DE2727159A1

DE2727159A1 - Bewehrung von flachdecken gegen durchstanzen

Info

Publication number: DE2727159A1
Application number: DE19772727159
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Dipl Ing Andrae; Wolfhart Dr Ing Andrae; Willy Baur; Fritz Prof Dr Ing Leonhardt; Joerg Prof Dr Ing Schlaich; Wilhelm Dipl Ing Zellner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-06-16
Filing date: 1977-06-16
Publication date: 1978-12-21
Also published as: DE2727159B2; DE2727159C3

Description

P a t e n t a n m e 1 d u n g - Bewehrung von
Flachdecken gegen Durchstanzen Die Erfindung betrifft die Schubbewehrung von Flachdecken aus Stahlbeton im Bereich des sogenannten Durchstanzkegels.
Bei den heute wegen ihrer wirtschaftlichen erstellungsweise vielfach vorgesehenen Stahlbeton-Flachdecken treten im Bereich der Unterstützungspunkte erhebliche Spannungskonzentrationen auf, die zu einem örtlichen Schubbruch der Decke, dem sogenannten Durchstanzen führen.
Bei den im allgemeinen weitgespannten Flachdecken mit praxisüblicher Bewehrung liegt die Schub- bzw.
Durchstanz-Tragfähigkeit meist erheblich unter der Biegetragfähigkeit. Für die wirtschaftliche Anwendung von Flachdecken ist daher die Erzielung einer möglichst hohen Durchstanz-Tragfähigkeit von maßgebender Bedeutung.- Beim Durchstanzen bildet sich durch die schräg verlaufenden Schubrisse ein vom Stützenrand ausgehender flacher Bruchkegel aus. Um die Schubtragfähigkeit zu erhöhen werden daher in engen Abständen lotrechte oder geneigte Bewehrungsstäbe angeordnet, welche die Mantelfläche des Bruchkegels in engen Abständen durchsetzen.
In der Praxis ist es jedoch schwierig, diese Schubbewehrungsstäbe wesentlich zum Mittragen heranzuziehen. Wegen der vergleichsweise kurzen Stablängen ist die an den Stabenden erforderliche Krafteinleitung nur bedingt möglich, selbst wenn an den Stäben Haken angeordnet werden, welche die obere und untere Biegebewehrung umgreifen. Man hat daher zur Verbesserung der Krafteinleitung an den Enden die lotrechten Schubbewehrungsstäbe durch Schweißung mit horizontal verlaufenden Stäben zu sogenannten Bügelleitern verbunden. Weiter wurden schon mehrfach auf- und abgebogene, die Längsbewehrung umgreifende Stäbe als Schubbewehrungs-Elemente verwendet. Bei all diesen Ausbildungsformen der Schubbewehrung ergeben sich jedoch erhebliche Einbauschwierigkeiten für die meist orthogonal verlaufende obere und untere Plattenbewehrung. Diese Bewehrungsstäbe können nämlich nicht mehr von oben her eingelegt werden, sondern müssen mit verhältnismäßig großem Aufwand in die Schubbewehrungs-Elemente eingefädelt werden.
Durch zahlreiche Versuche ist nachgewiesen, daß die Schubtragfähigkeit nur dann wesentlich gesteigert werden kann, wenn eine praktisch verformungsfreie Verankerung der Schubbewehrungs-Elemente gewährleistet ist.
Bekanntlich bilden sich jedoch unmittelbar unter den horizontalen, oberen Leiterstäben bzw. unter den Endhaken oder Schlaufen der Schubbewehrungsstäbe Zonen eines stark porösen und damit weniger tragfähigen Betons, wodurch die angestrebte verformungsfreie Krafteinleitung unmittelbar an den Enden der Schubbewehrungsstäbe wieder eingeschränkt wird.
