EP1387910B1

EP1387910B1 - Verbindungselement und verfahren zum verbinden eines betonfertigteils mit einem gebäudeabschnitt

Info

Publication number: EP1387910B1
Application number: EP02748706A
Authority: EP
Inventors: Christoph Neef
Original assignee: Pfeifer Holding GmbH and Co KG
Current assignee: Pfeifer Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2022-05-16
Also published as: ES2318026T3; ATE421006T1; PL209884B1; PL366895A1; DK1387910T3; DE50213219D1; EP1387910A1; WO2003006758A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement, das in ein Betonfertigteil eingießbar ist und der Verbindung eines Betonfertigteils mit einem Gebäudeabschnitt, insbesondere einem weiteren Betonfertigteil dient, sowie ein Betonfertigteil mit einem derartigen Verbindungselement. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Abdeckung, die an dem Verbindungselement befestigbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden eines Betonfertigteils mit einem Gebäudeabschnitt.
Im Stahlbetonbau ist es üblich, tragende Stahlbetonkonstruktionen aus einzelnen Betonfertigteilen zusammenzusetzen. Hierbei müssen zum einen die einzelnen Betonfertigteile durch geeignete Bewehrungen derart ausgeführt werden, dass sie den Anforderungen hinsichtlich der Festigkeit genügen. Ferner müssen Kräfte zwischen einzelnen Betonfertigteilen übertragen werden. Dies erfolgt im wesentlichen durch Verbindungselemente, die zum einen einen Abschnitt für die Verbindung mit einem weiteren Betonfertigteil und zum anderen einen oder mehrere Betonstähle aufweisen, die der Übertragung der Kräfte aus dem Betonfertigteil in den Verbindungsabschnitt und damit zu dem angrenzenden Betonfertigteil dienen.

Stand der Technik

Als Vorbenutzungsgegenstände sind auf dem Markt sogenannte Stützenfüße bekannt, die bei vorgefertigtem Stahlbetonstützen in den Fuß einer Stütze einbetoniert sind. Der Stützenfuß weist als Verbindungsabschnitt im wesentlichen eine Platte auf, die mit einer Öffnung versehen ist. Durch die Öffnung kann mittels eines Bolzens eine Verbindung mit einer Hülse mit Innengewinde erfolgen, die in demjenigen Betonfertigteil ausgebildet ist, an das die Stütze anzubringen ist. Durch eine geeignete Aussparung in dem Beton der Stütze ist der Bereich oberhalb der Öffnung in der Platte derart zugänglich, dass der Verankerungsbolzen festgezogen werden kann. Ein Ausgleich von unvermeidbaren Toleranzen kann durch eine exzentrische Anordnung der Öffnung sowie durch eine etwas vergrößerte Ausbildung der Öffnung erfolgen. Durch derartige Verbindungselemente, die als Stützenfüße bezeichnet werden, können lediglich Zugkräfte übertragen werden, die in Richtung der Stütze wirken. Für die Übertragung von Querkräften kann eine derartige Verbindung nicht herangezogen werden.
Darüber hinaus sind für die Verbindung zwischen einer als Betonfertigteil vorgesehenen Wand und einem Gebäudeabschnitt, beispielsweise dem Fundament oder einer Deckenplatte als Vorbenutzungsgegenstände sogenannte Wandschuhe bekannt, die ebenso gestaltet sind, wie die vorangehend beschriebenen Stützenfüße. Über eine vergleichsweise dicke und deshalb schwere Grundplatte, die mittels eines Verankerungsbolzens mit dem Fundament oder der Deckenplatte verbunden wird, können Zugkräfte aus der Wand in den Gebäudeabschnitt, an den die Wand angebracht ist, eingeleitet werden.
Im Hochbau treten beispielsweise infolge des Winddruckes auch horizontale Beanspruchungen auf, die über Querkräfte in Wand- und Stützenbauteilen in das Fundament abgeleitet werden müssen. Für die Einleitung derartiger Querkräfte von Wänden oder Stützen in das Fundament oder eine an die jeweilige Wand angrenzende Deckenplatte eignen die beschriebenen Stützenfüße jedoch nicht. Für die Auslegung im Hinblick auf die Übertragung von Querkräften ist nämlich die Kraftübertragung in Querrichtung zwischen dem Kopf des Verankerungsbolzens und der Grundplatte nicht ausreichend. Ferner kann, wie oben ausgeführt, die Öffnung in der Grundplatte nicht derart passgenau gestaltet werden, dass die Zusammenwirkung mit dem einzuschraubenden Verankerungsbolzen für die Übertragung von Querkräften herangezogen werden kann, da in diesem Bereich unvermeidbare Toleranzen ausgeglichen werden müssen. Zusätzlich besteht bei den bekannten Wandschuhen stets das Problem, dass der Ausgleich von Toleranzen nur in begrenztem Umfang möglich ist.
Weiterhin offenbart die AT 374 531 eine Verankerungskonstruktion, die in ein Fundament einbetoniert wird, um ein Bauteil an dem Fundament zu verankern. Obgleich die Verankerungskonstruktion Querkrafteinleitung in das Fundament, ähnlich wie ein einbetonierter Stab, ermöglicht, offenbart die Druckschrift jedoch nur dann eine Querkraftübertragung zwischen Fundament und Bauteil, wenn das anzuschließende Bauteil aus Stahl ausgeführt wird und ein Querkraftzahn, z.B. ein Rohrstück, angeschweißt wird. Damit besitzt die Verankerungskonstruktion einen komplizierten Aufbau mit einer hohen Anzahl an Teilen und Schweißverbindungen.
Weiterhin offenbart die US 2,280,080 ein Verbindungselement, das in Stahlbetonteile einbetoniert wird und eine längliche Öffnung besitzt, in der eine Befestigungsschraube mit einer Mutter, die in das Verbindungselement eingreift, verschiebbar ist. Die Verankerung des Verbindungselements im Beton erfolgt primär durch die Form des Verbindungselements selbst sowie durch zusätzlich in Querrichtung (parallel zur Betonoberfläche) eingeschobene Bewehrungsstäbe. Schließlich offenbart die EP 0 779 309 A1 ein Verbindungs- bzw. Verankerungselement aus Kunststoff. Das Verankerungselement umfasst eine Y-förmige Hohlschiene, in die eine V-förmige Mutter eingesetzt wird, um in diese einen Verankerungsstab einzuschrauben. Ferner weist das Verankerungselement Aufnahmen auf, in welche Bewehrungsstäbe lose eingelegt werden können, wobei sich die Hohlschiene im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Stahlbetonbauteils, in welches es eingebaut wird, erstreckt.

Darstellung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbindungselement für Betonfertigteile zu schaffen, das gegenüber dem Stand der Technik einen vereinfachten Aufbau ' und eine verbesserte Querkraftübertragung aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden eines Betonfertigteils mit einem Gebäudeabschnitt bereitzustellen, das einfach durchzuführen ist und die Übertragung von Querkräften zwischen einem Betonfertigteil und einem Gebäudeabschnitt verbessert.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch das Verbindungselement gemäß Anspruch 1 sowie das Verfahren zum Verbinden eines Betonfertigteils mit einem Gebäudeabschnitt gemäß Anspruch 17.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, ein Verbindungselement zu schaffen, das unmittelbar, d. h. ohne eine größere Anzahl an Bauelementen, eine querkraftsteife Verbindung zwischen Beton bzw. Bewehrung des Fertigteils und einem Gebäudeabschnitt ermöglicht.
