DE4409707A1 - Stütze aus Stahlbeton - Google Patents
Stütze aus StahlbetonInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Stütze aus Stahlbeton mit
einer Bewehrung, die mindestens eine äußere, nahe den
Seitenflächen angeordnete Bewehrungslage aufweist, die aus
Längsbewehrungsstäben und diese umschließenden
Bewehrungsbügeln besteht.
Als "Stütze" soll in diesem Zusammenhang jedes aus
Stahlbeton bestehende Druckglied im Bauwesen verstanden
werden, das im wesentlichen auf Druck beansprucht wird. In
den meisten Anwendungsfällen sind diese Stützen oder Wände
senkrecht angeordnet und tragen Lasten, wie Decken oder
andere Gebäudeteile.
Die Bewehrung derartiger Stützen besteht üblicherweise aus
einem Bewehrungskorb, der aus Längsbewehrungsstäben und
Bewehrungsbügeln besteht, die diese Längsbewehrungsstäbe
umschließen. Die Längsbewehrungsstäbe sind in einem durch
die notwendige Betonüberdeckung vorgegebenen Abstand
entlang den Seitenflächen der Stütze angeordnet.
Der Grenzzustand der Tragfähigkeit wird bei Stützen
entweder durch das Erreichen der Druckfestigkeit des Betons
und der Längsbewehrung, durch das seitliche
Ausknicken der Stütze oder durch das seitliche Ausknicken
der Längsbewehrung erreicht. Bei der Betrachtung des
Grenzzustandes ist nämlich davon auszugehen, daß sich die
Betonüberdeckung der Längsbewehrung abgelöst hat, so daß
die Längsbewehrung frei liegt und von Haus aus nicht mehr
gegen Knicken gesichert ist. Die notwendige
Knicksicherheit der Längsbewehrung und eine Verbesserung
der Duktilität des ansonsten spröden Betons kann durch
eine Umschnürung in Form von Bügelbewehrung erreicht
werden.
In Bereichen, die von den Längskanten der Stützen weiter
entfernt liegen, also insbesondere in einem mittleren
Bereich einer breiteren Seitenfläche, ist diese Wirkung
aber nur gering. Dort kann das seitliche Ausknicken der
auf Druck beanspruchten Längsbewehrung durch Zulagestäbe
der Bewehrung, wie S-Haken, verhindert oder zumindest
hinausgezögert werden. Diese Zulagestäbe, die sich quer
durch die gesamte Stütze erstrecken, um gegenüberliegende
Längsbewehrungsstäbe miteinander zu verbinden, stören aber
beim Einbringen des Betons. Derartige Stützen werden
üblicherweise stehend betoniert, wobei der Schlauch der
Betonpumpe von oben in den mittleren Bereich der Stütze
abgesenkt wird. Dieser Bereich muß daher frei von
Bewehrungsteilen sein. Deshalb würden Zuschlagstäbe
stören, die die gegenüberliegenden Bewehrungslagen
verbinden.
Um einen inneren Querschnittsbereich für das Einbringen
des Betons von Bewehrungsteilen freizuhalten, zugleich
aber dem Ausknicken von Längsbewehrungsstäben
entgegenzuwirken, ist es bekannt, Bewehrungsbügel
einzusetzen, die an den Ecken der Stütze diagonal
verlaufen. Das Anbringen dieser Bewehrungsbügel ist jedoch
verhältnismäßig aufwendig; außerdem wird auch damit die
gewünschte Bewehrungswirkung nur in den nahe an den Ecken
der Stütze liegenden Bereichen erreicht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stütze der eingangs
genannten Gattung so auszugestalten, daß unter
Beibehaltung eines freien Kernbereichs zum Einfüllen des
Betons eine wirksame Verankerung der Längsbewehrungsstäbe
gegen ein Ausknicken nach außen erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
äußere Bewehrungslage mindestens an zwei einander
gegenüberliegenden Seitenflächen des Stützenquerschnitts
mittels senkrecht zur jeweiligen Seitenfläche angeordneten
Kopfbolzendübeln in einem sich entlang der jeweiligen
Seitenfläche erstreckenden Schalenbereich der Stütze
verankert ist und daß die Kopfbolzendübel jeweils
mindestens an ihrem dem Stützeninneren zugekehrten Ende
einen verbreiterten Dübelkopf aufweisen.