Weiter ist bekannt, an den Unterstützungspunkten von Flachdecken aus Profilstahl zusammengeschweißte Kragen oder Balkenkreuze anzuordnen, um damit das Durchstanzen des Deckenbetons zu verhindern. Der Einbau von kompakten Stahlbauteilen in eine Stahlbetonkonstruktion bringt jedoch mancherlei Schwierigkeiten mit sich. Insbesondere wird das Durchführen der Biegebewehrung im Stützenbereich erheblich erschwert wenn nicht unmöglich gemacht. Abgesehen von der Wirtschaftlichkeit stellen massive Stahlbauteile innerhalb einer Stahlbetonkonstruktion stets Fremdkörper dar, die auch wegen ihrer geringeren Anpassungsfähigkeit für die variablen Verhältnisse einer Ortbetonbaustelle oftmals wenig zweckmäßig sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine lotrechte oder schräg geneigte Bewehrung des Durchstanzbereiches von Flachdecken die Schubtragfähigkeit bis auf die Biegetragfähigkeit anzuheben und einen baustellengerechten, von der Schubbewehrung unbehinderten Einbau der oberen und unteren Biegebewehrung der Flachdecke im Stützenbereich zu ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe besteht in der Anordnung von Bewehrungseinheiten, die jeweils aus einem flachen Stahlstab bestehen, an welchen lotrechte oder leicht geneigte Stäbe wie die Zinken eines Rechens angeschweißt sind.
Die lotrechten bzw. leicht geneigten Stäbe haben am oberen Ende eine kegelstumpf- oder pyramidenstumpfförmige Verdickung.
Die Bewehrungseinheiten werden in Flachstablängen von mehreren Metern gebündelt zur Baustelle gebracht, hier auf die erforderliche Länge geschnitten und orthogonal oder radial im Durchstanzbereich um die Stütze verlegt. Dabei weist der Flachstahl in gewissen Abständen Bohrungen auf, sodaß die Bewehrunoseinheiten mit Hilfe von Nägeln stehend auf der Schalung befestigt werden können. Der Flachstahl mit einer Dicke von etwa 1 - 2 cm liegt innerhalb der Betondeckung der unteren Biegebewehrung. Diese kann also in gleicher Höhenlage wie im Feldbereich auch an den Stützen durchgeführt werden.
Die Unterfläche, eventuell auch die Seitenflächen des Flachstahles sind mit einer Korrosions-und/oder Wärmeschutzschicht versehen. Die kegel- bzw. pyramidenstumpf förmig verdickten oberen Enden der lotrechten Stäbe liegen in Höhe der oberen Biegebewehrung, können jedoch auch durch die Betondeckung hindurch bis zur Deckenoberkante weitergeführt werden. In diesem Falle erhält die vom Beton nicht bedeckte Kegel- bzw.
Pyramidengrundfläche einen entsprechenden Schutzüberzug.
Die untere und obere Plattenbewehrung kann nun von oben her in einfacher Weise eingelegt bzw. auf Unterstützungsbügel abgesetzt werden. Es lassen sich auch ohne Schwierigkeiten Bewehrungsmatten im Stützenbereich verlegen. Eine Behinderung durch die verdickten Köpfe der lotrechten Stäbe ist praktisch nicht vorhanden.
Beim Betonieren und Verdichten des Betons können sich an den geneigten Kegel- bzw. Pyramidenflächen keine porösen Stellen bilden, da aufsteigende Luftbläschen bzw. aufsteigendes Wasser sich hier nicht ansetzen oder ansammeln kann sondern durch die Schrägneigung bis zur Deckenoberfläche weitergeleitet wird. Damit ist der satte Anschluß des verdickten Stabkopfes im Beton gewährleistet. Kräfte aus den Schubbewehrungselementen können somit ohne Schlupf der Verankerung auf den Beton abgegeben werden.
Erfindungsgemäß werden die Flachstäbe der Bewehrungselemente so um den Stützenkopf herum angeordnet, daß sie im Grundriß gesehen einige Zentimeter weit in den Stützenbereich eingreifen. Die Flachstabenden stellen somit eine zusätzliche Verdübelung zwischen Decke und Stütze dar, die umso wirkungsvoller ist, je besser der Auflagerbereich auf dem Stützenbeton durch zustzlichc Verbügelung der Stütze gesichert wird. Gleichzeitig tragen die Flachstäbe mit ihrem verhältnismäßig großen Querschnitt wesentlich zur Entlastung der Biegedruckzone des Betons im unmittelbaren Stützenbereich bei.