Demzufolge ist das erfindungsgemäße Verbindungselement in ein erstes Betonfertigteil eingießbar und dient hierdurch der Verbindung des ersten Betonfertigteils mit einem Gebäudeabschnitt, insbesondere einem zweiten Betonfertigteil, in einer Verbindungsrichtung, in der Zugkräfte übertragen sind und senkrecht zu der Querkräfte übertragbar sind. Diese Verbindung wird beispielsweise durch das Festziehen eines Verankerungsbolzens in der Verbindungsrichtung ausgebildet, in der nach dem Festziehen Zugkräfte übertragbar sind. Erfindungsgemäß weist das Verbindungselement zumindest ein sich weitgehend in Verbindungsrichtung erstreckendes Element auf, das einen sich in Verbindungsrichtung erstreckenden, in Verbindungsrichtung offenen, seitlich offenen oder geschlossenen Raum definiert. Dieses Element wird für die Ausbildung der Verbindung mit einem weiteren Gebäudeabschnitt herangezogen. Hierdurch unterscheiden sich das oder die Elemente, die den beschriebenen Raum definieren, von gehäuseartigen Elementen, die im Stand der Technik dafür bekannt sind, beim Eingießen eines Verbindungselements in einem Betonfertigteil einen Montageraum in der Umgebung des Verbindungselements freizuhalten. Vielmehr wird mittels des zumindest einen beschriebenen Elements, das sich in der Verbindungsrichtung erstreckt, die Verbindung mit einem zweiten Betonfertigteil oder einem sonstigen Gebäudeabschnitt unmittelbar ausgebildet, beispielsweise indem auf einen oberen Rand dieses Elements eine Ankerplatte aufgelegt wird, an der ein Verankerungsbolzen derart festgezogen wird, dass die Verbindung mit einem weiteren Gebäudeabschnitt erfolgt. Ferner ist zumindest ein an dem Verbindungselement fest angebrachter, insbesondere angeschweißter Betonstahl zur Verankerung der Verbindungskräfte in dem Fertigteil vorgesehen.
Die mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Verbindungselement erreichten Vorteile bestehend insbesondere darin, dass das sich in Längsrichtung erstreckende Element unmittelbar zum Herstellen der Verbindung herangezogen wird, indem beispielsweise eine Ankerplatte unmittelbar auf dieses Element aufgelegt wird. Hierdurch kann auf angeschweißte Querstreben, Barren oder dergleichen verzichtet werden.
Zu dem sich weitgehend in Verbindungsrichtung erstreckenden Element sei angemerkt, dass es auf vielfältige Weise ausgebildet sein kann. Beispielsweise können zwei weitgehend gerade und eben ausgebildete Platten derart, beispielsweise parallel zueinander, in dem erfindungsgemäßen Verbindungselement vorgesehen sein, dass zwischen den Platten ein Raum definiert wird, der seitlich offen ist, jedoch in der nachfolgend beschriebenen Weise vorteilhaft genutzt werden kann. Ferner kann ein Abschnitt eines L-, V- oder U-Profils als das sich in Verbindungsrichtung erstreckende Element vorgesehen sein. Bevorzugt ist das Element jedenfalls mit Quadratrohr- oder Rechteckform als Hohlprofil vorgesehen. Da diese Ausführungsform derzeit bevorzugt wird, wird nachfolgend insbesondere auf die Verwendung eines Hohlprofils Bezug genommen, an dem der oder die Betonstähle unmittelbar angebracht sind. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, sondern dass sich eine beliebige Gestaltung des sich weitgehend in Verbindungsrichtung erstreckenden Elements anbietet, mittels derer zum einen die nachfolgend beschriebenen Wirkungen des dadurch ausgebildeten Raumes und die vorteilhaften Ausgleichsmöglichkeiten hinsichtlich von Toleranzen genutzt werden können.
Die Verwendung des sich weitgehend in Verbindungsrichtung erstreckenden Elements, insbesondere eines Hohlprofils bietet im Hinblick auf die Ausgleichbarkeit von Toleranzen den wesentlichen Vorteil, dass die Öffnung des Hohlprofils gewissermaßen denjenigen Bereich darstellt, innerhalb dessen Toleranzen ausgeglichen werden können. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verbindungselement nämlich mit einem Verankerungsbolzen und einer Ankerplatte kombiniert, die eine geeignete Größe dafür aufweist, dass sie an der oberen Öffnung des Hohlprofils quer über die Öffnung gelegt wird und auf den Rändern des Profils aufliegt. Auf der Ankerplatte liegt der Kopf eines Verankerungsbolzens oder eine Mutter sowie ggf. eine optional vorgesehene Unterlegscheibe auf. Der Verankerungsbolzen erstreckt sich durch eine Öffnung in der Ankerplatte in die Hülse desjenigen Gebäudeabschnitts, beispielsweise des Fundaments oder einer Deckenplatte, mit dem das mit dem erfindungsgemäßen Verbindungselement versehene Betonfertigteil verbunden werden soll. Der Verankerungsbolzen kann auch Bestandteil eines anders ausgebildeten Ankers im ersten Bauteil sein, wie beispielsweise einer Schweißkonstruktion. Es ist ersichtlich, dass durch den vergleichsweise großen Öffnungsbereich des erfindungsgemäß vorgesehene Hohlprofils eine vergleichsweise umfangreiche Bewegbarkeit des damit versehenen Betonfertigteils bezüglich desjenigen Teils, mit dem dieses zu verbinden ist, sowie bezüglich dessen eingegossener Hülsen und dementsprechend bezüglich des darin eingeschraubten Verankerungsbolzens und der Ankerplatte gegeben ist.
Darüber hinaus können gewissermaßen entlang der Mantellinien des erfindungsgemäß vorgesehenen Hohlprofils die Betonstähle über eine beträchtliche Länge, nämlich die Länge des Hohlprofils angeschweißt werden, so dass hier eine zuverlässige Verbindung gewährleistet werden kann. Insbesondere sind an dem erfindungsgemäßen Verbindungselement auch nach dessen Eingießen in ein Betonfertigteil keinerlei zusätzliche Schweißarbeiten erforderlich. Es sei noch erwähnt, dass das erfindungsgemäße Hohlprofil vergleichsweise dünnwandig gestaltet werden kann, und somit zu einer Materialeinsparung und kostengünstigeren Ausführung führt als die im Stand der Technik bekannten, vergleichsweise dicken Grundplatten. Insbesondere wird derzeit für das Hohlprofil eine Wanddicke von etwa 8 mm bevorzugt.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verbindungselements sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Wie erwähnt, wird für das sich in Verbindungsrichtung erstreckende Element ein Hohlprofil bevorzugt, mit dem vorzugsweise zumindest ein sich in axialer Richtung des Hohlprofils erstreckender Betonstahl verbunden ist. Unter axialer Richtung des Hohlprofils wird diejenige Richtung verstanden, in der sich der Hohlraum des Hohlprofils erstreckt. In dieser Richtung ist zumindest ein Betonstahl an das Hohlprofil angebracht, bevorzugt mit diesem verschweißt. Mit anderen Worten erstreckt sich im endgültigen Einbauzustand in dem Fall, dass das erfindungsgemäße Verbindungselement in einem als Wand vorgesehen Betonfertigteil eingegossen ist, der Betonstahl ebenso wie der vorgesehene Abschnitt eines Hohlprofils in vertikaler Richtung. Das Hohlprofil ist dementsprechend bevorzugt an seiner Ober- und Unterseite offen und an seinen Seiten durch die entsprechenden Wandabschnitte des Hohlprofils geschlossen.
Wenngleich die Querschnittsform des Hohlprofils, das für das erfindungsgemäße Verbindungselement vorgesehen ist, frei wählbar ist, wird ein Hohlprofil mit einem rechteckigen Querschnitt bevorzugt. Ferner wird bevorzugt, dass an sämtlichen vier Ecken des rechteckigen Hohlprofils Betonstähle vorgesehen sind. Diese Ausführungsform hat sich für sämtliche Anwendungsfälle als ausreichend stabil erwiesen. Bei den Betonstählen kann es sich um vier einzelne, gerade Stäbe handeln. Alternativ können die vier Betonstähle paarweise zu zwei vorzugsweise einstückigen, U-förmigen Bügeln zusammengefasst sein, die mit den geraden Schenkeln an dem Hohlprofil angeschweißt werden. Auch einzelne Betonstähle mit Haken oder Endankern sind möglich. Denkbar sind auch jegliche zur Verankerung dienende Längsstäbe aus Stahl, glatt, gerippt oder mit Gewinde versehen, die einen Verankerungsmechanismus bilden können.