Durch die Kopfbolzendübel wird ein durch die Länge dieser
Kopfbolzendübel bestimmter, entlang der jeweiligen
Seitenfläche liegender Schalenbereich des Betons zur
Rückverankerung der äußeren Bewehrungslage herangezogen.
Diese Rückverankerung reicht aus, einem seitlichen
Ausknicken der Längsbewehrungsstäbe in einem weiten Umfang
entgegenzuwirken, so daß die Tragfähigkeit der Stütze
wesentlich erhöht wird. Dabei bleibt aber der Kern der
Stütze frei von Bewehrungselementen, so daß dieser Kern
zum Einfüllen des Betons zur Verfügung steht.
Im Gegensatz zu den bekannten inneren Bewehrungslagen oder
Bewehrungsbügeln mit sich diagonal erstreckenden
Bügelschenkeln sind die Kopfbolzendübel zur
Rückverankerung der äußeren Bewehrungslage einfach und mit
geringem Arbeitsaufwand anzubringen.
Zweckmäßigerweise sind die Kopfbolzendübel in den allen
Seitenflächen der Stütze zugekehrten Schalenbereichen
angeordnet. Dadurch wird das Ausknicken der
Längsbewehrungsstäbe an allen Seitenflächen der Stütze
verhindert. Diese Anordnung ist besonders bei Stützen
zweckmäßig, die einen quadratischen oder nahezu
quadratischen Querschnitt haben.
Die mit Kopfbolzendübeln bewehrte Schaleneinfassung weist
im Vergleich zu den bekannten Bügeln auch eine erheblich
größere Biegesteifigkeit auf und ist bei rahmenartiger
Umschließung des Kerns auch dazu geeignet, die Duktilität
des Betons wesentlich zu verbessern. Die Kopfbolzendübel
übernehmen dabei auch die Funktion einer Schubbewehrung der
Schale und können hinsichtlich Anzahl und Anordnung
entsprechend bemessen werden. Durch Veränderung der
Eingriffslänge der Kopfbolzendübel in die Stütze läßt sich
eine entsprechende Veränderung der Schalendicke
herbeiführen. Bei gekrümmtem oder geknicktem Verlauf der
Schalenmittelfläche werden Umlenkkräfte der
Schalennormalkräfte erzeugt, die erfindungsgemäß zum
Stützenkern hin ausgerichtet werden können, um ein
Ausknicken der Schale als ganzes nach außen hin zu
verhindern.
Bei Stützen mit rechteckiger Querschnittsfläche ist in
Ausgestaltung des Erfindungsgedankens vorgesehen, daß die
Kopfbolzendübel nur in den den beiden breiteren
Seitenflächen der Stütze zugeordneten Schalenbereichen
angeordnet sind. In diesen breiteren Seitenflächen wirkt
sich die Umschnürung durch die Bewehrungsbügel weniger
aus, so daß dort eine erhöhte Gefahr des seitlichen
Ausknickens gegeben ist. Dagegen kann in vielen Fällen an
den schmaleren Seitenflächen auf eine gesonderte
Rückverankerung mittels der Kopfbolzendübel verzichtet
werden, weil dort noch eine ausreichende
Verankerungswirkung durch die Bewehrungsbügel gegeben ist.
Der verbreiterte Dübelkopf an dem dem Stützeninneren
zugekehrten Ende jedes Kopfbolzendübels ergibt eine
besonders wirksame Verankerung, uns zwar unabhängig davon,
ob eine innere Bewehrungslage im Bereich der inneren Enden
der Kopfbolzendübel vorgesehen wird.