Somit kann im Gegensatz zur herkömmlichen Ausbildung der Schubbewehrung durch die neuartigen Bewehrungselemente auch das Versagen der Biegedruckzone als Anlaß für das Durchstanzen (Schubdruckbruch) besser verhindert werden.
In den Figuren 1 - 5 sind Ausführungsformen der neuartigen Bewehrungseinheiten dargestellt.
Figur 1 a und 1 b zeigt die Bewehrungseinheit im Längs-und Querschnitt.
In den Figuren 2 und 5 ist die Anordnung der Bewehrungseinheiten im Stützenbereich im Vertikalschnitt und im Grundriß dargestellt.
Figur 3 zeigt einen lotrechten Schnitt durch die Bewehrungseinheit mit einer besonderen Ausführungsform des Wärmeschutzes.
Die Figur 4 gibt die Lage der Bewehrungseinheit im Vertikalschnitt unmittelbar am Stützenrand in vergrößertem Maßstab wieder.
Entsprechend Figur 7 a und 1 b besteht die neuartige Bewehrung aus den lotrechten Stäben (1) mit den kegelstumpf- oder pyramidenstumpfförmigen Kopfverdickungen (2) und dem Flachstahl (3).
Die Stäbe (1) sind mit dem Flachstahl (3) durch die Schweißung (2a) zu einer Einheit verbunden. Die Länge der Einheit bzw. der Abstand der Stäbe (1) richtet sich nach der Plattendicke. Der Flachstahl (3) ist an seiner Unterseite gegen Korrosion und/oder Wärmewirkung durch eine Schicht (4) geschützt. Im Normalfall genügt hier schon ein entsprechender Anstrich.
Der Flachstahl (3) wird durch wenige Nägel (5) auf der Schalung (6) befestigt, wodurch die Bewehrungseinheiten gegen Umfallen gesichert sind. Der Flachstahl (3) einschließlich der Schutzschicht (4) liegt innerhalb der Betondeckung der unteren Plattenbewehrung. Die Oberfläche des verdickten Stabkopfes (2) hat in der hier dargestellten Ausführungsform die gleiche Betondeckung wie die obere Biegebewehrung. Die Betondeckung des verdickten Stabkopfes kann jedoch auch geringer gewählt werden oder völlig weggelassen werden wie in Figur 4 dargestellt ist. - - a Die Oberfläche kann in diesem Falle durch einen entsprechenden Anstrich (4a) geschützt werden.
In Figur 2 ist die Lage von zwei Bewehrungseinheiten zu beiden Seiten der Stütze (9) im Aufriß dargestellt.
Die jeweils drei lotrechten Stäbe (1) durchstoßen die Mantelfläche des Durchstanzkegels (8). Das stützenseitige Ende des Flachstahles (3a) greift dabei,wie auch in Figur 4 und 5 dargestellt, in den Stützenbereich ein. Figur 4 zeigt weiterhin den zusätzlich durch Bügel (15) gesicherten Auflagerbereich des Flachstahles (3a). Die Schutzschicht (4) an der Unterseite kann hier je nach Ausführungsart weggelassen werden. Die obere bzw. untere Biegebewehrung der Platte (12 und 13) liegt jeweils über dem Flachstab (3) bzw. unter dem Stabkopf (2) mit der erforderlichen Betondeckung (10) bzw. (11).
Die Breite der Flachstäbe (3) ist in diesem Ausführungsbeispiel so gewählt, daß sie noch einige Zentimeter zwischen den lotrechten Bewehrungsstäben (14) der Stütze (9) hindurchgeschoben werden können.
In Figur 3 ist der Flachstab (3) an seiner Unterseite durch ein U-förmiges Asbestprofil gegen Wärme -einwirkung besonders gut geschützt. Das Asbestprofil ist hier durch eine entsprechende Verzahnung mit dem umgebenden Beton verbunden.