Das Verbindungselement ist besonders gut für den Einsatz in Binder- oder Balkenfertigteilen geeignet, wenn das sich in der Verbindungsrichtung erstreckende Element einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt besitzt. Hierdurch wird ermöglicht, dass das Fertigteil durch die seitliche Öffnung des U-förmigen Elementes hindurch unmittelbar auf den Gebäudeabschnitt, beispielweise eine Konsole oder einen Stützenkopf, aufgelegt werden kann, so dass kein horizontales Einfädeln oder Zusammenstecken der zu verbindenden Bauteile erforderlich ist. Gleichzeitig wird hierdurch eine sichere Übertragbarkeit von Querkräften, die in Binder- oder Balkenfertigteilen gegenüber Normalkräften dominieren, erreicht.
Ein besonders einfach und wirtschaftlich herstellbares Verbindungselement erhält man, wenn das sich in der Verbindungsrichtung erstreckende Element durch zwei Einzelelemente mit jeweils L-förmigem Querschnitt gebildet ist, die bevorzugt zu einem rechteckigen Hohlprofil verbunden sind, wobei im Bereich der Verbindung bevorzugt Betonstähle angeordnet sind. Hierdurch wird eine sehr steife Verbindung erzielt, wobei die Betonstähle gleichzeitig als Verbindungsstäbe des sich in der Längsrichtung erstreckenden Elementes dienen.
Insbesondere bei überwiegender Längs- bzw. Normalkraftübertragung in dem zu verbindenden Fertigteil ist es besonders vorteilhaft, den oder die Betonstähle symmetrisch zu mindestens einer Achse, insbesondere den Hauptachsen des sich in der Verbindungsrichtung erstreckenden Elementes anzuordnen. Hierdurch wird eine gleichmäßige Verteilung der Beanspruchungen gewährleisten, und Kipp- bzw. Horizontalkräfte) werden vermieden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es bevorzugt, dass der oder die Betonstähle gegenüber dem äußeren Umfang des sich in der Verbindungsrichtung erstreckenden Elementes nach innen versetzt angeordnet sind. Auf diese Weise wird der Platzbedarf für das Verbindungselement in dem Fertigteil reduziert, was insbesondere in schmalen oder hochbewehrten Bauteilen vorteilhaft ist und das Einbringen des Beton am Bauteilrand erleichtert. Die Krafteinleitung erfolgt somit weniger randnah, was im Beton ein günstigeres Tragverhalten ergibt.
Wie vorstehend ausgeführt, kann das erfindungsgemäße Verbindungselement zwar ohne einen damit unmittelbar kombinierten Verankerungsbolzen und einer Ankerplatte vorgesehen sein. In diesem Fall müsste es spätestens bei der Verbindung mit einem weiteren Betonfertigteil oder einem sonstigen Gebäudeabschnitt mit einem geeigneten Verankerungsbolzen und einer Ankerplatte kombiniert werden. Es wird jedoch erfindungsgemäß bevorzugt, dass eine Kombination aus dem erfindungsgemäßen Verbindungselement, einem Verankerungsbolzen, ggf. ergänzt durch eine Mutter, einer Ankerplatte sowie optional einer Unterlegscheibe vorgesehen wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können mehrere Verbindungselemente vorteilhaft miteinander kombiniert werden, indem diese durch einen oder mehrere Betonstahlbügel miteinander verbunden werden. Hierdurch erhält man eine Einheit, die einfach und kostengünstig herstellbar ist und ein geringes Gewicht sowie einen geringen Platzbedarf aufweist. Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Kombination eine gleichmäßige Verteilung der Verbindungs- und Verankerungskräfte, was ins besondere bei Bauteilen mit größeren Querschnitten oder hohen Beanspruchungen vorteilhaft ist. Gleichzeitig können mit einer einzelnen, leichten Einheit größere Bauteilbereiche abgedeckt werden. Um eine ausrechende Steifigkeit der aus mehreren erfindungsgemäßen Verbindungselementen gebildeten Einheit zu gewährleisten, sind die verbindenden Betonstahlbügel bevorzugt an den sich in der Längsrichtung erstreckenden Elementen fest angebracht, insbesondere angeschweißt. Aber auch zunächst lose um die Elemente angeordnete Bügel 34 stabilisieren den Mechanismus im erhärteten Beton vorteilhaft. Abtriebskräfte aus exzentrischer Krafteinleitung durch das Verbindungselement 10 selbst werden sowohl durch lose als auch angeschweißte Bügel aufgenommen.
Darüber hinaus trägt der Einsatz einer durch mehrere Verbindungselemente gebildeten Einheit auch zu der Tragfähigkeit des Fertigteils selbst bei, insbesondere wenn die Elemente gemäß einer Weiterbildung der Erfindung durch die verbindenden Betonstahlbügel umschlossen sind. Hierdurch wird eine Umschnürungswirkung des Bauteilquerschnitts erzielt, die insbesondere in hoch beanspruchten Verbindungsbereichen häufig erforderlich ist.
Des weiteren betrifft die Erfindung ein Betonfertigteil mit zumindest einem Verbindungselement in einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen. Hierdurch können die für das Verbindungselement beschriebenen Vorteile auch für ein Betonfertigteil, das unmittelbar damit versehen ist, genutzt werden. Ferner ergeben sich die erfindungsgemäßen Vorteile auch für eine Verbindung zwischen einem Betonfertigteil, das zumindest ein erfindungsgemäßes Verbindungselement aufweist, und einem sonstigen Abschnitt eines Gebäudes.
Das erfindungsgemäße Verbindungselement erweist sich nicht nur im Hinblick auf die Einfachheit der Konstruktion oder die Ausgleichbarkeit von Toleranzen, sondern auch hinsichtlich der Übertragbarkeit von Querkräften als vorteilhaft. Dadurch, dass das Hohlprofil eine gewisse Erstreckung in Verbindungsrichtung oder axialer Richtung aufweist, kann der Verankerungsbolzen als Querkraftdorn genutzt werden und kann hierzu entsprechend ausgelegt werden. Die Möglichkeit, den Verankerungsbolzen als Querkraftdorn zu nutzen, besteht dadurch, dass der Hohlraum des Hohlprofils und/oder ein in der Umgebung des in ein Betonfertigteil eingebauten Verbindungselementes vorgesehener Montagehohlraum erfindungsgemäß mit Beton, insbesondere schnell härtenden Vergussbeton gefüllt wird. Hierdurch kann das Zusammenwirken von Beton und Verankerungselement bzw. -bolzen für die Übertragung von Querkräften herangezogen werden. Eine Überprüfung der hierfür erforderlichen Festigkeitseigenschaften hat bereits zu einem positiven Ergebnis geführt. Diese erstmals für Verbindungselemente, die für die Verbindung zwischen Betonfertigteilen und Gebäudeabschnitten vorgesehen sind, gegebene Möglichkeit führt zu wesentlichen Vorteilen in der Baukonstruktion, da die Verbindungen zwischen diesen Bauteilen für die Übertragung von Querkräften genutzt werden können, und dementsprechend für die Auslegung im Hinblick auf die Abtragung von Horizontal- oder Querkräften bis in das Fundament genutzt werden können.
Um ein vollständiges, sauberes und dichtes Verfüllen der genannten Hohlräume mit Beton zu gewährleisten, stellt eine weitere Zielrichtung eine Abdeckung bereit, die eine Einfüllöffnung zum Einfüllen von Beton aufweist und bevorzugt an dem Verbindungselement derart befestigbar ist, dass der dadurch abgedeckte Hohlraum mit Beton vergießbar ist. Hierbei ist zu beachten, dass der flüssig eingegossene Beton einen gewissen Druck auf die angebrachte Abdeckung aufbringt, so dass erfindungsgemäß durch geeignete Maßnahmen, die im Folgenden noch detailliert beschrieben sind, sicherzustellen ist, dass die Abdeckung zuverlässig an dem Betonfertigteil verbleibt, und der Hohlraum sicher vergossen werden kann.
