VERSTÄRKUNGSELEMENT

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verstärkungselement (10) zur Verstärkung eines Betonbauelements. Das Verstärkungselement (10) umfasst zumindest zwei Stege (14',14"), welche einander in einem Schnittpunkt schneiden, wobei die Stege (14',14") jeweils mit mindestens einer Nut versehen sind, über welche die Stege (14',14") steckbar verbindbar sind.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verstärkungselement, ein Betonbauelement und ein Verfahren zum Verlegen eines Verstärkungselements.

[0002] Es sind Durchstanz- und Schubbewehrungssysteme zur Erhöhung des Durchstanzwiderstandes von punktförmig belasteten Bauteilen wie Stützen oder Wandauflager in Flachdecken oder Bodenplatten bekannt. Als Durchstanzen wird im Bauwesen ein punktförmiges Querkraftversagen einer Stahlbeton- oder Spannbetonplatte bezeichnet. Die Gefahr des Durchstanzens besteht bei Belastung, wenn ein schlankes, flächiges Bauteil durch ein Lager mit einem geringen Umkreis (Punktlager, Stützen, etc.) gestützt wird, z.B. bei einer Flachdecke auf einer Stütze. Dabei kann die Platte in einem pyramidenstumpf- bzw. kegelstumpfförmigen Schnitt um die Stütze herum versagen.

[0003] Bei der Einleitung von Punktlasten in eine Platte entstehen in dieser lokal große Schubspannungen. Das Durchstanzen ist deshalb ein Schubspannungsversagen des Betons und muss bei der Bemessung entsprechend berücksichtigt werden. Kann eine geplante Platte die Querkräfte aus der punktförmigen oder linienförmigen Einleitung rechnerisch allein mit der Betontragfähigkeit nicht aufnehmen, wird in der Platte im Bereich des Stützen- oder Wandanschlusses eine Durchstanzbewehrung angeordnet, um eine ausreichende Tragfähigkeit zu ermöglichen.

[0004] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein alternatives Verstärkungselement zur Verstärkung eines Betonbauelements vorzustellen.

[0005] Erfindungsgemäss umfasst das Verstärkungselement wenigstens zwei Stege, welche einander in einem Schnittpunkt schneiden, wobei die Stege jeweils mit mindestens einer Nut versehen sind, über welche die Stege steckbar verbunden sind. Somit ist ein Verstärkungselement zur Erhöhung des Schubwiderstandes geschaffen, welches einfach an Ort und Stelle zusammengesteckt und verlegt werden kann. Das Verstärkungselement kann zusätzlich zusammen mit Schubbewehrungen eingesetzt werden, um den Schubwiderstand weiter zu erhöhen.

[0006] Durch die Steckverbindung ist es möglich, ein Verstärkungselement ganz einfach und ohne Schweissen zusammenzubauen. Das Verstärkungselement kann im einfachsten Fall aus zwei sich kreuzenden Stegen aufgebaut sein. Alternativ ist möglich, z.B. zwei parallel verlaufende Stege gemeinsam in eine Nut eines quer zu den anderen Stegen verlaufenden Stegs einzustecken. Weiter ist es möglich, je zwei parallel zueinander und beabstandet voneinander angeordnete Stege in ein ebensolches Paar von Stegen, welches quer dazu verläuft, an total vier Stellen in Nuten einzustecken. Das Verstärkungselement kann beispielsweise aus Stahl bestehen. Das Verstärkungselement kann z.B. so ausgestaltet sein, dass es von der Seite betrachtet die Form eines Pilzhuts hat.

[0007] In einer Ausführungsform des Verstärkungselements schneiden sich die Stege in einem Winkel von 0° < β ≤ 90°, vorzugsweise β = 90°.

[0008] In einer Ausführungsform des Verstärkungselements umfassen die Stege jeweils einen Basisabschnitt und hiervon jeweils in entgegengesetzte Richtungen verlaufende Erstreckungsabschnitte. Im Bereich des Basisabschnitts erreicht das Verstärkungselement seine volle Höhe. Im Bereich der Erstreckungsabschnitte ist die Höhe reduziert, z.B. konisch verlaufend. Die mindestens eine Nut kann beispielsweise im Basisabschnitt angeordnet sein. Diese Ausführung gestattet einen geringeren Materialeinsatz. Hierdurch werden Kosten und Gewicht eingespart.

[0009] In einer Ausführungsform des Verstärkungselements verläuft eine obere Fläche des Basisabschnitts zu einer unteren Fläche des jeweiligen Stegs planar. In einer Ausführungsform des Verstärkungselements erstrecken sich die Erstreckungsabschnitte in einem Winkel 0° ≤ α < 90° in Relation zur oberen Fläche des Basisabschnitts konisch verjüngt nach aussen.