An ihren äußeren Enden können die Kopfbolzendübel jeweils
ebenfalls einen verbreiterten Dübelkopf aufweisen, der die
Verankerung im Bereich der äußeren Bewehrungslage bewirkt.
Statt dessen ist es aber auch möglich, das der
Seitenfläche zugekehrte Ende des Kopfbolzendübels zu einem
einen Längsbewehrungsstab umgreifenden Haken zu biegen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, jeweils zwei
Kopfbolzendübel an ihren der Seitenfläche zugekehrten
Enden durch einen Bügelabschnitt zu einem U-förmigen Bügel
miteinander zu verbinden. Dadurch wird die Festlegung der
Kopfbolzendübel an der Bewehrung vereinfacht.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist vorgesehen, daß mehrere benachbarte
Kopfbolzendübel an ihren der Seitenfläche zugekehrten
Enden mit einem gemeinsamen, sich parallel zur
Seitenfläche erstreckenden Verbindungsstab verbunden sind,
der sich in Trägerlängsrichtung oder quer dazu erstrecken
kann. Der Verbindungsstab kann aus Rundmaterial bestehen
oder vorzugsweise als eine Leiste aus Flachmaterial
ausgeführt sein.
Mehrere benachbarte Kopfbolzendübel bilden auf diese Weise
eine bei der Herstellung der Bewehrung besonders einfach
zu handhabende Einheit. Außerdem werden die
Kopfbolzendübel durch den gemeinsamen Verbindungsstab in
ihrer vorgegebenen Lage gehalten, so daß sie auch beim
Einbringen des Betons diese Lage nicht ändern.
Eine weitere Abwandlung des Erfindungsgedankens besteht
darin, daß die Kopfbolzendübel von Haus aus auf die
Längsbewehrungsstäbe aufgeschweißt sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens
sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es
zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Stütze aus Stahlbeton
mit einer Rückverankerung der Längsbewehrungsstäbe durch
Kopfbolzendübel in zwei einander gegenüberliegenden
Seitenflächen,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine andere Stütze aus
Stahlbeton, die an ihren beiden breiteren Seitenflächen
eine zweite, innere Bewehrungslage aufweist, mit
unterschiedlichen Ausführungsbeispielen von
Kopfbolzendübeln,
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Stütze aus Stahlbeton
gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei ebenfalls
unterschiedliche Ausführungsbeispiele von Kopfbolzendübeln
verwendet werden,
Fig. 4 bis 10 vergrößerte Teil-Längsschnitte bei
unterschiedlichen Ausführungsformen der Kopfbolzendübel,
Fig. 11 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine
Stütze aus Stahlbeton,
Fig. 12 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine
andere Ausführungsform einer Stütze aus Stahlbeton und
Fig. 13 einen schematischen Längsschnitt durch eine
Stütze aus Stahlbeton zur Darstellung der sich durch die
Rückverankerung ergebenden Schalen.
Die in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte Stütze 1 mit
rechteckiger Querschnittsfläche aus Stahlbeton weist eine
Bewehrungslage 2 auf, die mit der notwendigen
Betonüberdeckung entlang der beiden breiteren
Seitenflächen 3 und der beiden schmaleren Seitenflächen 4
der Stütze 1 verläuft. Die Bewehrungslage 2 bildet einen
geschlossenen Käfig und besteht aus Längsbewehrungsstäben
5 und diese umschließenden Bewehrungsbügeln 6.
An den beiden einander gegenüberliegenden breiteren
Seitenflächen 3 ist die Bewehrungslage 2 mittels senkrecht
zu der jeweiligen Seitenfläche 3 angeordneten
Kopfbolzendübeln 6a in einem Schalenbereich 7 verankert,
der in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien angedeutet ist.