Obgleich die erfindungsgemäße Abdeckung bevorzugt in Kombination mit einem Verbindungselement und/oder einem Betonfertigteil eingesetzt wird, stellt die Abdeckung ein eigenständiges Bauteil dar, das in dem deutschen Gebrauchsmuster Nr. 201 08 341.8 als Prioritätsdokument dieser Anmeldung beschrieben und prinzipiell auch in anderen Gebieten einsetzbar ist.
Durch die erfindungsgemäße Abdeckung kann in einfacher Weise der Montagehohlraum oberhalb sowie der in dem sich in Verbindungsrichtung erstreckenden Element des Verbindungselements vorgesehene Raum nach der Verbindung des Betonfertigteils mit einem Gebäudeabschnitt derart vergossen werden, dass die Verbindung für die Übertragung von Querkräften herangezogen werden kann. Der Verguss wirkt gleichzeitig als Korrosionsschutz.
Das Abdeckblech oder das Schalungselement ist in vorteilhafter Weise an dem Verbindungselement befestigbar. Hierdurch wird erreicht, dass zum dichten Anliegen der Abdeckung an der Oberfläche des Bauteils im Bereich des zu vergießenden Hohlraumes keine zusätzlichen, insbesondere externen Haltevorrichtungen, wie beispielsweise Nägel, Dübel, Querträger oder sonstige Verankerungselemente erforderlich sind. Auf diese Weise werden Zeit- und Arbeitsaufwand sowie Kosten für das Anbringen und sichere Halten der Abdeckung minimiert.
Erfindungsgemäß ist die Abdeckung für ein besonders einfaches und sauberes Vergießen des Montagehohlraums gestaltet, indem sie zumindest eine definierte Einfüllöffnung aufweist. Dies ist im Gegensatz zu der bisher praktizierten Vorgehensweise zu sehen, bei der üblicherweise ein Montagehohlraum durch ein Brett oder ähnliches verschalt wurde, wobei durch die geeignete Anordnung des Brettes sichergestellt wurde, dass Beton in den Montagehohlraum gegossen werden konnte. Demgegenüber vereinfacht die erfindungsgemäße Abdeckung das Vergießen des Montagehohlraums erheblich, indem diese in beliebiger Weise, den Hohlraum abdeckend, an dem Betonfertigteil anbringbar ist, und durch die definierte Einfüllöffnung stets die Möglichkeit gegeben ist, Beton zum Vergießen des Montagehohlraums einzufüllen. Die erfindungsgemäße Abdeckung ist beliebig oft wiederverwendbar und erleichtert die saubere Ausbildung von Betonfertigteilen und deren Verbindungen miteinander. Alternativ kann die Abdeckung auch an dem nunmehr mit festem Beton gefüllten Hohlraum verbleiben.
Um das Einfüllen des Vergussbetons in den Montagehohlraum, der durch die erfindungsgemäße Abdeckung abgedeckt ist, weiter zu erleichtern, wird bevorzugt, dass die Abdeckung zusätzlich eine Einfülltülle oder einen Einfüllschnabel aufweist, an der/dem die Einfüllöffnung ausgebildet ist.
Zur Befestigung der Abdeckung an dem Betonfertigteil bzw. an dem Verbindungselement desselben hat es sich als vorteilhaft erwiesen, in der Abdeckung zumindest eine Befestigungsöffnung vorzusehen, die mit verschiedensten, nachfolgend genauer erläuterten Befestigungseinrichtungen zusammenwirken kann.
Beispielsweise kann eine zuverlässige und einfache Befestigung der erfindungsgemäßen Abdeckung durch zumindest ein band- oder streifenförmiges Element erfolgen, das beispielsweise mit einem Abschnitt eines in einem Betonfertigteil vorgesehenen Verbindungselements zusammenwirken kann. Bei dem band- oder streifenförmigen Element kann es sich um einen Kabelbinder, einen Draht oder einen Blechstreifen handeln. Diese erstrecken sich von einem geeigneten Element in dem Montagehohlraum durch eine Öffnung in der Abdeckung und können an der Außenseite der Abdeckung derart festgezogen oder abgebogen werden, dass die Abdeckung sicher an dem Betonfertigteil befestigt ist. Es sei angemerkt, dass diejenige Ausführungsform, bei der ein Kabelbinder vorgesehen ist, derzeit besonders bevorzugt wird.
Dies kann in besonders einfacher Art und Weise auch durch diejenige bevorzugte Ausführungsform gewährleistet werden, bei der die Abdeckung zumindest einen beispielsweise doppelseitig haftenden Klebestreifen aufweist, mittels dessen die Abdeckung in der Umgebung des Montagehohlraums befestigbar ist.
Ferner haben sich bei Versuchen besonders günstige Eigenschaften dadurch herausgestellt, dass die Abdeckung zumindest eine federnde Klammer oder einen Clip aufweist, mit welcher/welchem die Abdeckung an dem Innenrand des Montagehohlraums festklemmbar ist.
Wenngleich die erfindungsgemäße Abdeckung grundsätzlich von einem Verbindungselement, das in ein Betonfertigteil eingießbar ist, unabhängig zu sehen ist, wird bevorzugt, dieses in Kombination mit einem derartigen Verbindungselement vorzusehen.
Dabei kann eine besonders zuverlässige Befestigung der Abdeckung dadurch erfolgen, dass an dem Verbindungselement ein Befestigungsabschnitt in Form eines Gewindes vorgesehen ist. Dieses kann beispielsweise in einer Ankerplatte des Verbindungselements vorgesehen sein, oder an einem oder mehreren zur Bewehrung an dem Verbindungselement vorgesehenen Betonstählen kann eine Mutter angeschweißt sein. In das oder die Gewinde können eine oder mehrere Schrauben derart eingedreht werden, dass die Abdeckung sicher befestigt ist.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Abdeckung grundsätzlich unabhängig von einem Betonfertigteil vorgesehen werden, und sie kann mehrfach verwendet werden, um die Montagehohlräume mehrerer Betonfertigteile nacheinander mit Beton befüllbar zu machen. Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Abdeckung jedoch in Kombination mit einem Betonfertigteil vorgesehen, was den Vorteil bietet, dass die Abdeckung hinsichtlich ihrer Abmessungen an die Abmessungen des Montagehohlraums eines speziellen Betonfertigteils angepasst werden kann, um stets eine zuverlässige Wirkungsweise zu garantieren.
Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verbinden eines Betonfertigteils mit einem Gebäudeabschnitt gemäß Anspruch 17 bereitgestellt. Durch das verfahrensgemäße Festsetzen des Verankerungsbolzens senkrecht zu seiner Achse gegenüber dem sich in der Verbindungsrichtung erstreckenden Element wird erreicht, dass eine gezielte Querkraftübertragung zwischen dem Betonfertigteil und dem Gebäudeabschnitt stattfinden kann. Gleichzeitig zeichnet sich das Verfahren durch vergleichsweise einfache Verfahrensschritte aus.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Festsetzen des Verankerungsbolzens durch Verfüllen eines in dem Betonfertigteil durch das sich in Verbindungsrichtung erstreckende Element definierten Hohlraumes und/oder eines in der Umgebung des Verbindungselementes-vorgesehenen Montagehohlraumes mit Beton. Hierdurch wird eine besonders steife und schlupfarme Querkraftverbindung erzielt. Gleichzeitig wird durch das Verfüllen ein Korrosionsschutz der Stahl- bzw. Bewehrungsbauteile sichergestellt.