Die neuartige Bewehrung kann wie erwähnt in Strängen von mehreren Metern Länge hergestellt werden. Der kegelstumpf-bzw. pyramidenstumpfförmige Kopf (2) kann in bekannter Weise maschinell angestaucht werden. Die Querschnittsfläche des Stabkopfes (2) beträgt zweckmäßig das 5-l0fache des Stabquerschnittes. Die Neigung des kegel- bzw. pyramidenstumpfförmigen Stabkopfes (2) kann je nach Herstellungsvorgang und Abmessungsverhältnissen zwischen etwa 100 - 40° gewählt werden.
Die Stäbe (1) werden zweckmäßig ebenfalls maschinell auf die Flachstäbe (3) aufgeschweißt, z.B. in ähnlicher Weise wie die sogenannten Kopfbolzendübel bei Stahlverbundkonstruktionen. Falls erforderlich können die Stäbe (1) auch unter einem anderen Winkel als 90" auf den Flachstahl (3) angeschweißt werden oder erst nachträglich an der Baustelle in den gewünschten Winkel abgebogen werden.
Damit ist eine weitgehende Anpassung an Bauungenauigkeiten möglich.
Anstelle der Nägel (5) zur Befestigung der Bewehrungseinheiten auf der Schalung können auch Stifte aus nicht rostendem Material verwendet werden.
Versuche mit den erfindungsgemäßen, einfach herzustellenden Schubbewehrungseinheiten haben gezeigt, daß hierdurch die Schubtragfähigkeit von Flachdecken erheblich gesteigert werden kann und ein sehr einfacher, baustellengerechter Einbau der Bewehrung möglich wird, wodurch sich die Wirtschaftlichkeit dieser Bauweise wesentlich erhöht.
Literatur 1. Leonhardt, F. und Walther, R., "Geschweißte Bewehrungsmatten als Bügelbewehrung, Schubversuche an Plattenbalken und Verankerungsversuche" in DIE BAUTECHNIK, 42. Jahrgang, Heft 10, Oktober 1965, S. 3 - 15 2. Hawkins, N.M., "Shear Strength of Slabs with Shear Reinforcement", in SPECIAL PUBLICATION SP 42-34, American Concrete Institute, 1974, S. 905 bis 920 L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche Bewehrungseinheiten für Flachdecken aus Stahl-od. Spannbetor gegen Durchstanzen, bestehend aus den Durchstanzbereich durchsetzenden Stahlstäben, dadurch gekennzeichnet, daß lotrechte oder leicht geneigte Stäbe an ihrem oberen Ende mit einem nach oben sich verdickenden , kegel- oder pyramidenstumpfförmigen Kopf versehen sind und am unteren Ende auf einen Flachstahl aufgeschweißt sind, der dübelartig in den Stützenbeton eingreift und an seiner Untcrseite einen Korrosionsschutz und/oder Wärmeschutz aufweist.
2. Wie 1), dadurch gekennzeichnet, daß die lotrechten Stahlstäbe wie sogenannte Kopfbolzcndübel auf den Flachstahl aufgeschossen werden.
3. Wie 1) oder 2), dadurch gekennzeichnet, daß der Flachstahl mit Bohrungen zur Befestigung auf der Schalung versehen ist.
4. Bewehrung wie Anspruch 1) bis 3), dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeschutz des Flachstahles aus einem U-förmigen Asbestprofil besteht, welches im Beton verankert ist.
5. Wie 1) bis 4), dadurch gekennzeichnet, daß der Flachstahl innerhalb der Dicke der Betondeckung der unteren Bewehrungsstäbe angeordnet ist.
6. Wie 1) bis 5), dadurch gekennzeichnet, daß der kegel- bzw. pyramidenstumpfförmige Kopf ganz oder teilweise innerhalb der oberen Betondeckung angeordnet ist und seine nicht mit Beton bedeckte Fläche einen Korrosionsschutz aufweist.