Die beiden Schalenbereiche 7 erstrecken sich entlang der
beiden Seitenflächen 3. Die Breite (Tiefe) der beiden
Schalenbereiche wird im wesentlichen durch die Länge der
Kopfbolzendübel 6a bestimmt. Man erkennt, daß zwischen den
beiden Schalenbereichen 7 der einander gegenüberliegenden
Seitenflächen 3 ein mittlerer Bereich 8 verbleibt, der den
Kern der Stütze bildet und der frei von
Bewehrungselementen ist. Dieser mittlere Bereich 8 steht
dazu zum Einfüllen des Betons zur Verfügung.
Beispielsweise kann in diesen mittleren Bereich 8 ein
Schlauch einer Betonpumpe abgesenkt werden, um die Stütze
1 stehend zu betonieren.
Wie in Fig. 1 dargestellt, sind die in regelmäßigen
Abständen, nämlich beispielsweise jeweils zwischen
benachbarten Längsbewehrungsstäben 5, angeordneten
Kopfbolzendübel 6a an ihren der Seitenfläche 3 zugekehrten
Enden mit einem gemeinsamen Verbindungsstab 9 verbunden,
der sich parallel zur Seitenfläche 3 erstreckt und bei dem
in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als eine
Leiste aus Flachmaterial ausgeführt ist, die sich quer zur
Stützenlängsrichtung erstreckt. Der gemeinsame
Verbindungsstab 9 dient einerseits dazu, eine tragende
Verbindung der Kopfbolzendübel 6a mit den
Längsbewehrungsstäben 5 der Bewehrungslage 2 herzustellen;
andererseits stellt der gemeinsame Verbindungsstab 9 eine
stabile Halterung für alle damit verbunden Kopfbolzendübel
6a dar.
In Fig. 6 ist ein Kopfbolzendübel 6a der in Fig. 1
verwendeten Art in einem Teil-Längsschnitt längs der Linie
VI-VI dargestellt. Jeder Kopfbolzendübel 6a weist an
seinem dem Stützeninneren zugekehrten Ende einen
verbreiterten Dübelkopf 10 auf, der vorzugsweise
tellerförmig ausgeführt ist und in einem flachen
Kegelstumpf in den Dübelschaft 11 übergeht. Diese flache
kegelstumpfförmige Ausführung bewirkt eine besonders
günstige Krafteinleitung in den umgebenden Beton. Bei
allen nachfolgend beschriebenen abgewandelten
Ausführungsformen der Kopfbolzendübel wird vorzugsweise
die gleiche Kopfform verwendet.
Die in Fig. 2 im Querschnitt gezeigte Stütze 1 hat
ebenfalls eine rechteckige Querschnittsfläche. Gleiche
Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1
bezeichnet.
Zusätzlich zu der schon vorher beschriebenen äußeren
Bewehrungslage 2 ist hierbei eine innere Bewehrungslage 12
an den beiden Seitenflächen 3 vorgesehen, die jeweils aus
Längsbewehrungsstäben 5 und Bügelabschnitten 6′ der
Bewehrungsbügel 6 bestehen.
Die äußere Bewehrungslage 2 wird in dem nach innen durch
die innere Bewehrungslage 12 begrenzten Schalenbereich 7
ebenfalls durch Kopfbolzendübel verankert, von denen in
Fig. 2 zur Erläuterung unterschiedliche Ausführungsformen
dargestellt sind. Die Kopfbolzendübel 6b weisen an beiden
Enden einen verbreiterten Dübelkopf 10 auf. Eine solche
Ausführungsform ist beispielsweise auch in Fig. 4
dargestellt.
Jeweils zwei Kopfbolzendübel 6c sind an ihren der
Seitenfläche 3 zugekehrten Enden durch einen
Bügelabschnitt 13 zu einem U-förmigen Bügel miteinander
verbunden, der in Fig. 8 in Einzelheiten gezeigt ist. Der
Bügelabschnitt 13 umgreift zwei Bewehrungsbügel 6.