Darüber hinaus kann besteht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, das Festsetzen des Verankerungsbolzens durch Halteelemente, bevorzugt Keile und/oder Stellschrauben vorzunehmen. Auf diese Weise kann mit einfachen Mitteln eine stabile, unter Umständen jedoch auch wieder lösbare Verbindung hergestellt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaft in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements;
Fig. 2: eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Verbindungselements in einer alternativen Ausführungsform;
Fig. 3: einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Verbindungselement gemäß Fig. 1;
Fig. 4: eine perspektivische Ansicht zweier miteinander verbundener Betonfertigteile mit dem erfindungsgemäßen Verbindungselement im eingebauten Zustand;
Fig. 5 bis Fig. 10: jeweils eine Seitenansicht (a) und einen Querschnitt (b) durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements sowie einer Kombination der jeweiligen Verbindungselemente, die in eine Stahlbeton-Fertigteilstütze eingebaut sind;
Fig. 11 und Fig. 12: jeweils eine Seitenansicht (a) und einen Querschnitt (b) von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verbindungselements, die in ein Stahlbeton-Fertigteilbalken eingebaut sind;
Fig. 13: eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Betonfertigteils mit der daran zu befestigenden Abdeckung in einer ersten Ausführungsform;
Fig. 14: eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Betonfertigteils mit der daran zu befestigenden Abdeckung in einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 15: eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Betonfertigteils mit der daran zu befestigenden Abdeckung in einer dritten Ausführungsform;
Fig. 16: eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Betonfertigteils mit der daran zu befestigenden Abdeckung in einer vierten Ausführungsform; und
Fig. 17: eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Betonfertigteils mit der daran zu befestigenden Abdeckung in einer fünften Ausführungsform.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung

In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sind in den unterschiedlichen Ausführungsformen gleiche oder entsprechende Komponenten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, besteht das Verbindungselement 10, das in der vorliegenden Ausführungsform als Wandschuh ausgebildet ist, im wesentlichen aus einem Abschnitt eines Hohlprofils 12 sowie - bei der gezeigten Ausführungsform - vier jeweils an den Ecken des Hohlprofils vorgesehenen Betonstählen 14. Bei den Betonstählen 14 handelt es sich um bekannte, mit Rippen versehene Betonstähle, die eine je nach dem Anwendungsfall für die Weiterleitung der zu übertragenden Kräfte zu ermittelnde Länge aufweisen. Die Betonstähle sind an die Ecken des Hohlprofils 12, das einen in etwa rechteckigen Querschnitt aufweist, über Kehlnähte 16, die besser in Fig. 3 zu erkennen sind, angeschweißt. Die Kehlnähte sind über den überwiegenden Teil der Länge des Hohlprofils 12 ausgebildet. Zu dem Hohlprofil 12 sei noch angemerkt, dass es je nach Ausführungsform eine - in Axialrichtung, also in Erstreckungsrichtung der Betonstähle 14 gesehen - eine Länge von beispielsweise 80, 95, 120 oder 135 mm aufweisen kann. Es versteht sich jedoch, dass das Hohlprofil je nach dem Anwendungsfall auch andere Abmessungen aufweisen kann. Für die längere Seite des rechteckigen Querschnitts sind derzeit Abmessungen von 120 oder 140 mm, und für die kürzere Seite des rechteckigen Querschnitts Abmessungen von 60 oder 70 mm vorgesehen. Das Hohlprofil kann vergleichsweise dünnwandig gestaltet werden, indem derzeit eine Wanddicke von 8 mm bevorzugt wird. Die Betonstähle weisen bevorzugt eine Länge in der Größenordnung von einem Meter auf.
Eine alternative Ausführungsform ist in Fig. 2 gezeigt. Hierbei können die jeweiligen Betonstähle 14 auf eine Länge von etwa 70% der Betonstähle 14 gemäß der Ausführungsform von Fig. 1 verkürzt werden. Im Übrigen sind gemäß der alternativen Ausführungsform jeweils zwei der gezeigten Betonstähle 14 zu U-förmigen Bügeln zusammengefasst. Mit anderen Worten setzt sich das obere, freie Ende eines jeden gezeigten Betonstahls 14 nach einer weitgehend rechtwinkligen Abbiegung in einen kurzen Quersteg fort, der zu einem weiteren Betonstahl 14 führt. Der Quersteg geht nach einer weitgehend rechtwinkligen Abbiegung in diesen Betonstahl 14 über. Diese weitgehend U-förmigen Bügel, deren freie Schenkel, wie in Fig. 2 gezeigt ist, mit dem Hohlprofil 12 verschweißt sind, können einstückig durch zweifaches Abbiegen eines geeignet langen Betonstahles ausgebildet werden. Es sei ferner angemerkt, dass sowohl die beiden an der Kurzseite des Hohlprofils 12 angeordneten Betonstähle 14 in dieser Weise zu einem U-förmigen Bügel zusammengefasst sein können, oder dass dies für die beiden an einer gemeinsamen Langseite des Hohlprofils 12 angeordneten Betonstähle vorgenommen wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist.
Aus Fig. 3 ist, wie erwähnt, die Verbindung zwischen den Betonstählen 14 und dem Hohlprofil 12 zu erkennen. Dies erfolgt bevorzugt durch Schweißen, insbesondere durch Kehlnähte 16. Es sei jedoch erwähnt, dass die Verbindung auch auf beliebig andere Weise erfolgen kann, sofern die erforderliche Festigkeit gewährleistet ist. Das Hohlprofil ist bevorzugt durch Warmformen hergestellt und weist dementsprechend abgerundete Ecken auf.
In Fig. 4 ist die Einbausituation bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verbindungselements 10 zu erkennen. Das Verbindungselement 10 ist in ein Betonfertigteil 18 einbetoniert, das beispielsweise als Wand vorgesehen ist. Dementsprechend befindet sich das erfindungsgemäße Verbindungselement 10 an dem unteren Rand des Betonfertigteils 18. Hier dient es der Verbindung des Betonfertigteils 18 mit einem weiteren Gebäudeabschnitt 20, bei dem es ich um ein Fundament oder eine Deckenplatte handeln kann. An den erforderlichen Stellen sind in diesen Gebäudeabschnitt 20 Hülsen einbetoniert, in die ein Verankerungsbolzen 22 eingedreht werden kann. Das Festziehen erfolgt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Mutter 24, die auf den Verankerungsbolzen 22 aufgeschraubt wird und über eine Unterlegscheibe 26 auf einer sogenannten Ankerplatte 28 aufliegt. Genauso gut kann der Verankerungsbolzen 22 im Gebäudeabschnitt 20 mit einer Verankerung einbetoniert oder eingeklebt sein und aus der Oberfläche herausragen, um dann bestimmungsgemäß mit dem Verbindungselement 10 zusammenzuwirken.
Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, weist die Ankerplatte 28 eine derartige Größe auf, dass sie mit einem gewissen, beidseitigen Überstand auf dem oberen Rand des Hohlprofils aufliegt. Insbesondere erstreckt sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Ankerplatte 28 in Richtung der kürzeren Seite des rechteckigen Querschnitts des Hohlprofils 12. Durch diese Ausgestaltung kann sich das Hohlprofil und damit das Betonfertigteil 18, in welches das Verbindungselement 10 einbetoniert ist, in großem Umfang bezüglich der Ankerplatte 28 und damit bezüglich des Gebäudeabschnitts 20 bewegen. Hierdurch können ohne die bislang vorhandenen Beschränkungen Toleranzen ausgeglichen werden. Es sei angemerkt, dass die Ober- und Unterseite des Hohlprofils 12 zu diesem Zweck üblicherweise vollständig geöffnet sein werden. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen und gestattet weiterhin die Verwirklichung der erfindungsgemäßen Vorteile, wenn die Ober- und Unterseite zumindest teilweise verschlossen sind. Im Gegensatz zu den im Stand der Technik bislang verwendeten Grundplatten können hier jedoch wesentlich größere Öffnungen vorgesehen sein, insbesondere können die Ober- und Unterseite weitgehend vollständig geöffnet sein, da die Ankerplatte 28 auch bei einer vergleichsweise umfangreichen Beweglichkeit des Wandschuhs bezüglich der-Ankerplatte noch sicher auf den oberen Rand des Hohlprofils 12 aufliegt. Nach der korrekten Anordnung des Betonfertigteils 18 erfolgt das Festziehen der Mutter 24.