[0010] In einer Ausführungsform des Verstärkungselements ragt die obere Fläche des Basisabschnitts in Relation zu den Erstreckungsabschnitten nach oben vor. In einer Ausführungsform des Verstärkungselements ist der vorragende Abschnitt des Basisabschnitts gegenüber der Vertikale eines jeweiligen Stegs mit einem Winkel von γ ≥ 0° angeschrägt.

[0011] In einer Ausführungsform des Verstärkungselements umfassen die Stege einen ersten Steg, dessen Nut nach oben eröffnet ist, und einen zweiten Steg, dessen Nut nach unten eröffnet ist. In einer Ausführungsform des Verstärkungselements ist die Nut des ersten und/oder zweiten Stegs konisch verjüngt.

[0012] In einer Ausführungsform des Verstärkungselements, im arretierten Zustand der beiden Stege, ragt die obere Fläche des Basisabschnitts des ersten Stegs gegenüber der oberen Fläche des Basisabschnitts des zweiten Stegs um eine Strecke s vor.

[0013] In einer Ausführungsform umfasst das Verstärkungselement einen Zugring mit einer Aussparung, welcher, im arretierten Zustand der beiden Stege, über seine Aussparung auf den vorragenden Abschnitt des Basisabschnitts des ersten Stegs aufsetzbar ist. In einer Ausführungsform des Verstärkungselements weist der Zugring eine Höhe auf, welche im Wesentlichen gleich der vorragenden Strecke s des Basisabschnitts des ersten Stegs ist. In einer weiteren Ausführungsform des Verstärkungselements ist die Strecke s gleich 0 mm ≤ s ≤ 50 mm.

[0014] Die Erfindung betrifft weiter einen Bausatz nach Anspruch 14. Es handelt sich dabei um einen Bausatz zum Erstellen eines erfindungsgemässen Verstärkungselements, wobei die Stege so ausgestaltet sind, dass sie steckbar verbindbar sind. Die Stege des Bausatzes können insbesondere so ausgestaltet sein, dass beim Zusammenstecken eine kraftschlüssige Verbindung entsteht. Damit kann ein Verstärkungselement mit einer gewissen Komplexität geschaffen werden und kann ohne aufwändige Verbindungstechnik, wie z.B. Schweissen, zusammengebaut werden.

[0015] Die Erfindung betrifft ferner ein Betonbauelement nach Anspruch 15. Es handelt sich dabei um ein Betonbauelement, umfassend ein Verstärkungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Schnittpunkt des Verstärkungselements in einem Bereich einer punktförmigen Belastung des Betonbauelements positioniert ist.

[0016] Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verlegen eines Verstärkungselements nach einem der Ansprüche 1 bis 13 für ein zu fertigendes Betonbauelement, umfassend die Schritte:

Verbinden der beiden Stege durch Zusammenstecken der beiden Stege über ihre jeweiligen Nuten; und

direktes oder indirektes Auflegen des Verstärkungselements in einem Bereich, in welchem im fertigen Betonelement eine punktförmige Belastung wirkt.

[0017] In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Schritt des Verbindens der beiden Stege gefolgt durch ein Arretieren der beiden Stege durch ein Aufsetzen des Zugrings auf den vorragenden Abschnitt des Basisabschnitts des ersten Stegs.

[0018] In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Verstärkungselement derart angeordnet, dass der Schnittpunkt des Verstärkungselements in einem Bereich einer punktförmigen Belastung des fertigen Betonbauelements positioniert ist.

[0019] Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Figuren noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

ein Verstärkungselement zur Verstärkung eines Betonbauelements in einer Draufsicht,

Fig. 2

das in Fig. 1 gezeigte Verstärkungselement in einer Schnittansicht,

Figs. 3a,b

einen ersten Steg in unterschiedlichen Ausführungen,

Figs. 4a,b

einen zweiten Steg in unterschiedlichen Ausführungen,

Figs. 5a,b

einen Zugring in unterschiedlichen Ansichten, und

Fig. 6

das Verstärkungselement in einer 3-dimensionalen Ansicht.

[0020] Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Verstärkungselements 10 zur Verstärkung eines Betonbauelements 12 in einer Draufsicht, während Fig. 2 das Verstärkungselement 10 aus Fig. 1 in einer Schnittansicht zeigt. Das Verstärkungselement 10 umfasst einen ersten Steg 14' und einen zweiten Steg 14", welche zusammengesteckt sind. Die Stege 14',14" schneiden sich im Wesentlichen mittig in einem Winkel von im Wesentlichen β = 90°. Die beiden Stege 14',14" sind über einen aufgesteckten Zugring 16 miteinander verbunden. Das Verstärkungselement 10 kann zusammen mit Schubbewehrungen 18'-18ʺʺ verlegt werden, um den Schubwiderstand weiter zu erhöhen. Das Verstärkungselement 10 mindert die Gefahr des Durchstanzens bei Belastung, insbesondere wenn das Betonbauelement 12 ein schlankes, flächiges Bauteil ist, z.B. eine Flachdecke, und durch eine Stütze 20 bzw. ein Lager, Punktlager etc. mit einem geringen Umkreis gestützt wird.

