,,verkehrt" im entsprechenden Bauteil angeordnet werden, was insbesondere
bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen erfolgen könnte, wodurch natürlich deren
angestrebte Wirkungsweise verloren gehen würde.
[0031] Wie insbesondere auch aus Fig. 9 ersichtlich ist, weisen die Platte 12 und 13 und
die zweiten Platten 21 und 22 an den seitlichen Rändern jeweils eine Ausnehmung 24
auf, die von der entsprechenden flanschförmigen Scheibe 8 bzw. 9 jeweils den gleich
grossen Abstand aufweisen. In diese Ausnehmungen 24 kommen jeweils die Grundstege
25 eines Verankerungsbügels 26 zu liegen, wobei diese durch Klemmwirkung gehalten
sind und im einbetonierten Zustand eine feste Verbindung entsteht.
[0032] Beim Erstellen von Bauteilen aus Beton werden die Hülsenelemente an den entsprechenden
Schalungswänden befestigt. Hierzu ist an der flanschartigen Scheibe 9 eine Befestigungseinrichtung
27 angebracht, die in Form eines Flachprofils ausgebildet ist, das mit Löchern, beispielsweise
zur Befestigung an der Schalungswand mit Nägeln ausgestattet ist. Die vordere und
die hintere Oeffnung der Hülse 6 können durch Abdeckungen verschlossen werden, damit
vermieden wird, dass Beton bzw. Zementmilch in den Innenteil der Hülse gelangt. Danach
kann der Bauteil 2 betoniert werden. Nach dem Abbinden des Betons erfolgt das Ausschalen
des Bauteils 2. Der angrenzende Bauteil 1 wird in einer nachfolgenden Etappe erstellt.
Dabei werden nach dem Schalen die zugehörigen Dorne 5 der Dornelemente in die einbetonierten
Hülsen 6 der Hülsenelemente gesteckt, wozu die entsprechenden Abdeckungen der Hülse
abgenommen werden. Gleichzeitig wird in der Regel die Fugenisolation erstellt, wonach
das Verlegen der Bewehrung und das Betonieren des Bauteils 1 erfolgt.
[0033] Damit während des Betonierens in den Dornelementen bzw. den Hülsenelementen keine
Luft eingeschlossen wird, können in den Platten 12 und 13 und in den zweiten Platten
21 und 22 Oeffnungen 28 vorgesehen sein.
[0034] Je nach Anwendung können, wie bereits vorgängig beschrieben wurde, die Dornelemente
und die Hülsenelemente entsprechend dimensioniert sein. Dies bezieht sich ebenfalls
auf die flanschartigen Scheiben und die Platten. Dorn und Hülse können praktisch einen
beliebigen übereinstimmenden Querschnitt aufweisen, der Dorn kann einen Hohlquerschnitt
aufweisen oder einen hybriden Querschnitt aus mehreren Werkstoffen aufweisen. Die
Materialwahl erfolgt ebenfalls in Abhängigkeit der Anwendung, wobei in vorteilhafter
Weise korrosionsbeständige Stähle verwendet werden.
[0035] Mit dieser erfindungsgemässen Vorrichtung kann eine sichere Verbindung und Aufnahme
von Querkräften von zwei Bauteilen erreicht werden. Hierbei können, wegen der günstigen
Krafteinleitung, die Bauteile eine geringere Dicke aufweisen, insbesondere kann die
Platte 12 bzw. 13 jeweils sehr nahe an der Oberfläche des entsprechenden Bauteils
angeordnet sein. Wegen der grösseren Bruchsicherheit des Betons kann auch die Anzahl
der erfindungsgemässen Vorrichtungen reduziert werden.
1. Vorrichtung zum Verbinden und zur Aufnahme von Querkräften von zwei durch eine Fuge
getrennten Bauteilen, insbesondere aus Beton, die je einen Dorn, von welchem einer
der beiden Endbereiche im ersten Bauteil eingelassen ist, und eine im zweiten Bauteil
eingelassene Hülse umfasst, in welche der andere der beiden Endbereiche des Dornes
eindringt, wobei jeweils am Dorn und an der Hülse im Bereich der Fuge je eine flanschartige
Scheibe angeordnet ist, welche im wesentlichen rechtwinklig zu Dorn und Hülse ausgerichtet
sind und welche mindestens teilweise in die entsprechenden Bauteile eingelassen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass jede flanschartige Scheibe (8, 9) mit mindestens einer
Platte (12 bzw. 13) ausgestattet ist, die in den jeweiligen Bauteil (1 bzw. 2) hineinragt
und dass die flanschartige Scheibe (8; 9) im entsprechenden Bauteil (1; 2) so ausgerichtet
ist, dass die daran angebrachte Platte (12; 13) jeweils auf der Seite des Dorns (5)
bzw. der Hülse (6) liegt, die bei der Uebertragung der Reaktionskräfte (A; B) auf
den entsprechenden Bauteil (1; 2) der druckbelasteten Seite (10 bzw. 11) des Dorns
(5) bzw. der Hülse (6) gegenüberliegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (12 bzw. 13)
parallel zum Dorn (5) bzw. der Hülse (6) angeordnet ist und vom Dorn (5) bzw. der
Hülse (6) beabstandet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flanschartige
Scheibe (8; 9) und die Platte (12;13) aus einem einen Winkel bildenden Stück bestehen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in
den Bauteil (1; 2) hineinragende Endbereich der Platte (12; 13) einen umgebogenen
Teil (14) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der von
der flanschförmigen Scheibe (8; 9) abgewandte Endbereich der Platte (12; 13) über
einen Steg (16) mit dem jeweils in den entsprechenden Bauteil (1; 2) hineinragenden
Bereich des Dorns (5) bzw. der Hülse (6) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte
(12; 13) mit zusätzlichen Verankerungselementen (17) ausgestattet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich
des Dorns (5) oder der Hülse (6) zur Platte (12 bzw. 13) eine symmetrisch angeordnete
zweite Platte (21 bzw. 22) an der flanschförmigen Scheibe (8 bzw. 9) angebracht ist,
die im wesentlichen die gleichen Abmessungen aufweist, wie die Platte (12 bzw. 13).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (12; 13), die
flanschförmige Scheibe (8; 9) und die zweite Platte (21; 22) aus einem Stück durch
Abwinkelungen geformt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch weitere Abwinkelungen
des ebenen Stückes die Stege (16; 23) angeformt sind, mittels welchen die Platte (12;
13) und die zweite Platte (21; 22) im dem der flanschförmigen Scheibe (8; 9) abgewandten
Endbereich mit dem Dorn (5) bzw. mit der Hülse (6) verbunden sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte
(12; 13) und die zweite Platte (21; 22) an den seitlichen Rändern mit je einer Ausnehmung
(24) ausgestattet sind, die von der flanschförmigen Scheibe (8; 9) im wesentlichen
einen gleich grossen Abstand aufweisen, in welche Ausnehmungen (24) jeweils einer
von zwei senkrecht zu der Platte (12; 13) und der zweiten Platte (21; 22) verlaufenden
Grundstege (25) eines Verankerungsbügels (26) einsetzbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte
(12; 13) und gegebenenfalls die zweite Platte (21; 22) mit mindestens einer Oeffnung
(28) versehen sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der
flanschförmigen Scheibe (9), die an der Hülse (6) angebracht ist, eine Befestigungseinrichtung
(27) in Form eines Flachprofils angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens
das der flanschförmigen Scheibe (9) abgewandte Ende der Hülse (6) mit einer aufsteckbaren
Abdeckung versehen ist.