In Fig. 4 ist ferner zu erkennen, wie an einem Betonfertigteil 18, das mit dem erfindungsgemäßen Verbindungselement 10 versehen ist, ein Montagehohlraum 30 vorgesehen ist, der nach der Verbindung zwischen dem Betonfertigteil 18 mit dem Gebäudeabschnitt 20 vergossen werden kann, so dass auch der Hohlraum des Hohlprofils gefüllt wird, und zwischen dem Verankerungsbolzen 22 und dem in den Hohlraum eingefüllten Beton Querkräfte übertragen werden können wie später noch ausführlicher beschrieben wird.
Im wesentlichen wird beim Betonieren des Betonfertigteils 18 in einem Bereich oberhalb des Hohlprofils 12 ein gewisses Fenster 30 ausgespart, das dadurch ausgebildet wird, dass beim Betonieren des Betonfertigteils 18 in diesem Bereich ein Aussparungskörper aus Styropor angeordnet ist. Dieser Aussparungskörper kann nach dem Erhärten des Betons ohne Rückstände entfernt werden, indem er in eine geeignete, dünne Trennfolie eingeschweißt ist. Ein derartiger Aussparungskörper ist wahlweise zusammen mit dem erfindungsgemäßen Verbindungselement vorgesehen. In dem Montagezustand gestattet die Aussparung 30, dass die Mutter 24 durch ein geeignetes Werkzeug festgezogen wird.
Die Figuren 5 bis 10 zeigen jeweils eine Seitenansicht und einen Querschnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements 10 sowie einer Kombination 36 der jeweiligen Verbindungselemente 10, die in eine Stahlbeton-Fertigteilstütze 18 eingebaut sind.
Fig. 5 zeigt vier Verbindungselemente 10, die jeweils in den Ecken im Fußbereich einer Stahlbeton-Fertigteilstütze 18 eingebaut sind. Die Verbindungselemente besitzen, ähnlich zu den Figuren 1 bis 4, jeweils ein Hohlprofil 12, an dem jeweils zwei Stahlbetonstäbe 14 über Kehlnähte 16 fest angebracht sind. Dabei sind die Stäbe 14 so an der Außenseite des Hohlprofils 12 angeordnet, dass sie mit der benachbarten Seitenfläche des Hohlprofils etwa fluchten. Daher können Betonstahlbügel 34, die jeweils vier Verbindungselemente zu einer Verbindungseinheit 36 verbinden, wie in Fig. 5 zu erkennen bündig an der Außenfläche der Hohlprofile 12 als auch der Stahlbetonstäbe 14 anliegen. Die Betonstahlbügel 34 umschließen somit die vier Verbindungselemente 10 und sind mit diesen fest, beispielsweise durch Schweißen, verbunden. Lose eingebrachte Bügel 34 erzielen das gleiche Tragverhalten im Beton, wenn dieser erhärtet ist. Insbesondere werden seitlich wirkende Abtriebskräfte durch das Verbindungselement 10 bei exzentrischem Kraftangriff der Betonstähle 14 hinsichtlich des Verankerungsbolzens 22 aufgenommen. Durch das Umschließen wird gleichzeitig eine Umschnürung des Stahlbetonquerschnitts erzielt, was die Tragfähigkeit des Stützenfußes verbessert.
Insgesamt wird durch die Anordnung der aus mehreren verbindungselementen 10 bestehenden Verbindungseinheit 36 ein günstiges Tragverhalten bei geringem Arbeits- bzw. Einbauaufwand erzielt. Die Anordnung von vier verbindungselemente in den Bauteilecken, beispielsweise anstelle eines zentralen, entsprechend vergrößerten Verbindungselementes, sorgt nicht nur für eine verbesserte bzw. gleichmäßigere Verteilung der Beanspruchungen, sondern erhöht auch die Biege- und Querkrafttragfähigkeit des Bauteils. Darüber hinaus können gegenüber einem zentralen, entsprechend vergrößerten Verbindungselement Materialkosten und Gewicht eingespart werden. Gleichzeitig ist die Einheit 36 jedoch problemlos einzubauen, da nicht etwa vier Einzelelemente 10 vorgesehen und ausgerichtet werden müssen, sondern die Einheit 36 als Ganzes zügig eingebaut werden kann.
Es ist auch exemplarisch die Anordnung der Montageöffnung 30 gezeigt, die bei den weiteren Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht mehr gezeigt wird.
Fig. 6 zeigt eine alternative Ausführungsform, die sich von Fig. 5 in erster Linie dadurch unterscheidet, dass die Betonstähle 14 gegenüber den Außenkanten der Stahlbeton-Fertigteilstütze nach innen versetzt angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, dass im Außenbereich des Bauteils mehr Platz zur Verfügung steht, der häufig für das Verankern der Längsbewehrung der Stahlbeton-Fertigteilstütze benötigt wird. Durch die erhöhte Betondeckung im Übergreifungsbereich der Verankerungsstähle mit der weiterführenden Bewehrung wird die Spaltwirkung und insbesondere die Rissbildungsgefahr im Beton verringert. Darüber hinaus wird das Einbringen des Betons am Bauteilrand erleichtert, was insbesondere bei hochbewehrten Bauteilen sehr vorteilhaft ist.
Fig. 7 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform, die sich von Fig. 5 in erster Linie dadurch unterscheidet, dass die Hohlprofile 12 im wesentlichen rund ausgeführt sind.
Rundrohre sind besonders wirtschaftlich herstellbar, so dass die Gesamtkonstruktion 10 kostengünstig wird.
Fig. 8 zeigt noch eine weitere alternative Ausführungsform, die sich von Fig. 5 in erster Linie dadurch unterscheidet, dass die sich in der Längsrichtung erstreckenden Elemente jeweils durch zwei Einzelelemente 12 " mit jeweils L-förmigem Querschnitt gebildet sind, die zu einem rechteckigen Hohlprofil verbunden sind, wobei im Bereich der Verbindung Betonstähle 14 angeordnet sind. Hierdurch wird bei einfacher Herstellung eine sehr steife Verbindung erzielt, wobei die Betonstähle gleichzeitig als Verbindungsstäbe der L-förmigen Einzelelemente 12 " dienen.
Fig. 9 a zeigt eine weitere alternative Ausführungsform des Verankerungsdetails in der Seitenansicht und in Figur b im Querschnitt der Verankerung, bei der die Verbindungselemente 10 in den Seitenflächen der Betonstütze 18 angeordnet sind und nicht in den Ecken zu liegen kommen. Die vier Verbindungselemente 10 sind von Betonstahlbügeln 34 umschlossen. Die Montagehohlräume 30 befinden sich oberhalb der Hohlprofile 12. Durch die Anordnung Verbindungselemente 10 in den Seitenflächen der Betonstütze 18 anstelle in deren Ecken lassen sich diese Montagehohlräume 30 besonders leicht verschließen und vergießen, insbesondere in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Abdeckblech, das nachfolgend noch ausführlicher beschrieben wird. Durch die Anordnung in den Seitenflächen ist darüber hinaus eine vollkommen symmetrische Anordnung der Verankerungsstäbe 14 am Hohlprofil 12 möglich, was Abtriebskräfte aus Lastexzentrizität bezüglich des Verankerungsbolzens 22 reduziert.
Fig. 10 zeigt eine Anordnung der Verbindungselemente 10, die insbesondere darauf abgestellt ist, ein Moment bezüglich einer Biegeachse der Stütze 18 vermehrt aufnehmen zu können. Auch ist diese Anordnung vorteilhaft, wenn an der Schmalseite der Stütze 18 beispielsweise kein Zutritt zu einem Montagehohlraum 30 machbar ist, weil diese Stütze beispielsweise an eine Wand angrenzt. Auch hier ist die symmetrische Anordnung der Verankerungsstäbe 14 am Hohlprofil 12 möglich.
Die Figuren 11 und 12 zeigen jeweils eine Seitenansicht und eine Draufsicht von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verbindungselements 10, die in einen Stahlbeton-Fertigteilbalken 18 eingebaut sind. Hier ist das gesamte Verbindungselement 10 zwar ebenso in Längsrichtung des stabförmigen Betonfertigteils 18 eingebaut. Da es sich jedoch um einen Balken handelt, ist die gesamte Anordnung horizontal zu sehen.