[0021] Figs. 3a,b zeigen den ersten Steg 14' in unterschiedlichen Ausführungen, während Figs. 4a,b den zweiten Steg 14'' in unterschiedlichen Ausführungen zeigen. Der erste Steg 14' umfasst eine Nut, welche nach oben eröffnet ist, und der zweite Steg 14" umfasst eine Nut, welche nach unten eröffnet ist.

[0022] Die Stege 14',14" umfassen jeweils einen Basisabschnitt 22',22" und hiervon jeweils in entgegengesetzte Richtungen verlaufende Erstreckungsabschnitte 24',24".

[0023] Die jeweiligen Basisabschnitte 22',22" umfassen eine obere Fläche, welche zu einer unteren Fläche des jeweiligen Stegs 14',14" planar verläuft. Die Erstreckungsabschnitte 24',24" können sich wiederum in einem Winkel 0° ≤ α < 90° in Relation zur oberen Fläche des Basisabschnitts konisch verjüngt nach aussen erstrecken.

[0024] Während sich in der in Fig. 3a gezeigten Ausführung die Erstreckungsabschnitte 24' des ersten Stegs 14' in einem Winkel α > 0°, z.B. α = 25°, in Relation zur oberen Fläche des Basisabschnitts 22' konisch verjüngt nach aussen erstrecken, können sich in der in Fig. 3b gezeigten Ausführung die Erstreckungsabschnitte 24' des ersten Stegs 14' in einem Winkel α = 0° in Relation zur oberen Fläche des Basisabschnitts 22' nach aussen erstrecken.

[0025] Ferner, während sich in der in Fig. 4a gezeigten Ausführung die Erstreckungsabschnitte 24" des zweiten Stegs 14" in einem Winkel α > 0°, z.B. α = 25°, in Relation zur oberen Fläche des Basisabschnitts 22" konisch verjüngt nach aussen erstrecken, können sich in der in Fig. 4b gezeigten Ausführung die Erstreckungsabschnitte 24" des zweiten Stegs 14" in einem Winkel α = 0° in Relation zur oberen Fläche des Basisabschnitts 22" nach aussen erstrecken.

[0026] Die obere Fläche des Basisabschnitts 22',22" kann in Relation zu den Erstreckungsabschnitten 24',24" nach oben vorragen. Der vorragende Abschnitt des Basisabschnitts 22',22" kann gegenüber der Vertikale eines jeweiligen Stegs 14',14" mit einem Winkel von γ ≥ 0° angeschrägt sein.

[0027] Wie zuvor erwähnt, ist die Nut des ersten Stegs 14' nach oben eröffnet und ist die Nut des zweiten Stegs 14" nach unten eröffnet. Beispielsweise können die Nuten des ersten und/oder zweiten Stegs 14',14" konisch verjüngt sein. Hierdurch können die jeweils zusammengesteckten Stege 14',14" in vertikaler Richtung kraftschlüssig verbunden sein.

[0028] Im arretierten Zustand der beiden Stege 14',14" ragt die obere Fläche des Basisabschnitts 22' des ersten Stegs 14' gegenüber der oberen Fläche des Basisabschnitts 22" des zweiten Stegs 14" um eine Strecke s vor. Hierdurch kann der Zugring, welcher eine Aussparung aufweist, im arretierten Zustand der beiden Stege 14',14" über seine Aussparung auf den jeweils vorragenden Abschnitt des Basisabschnitts 22' des ersten Stegs 14' aufgesetzt werden, wie im Folgenden detailliert beschrieben. Die Strecke s kann 0 mm ≤ s ≤ 50 mm betragen.

[0029] Figs. 5a,b zeigen einen Zugring 16 in unterschiedlichen Ansichten, während Fig. 6 das Verstärkungselement 10 mit dem aufgesetzten Zugring 16 in einer 3-dimensionalen Ansicht zeigt. Der Zugring 16 kann eine Höhe aufweisen, welche im Wesentlichen gleich der vorragenden Strecke s ist, d.h. eine Höhe im Bereich zwischen 0 mm und 50 mm. Durch die im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figs. 3a-4b beschriebenen konischen Ausgestaltung des vorragenden Abschnitts des Basisabschnitts 22',22" gegenüber der Vertikale eines jeweiligen Stegs 14',14", z.B. mit einem Winkel von γ ≥ 0°, kann der Zugring 16 in vertikaler Richtung kraftschlüssig mit dem vorragenden Abschnitt verbunden sein.