Am Beispiel einer Stütze 1 mit quadratischem Querschnitt
ist in Fig. 3 gezeigt, daß die Kopfbolzendübel in den
allen Seitenflächen 14 zugeordneten Schalenbereichen 7
angeordnet sind.
Auch in Fig. 3 sind zur Erläuterung unterschiedliche
Ausführungsformen der Kopfbolzendübel gezeigt. Neben den
bereits beschriebenen Kopfbolzendübeln 6b mit Dübelköpfen
10 an beiden Enden und den durch einen Bügelabschnitt 13
miteinander verbundenen Kopfbolzendübeln 6c sind
Kopfbolzendübel 6a gezeigt, die mit einem gemeinsamen
Verbindungsstab 9 in Form einer Leiste verbunden sind.
Abweichend von dem Beispiel nach Fig. 1 erstrecken sich
hierbei die Verbindungsstäbe 9 jedoch in
Stützenlängsrichtung, wie in Einzelheiten in Fig. 9 in
einem Schnitt längs der Linie IX-IX in Fig. 3 zu erkennen
ist.
Kopfbolzendübel 6d in einer anderen Ausführungsform sind
an ihrem der Seitenfläche 14 zugekehrten Ende zu einem
einen Längsbewehrungsstab 5 umgreifenden Haken 15 gebogen.
Eine ähnliche Ausführung ist in Fig. 7 gezeigt, wobei der
Haken 15 hier jedoch einen Abschnitt des Bewehrungsbügels
6 umgreift.
Kopfbolzendübel 6e sind an ihren der Seitenfläche 14
zugekehrten Enden unmittelbar mit Längsbewehrungsstäben 5
verschweißt, die somit die gemeinsamen Verbindungsstäbe
für mehrere Kopfbolzendübel 6e bilden (Fig. 10).
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform von Kopfbolzendübeln 6f,
die mit einem gemeinsamen Stab 16 aus Rundmaterial als
Verbindungsstab verschweißt sind.
Bei der vereinfachten Darstellung einer Stütze 1 im
Längsschnitt in Fig. 11 sind die Längsbewehrungsstäbe und
die Bewehrungsbügel in der Darstellung weggelassen;
hierbei sind nur die jeweils eingelegten Kopfbolzendübel
6a angedeutet. Man erkennt, daß die Kopfbolzendübel 6a
jeweils in einem Bereich 17 an den beiden Enden der Stütze
1 derart im Winkel zur Stützenlängsrichtung angeordnet
sind, daß die jeweils inneren Enden der Kopfbolzendübel 6a
zum mittleren Bereich 18 der Stütze 1 hin geneigt sind. Im
mittleren Bereich 18, der in Fig. 11 verkürzt dargestellt
ist, sind die Kopfbolzendübel 6a senkrecht zur jeweiligen
Seitenfläche 3 gerichtet.
In einer entsprechend vereinfachten Darstellung eines
Längsschnitts einer Stütze 1 in Fig. 12 ist vereinfacht
angedeutet, daß die Kopfbolzendübel 6a im mittleren
Bereich 18 der Stütze 1 in gleichmäßiger Länge vorgesehen
sind, während sich die Länge der Kopfbolzendübel 6a in dem
einen Endbereich 17 der Stütze 1 zum Stützenende hin
stetig verringert. Abweichend davon ist am oberen Ende der
Stütze 1 nach Fig. 12 gezeigt, daß in diesem Bereich 17′
ausschließlich gleichmäßig kürzere Kopfbolzendübel 6a
verwendet werden.