Fig. 11 zeigt zwei Verbindungselemente 10, die jeweils auf der Unterseite eines Stahlbeton-Fertigteilbalkens 18, die in der Regel die Biegezugseite ist, eingebaut sind. Die Verbindungselemente besitzen ein Stück eines U-Profils 12', an dem in ähnlicher Weise wie vorstehend beschrieben vier Stahlbetonstäbe 14 über Kehlnähte 16 angeschweißt sind. Die U-Profile sind derart in den Balken 18 eingebaut, dass ihre Öffnung der Unterseite des Balkens zugewandt ist, so dass das Innere der U-Profile 12' von außen bzw. unten frei zugänglich ist. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders einfache und sichere Montage des Stahlbeton-Fertigteilbalkens 18 auf der Baustelle, indem der Balken 18 auf einen Tragabschnitt, z.B. eine Konsole des Bauwerks, einfach in vertikaler Richtung abgelegt werden kann, was in Fig. 11a durch einen Pfeil angedeutet ist. Somit ist kein horizontales Einfädeln erforderlich ist und das U-Profil 12'umschließt den horizontal angeordneten Verankerungsbolzen 22'. Darüber hinaus ist diese Anordnung auch hinsichtlich des Tragverhaltens bei Balken bevorzugt, da durch die Anordnung der Verbindungselemente 10 auf der Balkenunterseite gleichzeitig die erforderliche Verankerung und/oder Kraftweiterleitung der (auf der Balkenunterseite verlaufenden) Biegezugbewehrung erfolgen kann.
Obgleich in Fig. 11 nicht dargestellt, können die beiden Verbindungselemente 10 analog zu den Figuren 5 bis 10 ebenfalls durch Betonstahlbügel, die jedoch durch geeignete Anordnung die freie Zugänglichkeit zum offenen U-Profil 12' erlauben müssen zu einer Einheit zusammengefasst sein.
Fig. 12 zeigt eine alternative Ausführungsform, die sich von Fig. 11 dadurch unterscheidet, dass ein oder auch mehrere Verbindungselemente 10 vorgesehen sind, die ein geschlossenes Hohlprofil 12 aufweisen. Das oder die Verbindungselemente 10 können im Hohlprofilbereich von Bügeln 34 umschlossen werden, wenn es die Querkraftabtragung im Balken 18 statisch erforderlich macht. Der Montagehohlraum 30 befindet sich dann seitlich vom Hohlprofil 12 und auch seitlich der ersten Bügel 34, so dass hier statisch kein Nachteil entsteht. Bei einer Einzelanordnung eines Verbindungselementes 10 lassen sich die Betonstähle 14 mit Kehlnähten 16 asymmetrisch anordnen, aber ebenso auch symmetrisch. Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 12 muss der Verankerungsbolzen 22 entweder nachträglich von der Seite eingeschoben werden oder das gesamte Bauteil 18 seitlich auf den Verankerungsbolzen 22 aufgefädelt werden. Das Verbindungselement 10 ist aus den oben genannten Gründen ebenfalls im Bereich der Balkenunterseite angeordnet, allerdings etwas von dieser beabstandet. Diese Anordnung ist insbesondere zu bevorzugen, wenn erhöhte Anforderungen an den Korrosions- und/oder Brandschutz des Stahlbeton-Fertigteilbalkens 18 gestellt werden. Darüber hinaus kann der Balken durch den geschlossenen Querschnitt des Hohlprofils 12 wirksamer gegen Abheben gesichert werden.
Das Verfüllen eines Montagehohlraumes mit Beton im Bereich der vorstehend beschriebenen Verbindungselemente wird nachfolgend anhand der Figuren 13 bis 17 erläutert.
In Fig. 13 ist eine untere Ecke eines Betonfertigteils 18, beispielsweise demjenigen aus Fig. 1 gezeigt, in dem ein Montagehohlraum 30 vorgesehen ist, um eine Befestigungsmutter 24 eines Verbindungselements 10 in dem Betonfertigteil 18 festziehen zu können. Wie in der Figur zu erkennen ist, ist der Montagehohlraum eine in etwa quaderförmige Aussparung mit einer rechteckigen vorderseitigen Öffnung. Diese Öffnung ist nach dem Festziehen der Befestigungsmutter 24 mit Beton zu vergießen, um insgesamt, zusammen mit der übrigen Oberfläche des Betonfertigteils 18, eine fortlaufende glatte Betonoberfläche auszubilden.
Um das Vergießen mit Beton zu erleichtern und dieses in sauberer Art und Weise, ohne dass umfangreiche Nacharbeiten erforderlich sind, zu ermöglichen, ist die erfindungsgemäße, weitgehend rechteckige und etwas größer als die Öffnung des Hohlraumes 30 gestaltete Abdeckung 38 vorgesehen. Diese wird im Wesentlichen in Richtung der Pfeile A an der Öffnung des Montagehohlraums 30 derart angebracht, dass dieser abgedeckt ist. Bei der gezeigten Ausführungsform erfolgt die Befestigung der Abdeckung 38 mittels einer Befestigungsschraube 40, die durch eine Öffnung 42 in der Abdeckung 38 gesteckt wird und in ein Gewinde 44 eingedreht wird, das in dem gezeigten Fall in der Ankerplatte 28 des Verbindungselements 10 ausgebildet ist. Somit ist die Position der Öffnung 42 auf diejenige des Gewindes 44 abgestimmt. Hierdurch wird die Abdeckung 38 zuverlässig an dem Betonfertigteil befestigt, und auch der Druck des eingefüllten Betons kann dieses nicht von dem Betonfertigteil lösen.
Es sei erwähnt, dass, was in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, es ebenso denkbar ist, dass die Abdeckung 38 mittels Drahtstiften an dem Betonfertigteil befestigt, insbesondere angenagelt wird. Hierzu können beispielsweise in den Ecken der Abdeckung 38 jeweilige Öffnungen vorgesehen sein, um Drahtstifte durch die Öffnungen in die Betonoberfläche des Betonfertigteils 18 in der Umgebung des Hohlraums 30 zu nageln. Ferner könnte die Abdeckung 38 an ihrer zu dem Betonfertigteil 18 gerichteten Oberfläche, insbesondere in ihren Randbereichen, mit Doppelklebestreifen versehen sein, um die Abdeckung 38 an den Randbereichen in der Umgebung des Montagehohlraums 30 zu befestigen.
Um das Einfüllen des Vergussbetons gegenüber der im Stand der Technik bekannten Vorgehensweise erheblich zu erleichtern, weist die erfindungsgemäße Abdeckung 38 am oberen Rand eine definierte Einfüllöffnung 48 auf. Diese ist bei der gezeigten Ausführungsform mit einer Einfülltülle 50, die im Wesentlichen die Form eines halbierten Trichters aufweist, kombiniert. Durch die Einfülltülle 50 verbleibt auch in dem Zustand, in dem die Abdeckung 38 an das Betonfertigteil 18 angebracht ist, zwischen der Betonoberfläche und dem Rand der Einfülltülle 50 die Einfüllöffnung 48, durch welche der Vergussbeton sicher und in reproduzierbarer Art und Weise eingefüllt werden kann. Es sei erwähnt, dass die Abdeckung 38 aus Blech, aus einem festen Kunststoff oder einem beliebigen anderen geeigneten Material ausgeführt sein kann. Bevorzugt erfolgt die Befestigung der Abdeckung 38 derart, dass diese von dem mit Beton gefüllten Hohlraum auch nach dessen Erhärten abnehmbar ist (vgl. insbesondere Fig. 13, 14, 16 und 17) .