Ansprüche

1. Verstärkungselement (10) zur Verstärkung eines Betonbauelements (12), wobei das Verstärkungselement (10) zumindest zwei Stege (14',14") umfasst, welche einander in einem Schnittpunkt schneiden, wobei die Stege (14',14") jeweils mit mindestens einer Nut versehen sind, über welche die Stege (14',14") steckbar verbunden sind.

2. Verstärkungselement (10) nach Anspruch 1, wobei sich die Stege (14',14") in einem Winkel von 0° < β ≤ 90°, vorzugsweise β = 90°, schneiden.

3. Verstärkungselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stege (14',14") jeweils einen Basisabschnitt (22',22") und hiervon jeweils in entgegengesetzte Richtungen verlaufende Erstreckungsabschnitte (24',24") umfassen.

4. Verstärkungselement (10) nach Anspruch 3, wobei eine obere Fläche des Basisabschnitts (22',22") zu einer unteren Fläche des jeweiligen Steges (14',14") planar verläuft.

5. Verstärkungselement (10) nach Anspruch 4, wobei sich die Erstreckungsabschnitte (24',24") in einem Winkel 0° ≤ α < 90° in Relation zur oberen Fläche des Basisabschnitts (22',22") konisch verjüngt nach aussen erstrecken.

6. Verstärkungselement (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die obere Fläche des Basisabschnitts (22',22") in Relation zu den Erstreckungsabschnitten (24',24") nach oben vorragt.

7. Verstärkungselement (10) nach Anspruch 6, wobei der vorragende Abschnitt des Basisabschnitts (22',22") gegenüber der Vertikale eines jeweiligen Steges (14',14") mit einem Winkel von γ ≥ 0° angeschrägt ist.

8. Verstärkungselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stege (14',14") einen ersten Steg (14') umfassen, dessen Nut nach oben eröffnet ist, und einen zweiten Steg (14") umfassen, dessen Nut nach unten eröffnet ist.

9. Verstärkungselement (10) nach Anspruch 8, wobei die Nut des ersten und/oder zweiten Stegs (14',14") konisch verjüngt ist.

10. Verstärkungselement (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei, im arretierten Zustand der beiden Stege (14',14"), die obere Fläche des Basisabschnitts (22') des ersten Stegs (14') gegenüber der oberen Fläche des Basisabschnitts (22") des zweiten Stegs (14") um eine Strecke (s) vorragt.

11. Verstärkungselement (10) nach Anspruch 10, ferner umfassend einen Zugring (16) mit einer Aussparung, welcher, im arretierten Zustand der beiden Stege (14',14"), über seine Aussparung auf den vorragenden Abschnitt des Basisabschnitts (22') des ersten Stegs (14') aufsetzbar ist.

12. Verstärkungselement (10) nach Anspruch 11, wobei der Zugring (16) eine Höhe aufweist, welche im Wesentlichen gleich der vorragenden Strecke s des Basisabschnitts (22') des ersten Stegs (14') ist.

13. Verstärkungselement (10) nach Anspruch 12, wobei die Strecke (s) gleich 0 mm ≤ x ≤ 50 mm ist.

14. Bausatz zum Erstellen eines Verstärkungselements nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Stege (14', 14'') so ausgestaltet sind, dass sie steckbar verbindbar sind, insbesondere so ausgestaltet sind, dass beim Zusammenstecken eine kraftschlüssige Verbindung entsteht.

15. Betonbauelement (12), umfassend ein Verstärkungselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schnittpunkt des Verstärkungselements (10) in einem Bereich einer punktförmigen Belastung des Betonbauelements (12) positioniert ist.

16. Verfahren zum Verlegen eines Verstärkungselements (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 auf ein Betonelement eines zu fertigenden Betonbauelements (12), umfassend die Schritte:

Verbinden der beiden Stege (14',14") durch Zusammenstecken der beiden Stege (14',14") über ihre jeweiligen Nuten; und

direktes oder indirektes Auflegen des Verstärkungselements (10) in einem Bereich, in welchem im fertigen Betonelement eine punktförmige Belastung wirkt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des Verbindens der beiden Stege (14',14") gefolgt ist durch ein Arretieren der beiden Stege (14',14") durch Aufsetzen des Zugrings (16) auf den vorragenden Abschnitt des Basisabschnitts (22') des ersten Stegs (14').

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Verstärkungselement (10) derart auf das Betonelement aufgelegt wird, dass der Schnittpunkt des Verstärkungselements (10) in einem Bereich einer punktförmigen Belastung des Betonbauelements (12) positioniert ist.

Zeichnung