Mit beiden alternativ beschriebenen Maßnahmen ergibt sich,
wie in Fig. 13 schematisch gezeigt, daß der durch die
Länge der Kopfbolzendübel 6a bestimmte, der Verankerung
dienende Schalenbereich 7 zu den beiden Enden der Stütze 1
hin schmaler wird. Die dadurch erreichte Vergrößerung der
Schalendicke im mittleren Bereich 18 der Stütze 1 erzeugt
bei einer Druckbeanspruchung zum Stützenkern hin wirkende
Umlenkkräfte. Die im Schalenbereich 7 der Stütze 1
liegende Stützenschale kann daher bei Druckbeanspruchung
nicht von der Stütze weg nach außen hin ausknicken,
sondern stützt sich in Querrichtung am Stützenkern ab.
Claims (14)
1. Stütze aus Stahlbeton mit einer Bewehrung, die
mindestens eine äußere, nahe den Seitenflächen angeordnete
Bewehrungslage aufweist, die aus Längsbewehrungsstäben und
diese umschließenden Bewehrungsbügeln besteht, dadurch
gekennzeichnet, daß die äußere Bewehrungslage (2)
mindestens an zwei einander gegenüberliegenden
Seitenflächen (3; 14) des Stützenquerschnitts mittels
senkrecht zur jeweiligen Seitenfläche (3; 14) angeordneten
Kopfbolzendübel (6a-f) in einem sich entlang der
jeweiligen Seitenfläche (3; 14) erstreckenden
Schalenbereich (7) der Stütze verankert ist und daß die
Kopfbolzendübel (6a-f) jeweils mindestens an ihrem dem
Stützeninneren zugekehrten Ende einen verbreiterten
Dübelkopf (10) aufweisen.
2. Stütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kopfbolzendübel (6a-f) in den allen Seitenflächen (14)
der Stütze zugekehrten Schalenbereichen (7) angeordnet
sind.
3. Stütze nach Anspruch 1 mit rechteckiger
Querschnittsfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kopfbolzendübel (6a-f) nur in den den beiden breiteren
Seitenflächen (3) der Stütze zugeordneten Schalenbereichen
(7) angeordnet sind.
4. Stütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kopfbolzendübel (6b) an beiden Enden einen
verbreiterten Dübelkopf (10) aufweisen.
5. Stütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das der Seitenfläche (14) zugekehrte Ende des
Kopfbolzendübels (6d) zu einem einen Längsbewehrungsstab
(5) umgreifenden Haken (15) gebogen ist.
6. Stütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
jeweils zwei Kopfbolzendübel (6c) an ihren der
Seitenfläche (3; 14) zugekehrten Enden durch einen
Bügelabschnitt (13) zu einem U-förmigen Bügel miteinander
verbunden sind.
7. Stütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere benachbarte Kopfbolzendübel (6a, 6f) an ihrem der
Seitenfläche (3; 14) zugekehrten Ende mit einem
gemeinsamen, sich parallel zur Seitenfläche (3; 14)
erstreckenden Verbindungsstab (9) verbunden sind.
8. Stütze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
sich der Verbindungsstab (9) in Stützenlängsrichtung
erstreckt.
9. Stütze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
sich der Verbindungsstab quer zur Stützenlängsrichtung
erstreckt.
10. Stütze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Verbindungsstab (9) ein Stab (16) aus Rundmaterial
ist.
11. Stütze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Verbindungsstab (9) eine Leiste aus Flachmaterial ist.
12. Stütze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Verbindungsstab von einem der Längsbewehrungsstäbe (5)
gebildet wird.
13. Stütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kopfbolzendübel (6a-f) jeweils in einem Bereich (17)
am Ende der Stütze derart im Winkel zur
Stützenlängsrichtung angeordnet sind, daß die jeweils
inneren Enden der Kopfbolzendübel (6a-f) zum mittleren
Bereich (18) der Stütze hin geneigt sind.
14. Stütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der durch die Länge der Kopfbolzendübel (6a) bestimmte,
der Verankerung dienende Schalenbereich (7) zu den beiden
Enden der Stütze hin schmaler wird.
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