In Fig. 14 ist eine alternative Möglichkeit der Befestigung der erfindungsgemäßen Abdeckung 38 an einem Betonfertigteil 18, insbesondere dessen Verbindungselement 10 gezeigt. Wie in der Figur zu erkennen ist, weist das Verbindungselement 10 mehrere Betonstähle 14 auf, die bei der gezeigten Ausführungsform in den vier Ecken des Verbindungselements 10 angebracht sind. An die beiden vorderen Betonstähle 14 ist bei dieser Ausführungsform jeweils eine Mutter 54 angeschweißt, um jeweils das Eindrehen einer ausreichend langen Schraube 40 zu ermöglichen. Selbstverständlich kann auch nur eine der Muttern 54 vorgesehen sein, und die vorhandenen Muttern können an anderen Abschnitten des Verbindungselements oder des Betonfertigteils 18 sowie durch andere Maßnahmen als Schweißen angebracht sein.
In Fig. 15 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abdeckung gezeigt, die durch mehrere federnde Klammern 56 in dem Montagehohlraum gehalten wird. Bei der gezeigten Ausführungsform sind an jeder der vier Seiten der Abdeckung 38 zwei derartige Klammern vorgesehen, die sich in der Nähe der Eckbereiche befinden. Die Klammern 56 können einstückig an dem aus Metall oder Kunststoff ausgeführten Abdeckblech 38 vorgesehen sein. Die Klammern erstrecken sich zunächst von der Abdeckung 38 ausgehend ein wenig außerhalb des Randes und anschließend, nach Ausbildung eines Knickes, gewissermaßen dachförmig wieder in Richtung der Abdeckung. Dieser zur Innenseite der Abdeckung 38 abgewinkelte Abschnitt erleichtert die Einführung der um den gesamten Umfang ausgebildeten Klammern in den Montagehohlraum 30. Die Klammern 56 werden beim Einführen ein wenig ausgelenkt und liegen anschließend federnd an der Innenfläche des Montagehohlraums 30 an, so dass auch bei dieser Ausführungsform die Abdeckung 38 sicher in dem Montagehohlraum gehalten wird.
Dies gilt in gleicher Weise für die in Fig. 16 gezeigte Ausführungsform, bei der ein Kabelbinder 58 verwendet wird, um die Abdeckung 38 in dem Montagehohlraum 30 festzuziehen. Zu diesem Zweck ist der Kabelbinder um einen Verankerungsbolzen 22 des verbindungselements 10 geschlungen, und seine Enden sind durch eine in der Abdeckung 38 ausgebildete Öffnung 42 zur Außenseite geführt. Durch ein geeignetes, einrastendes Befestigungselement 62 kann der Kabelbinder festgezogen werden, so dass die Abdeckung 38; durch den Verankerungsbolzen 22 und den Kabelbinder 58 gehalten, sicher an dem Montagehohlraum verbleibt.
Bei der Ausführungsform von Fig. 17 wird das gleiche Prinzip verwendet. Ein Blechstreifen 64 ist vorteilhafter Weise mittels der Befestigungsmutter 24 des Verbindungselements 10 festgeklemmt und erstreckt sich durch eine in diesem Fall schlitzförmig in der Abdeckung 38 ausgebildete Öffnung 42. Die Abdeckung wird in Richtung der Pfeile A, durch den Blechstreifen 64 geführt, an dem Montagehohlraum 30 angeordnet. Nachfolgend wird, wie in der Figur angedeutet ist, das zur Außenseite herausstehende Ende des Blechstreifens beispielsweise nach unten hin abgewinkelt, um die Abdeckung 38 sicher an dem Montagehohlraum zu halten.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verbinden eines Betonfertigteils mit einem Gebäudeabschnitt gestaltet sich unter beispielhafter Bezugnahme auf Figuren 4 und 14 sowie die zugehörige Beschreibung wie folgt. Zunächst wird das Verbindungselement 10 im Bereich der Stoßfläche des Betonfertigteils 18 auf solche Weise einbetoniert, dass im Bereich des Verbindungselementes ein Montagehohlraum 30 verbleibt, der beispielsweise durch einen entfernbaren Aussparungskörper aus Styropor gebildet ist. Nach dem Aushärten des Betons wird das Betonfertigteil 18 mit dessen Stoßfläche auf den Gebäudeabschnitt 20, der ein Fundament oder eine Deckenplatte sein kann, aufgesetzt. Im Falle der Verwendung des Verbindungselementes 10 in horizontaler Position zur Verbindung von Balken ist die Vorgehensweise analog, jedoch wird die Anordnung im Betonbalken 18 gemäß Fig. 11 und 12 vorgenommen. Der Gebäudeabschnitt 20 kann dann eine Wand oder eine Stütze darstellen. Der Verankerungsbolzen 22 ist entsprechend horizontal anzuordnen. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung nach Fig. 11, wo bei der Montage des Balkens dieser von oben nach unten abgesenkt wird und damit der Verankerungsbolzen 22 nicht axial, sondern senkrecht zur Längsachse in das U-Profil 12 eingeführt wird.
In dem Gebäudeabschnitt 20 ist ein Verankerungsbolzen 22 vorgesehen, auf den das Betonfertigteil 18 in der Weise aufgesetzt wird, dass dieser sich in dem Verbindungselement 10, genauer gesagt in dessen Hohlprofil 12, in Verbindungsrichtung erstreckt. Danach wird eine Ankerplatte 28 auf den Verankerungsbolzen 22 derart aufgesteckt, dass sie an dem Hohlprofil 12 anliegt. Durch anschließendes Aufbringen und Anziehen einer Mutter 24, ggf. mit Unterlegscheibe 26, auf den Verankerungsbolzen 22 wird dieser mit Hohlprofil 12 bzw. dem Betonfertigteil 18 und dem Gebäudeabschnitt 20 in axialer Richtung des Verankerungsbolzens verspannt. Dabei kann das Festziehen der Mutter über den Montagehohlraum 30 von außen mittels eines herkömmlichen Werkzeuges erfolgen.
Abschließend erfolgt, unter Bezugnahme auf Fig. 14, das Verfüllen des Innenraumes des Hohlprofils 12 sowie des Montagehohlraumes 30 mit Beton, um den Verankerungsbolzen senkrecht zu seiner Achse gegenüber dem Hohlprofil 12 festzusetzen. Zu diesem Zweck wird wie oben beschrieben eine Abdeckung 30 bündig an die Oberfläche des Betonfertigteils 18 derart angelegt, um den Montagehohlraum 30 abzudecken. Die Abdeckungen kann auf unterschiedliche Weise an dem Betonfertigteil gehalten werden, beispielsweise mittels Schrauben 40, die ein an Bewehrungsstäben 14 des Verbindungselements 10 angeschweißte Muttern 54 eingreifen. Darüber hinaus besitzt die Abdeckung 38 eine Einfülltülle 50, durch welche der Beton sauber derart eingebracht wird, dass der Innenraum des Hohlprofils 12 sowie der Montagehohlraum 30 vollständig verfüllt sind.
Durch das Ausbetonieren der Hohlräume des Stahlbetonfertigteils wird ein formschlüssiges Festsetzen des Verankerungsbolzens 22 senkrecht zu seiner Achse gegenüber dem Hohlprofil 12 bzw. dem Stahlbetonfertigteil 18 erzielt. Hierdurch wird die planmäßige und schlupfarme Übertragung von Querkräften zwischen Stahlbetonfertigteil und Gebäudeabschnitt 20 ermöglicht. Darüber hinaus sogt das Ausbetonieren der Hohlräume für einen verbesserten Korrosions- und Brandschutz der Stahlbauteile.

Claims

Tragwerksverbindungselement (10), das in ein Betonfertigteil (18) eingießbar ist und zur Verbindung des Betonfertigteils (18) mit einem Gebäudeabschnitt (20) in einer Verbindungsrichtung geeignet ist, in der Zugkräfte und senkrecht zu der Querkräfte übertragbar sind, mit zumindest einem sich weitgehend in der Verbindungsrichtung erstreckenden Element (12), das einen sich in der Verbindungsrichtung erstreckenden, in Verbindungsrichtung offenen, seitlich offenen oder geschlossenen Raum definiert, und mittels dessen die Verbindung unmittelbar ausgebildet wird, und an dem zumindest ein Betonstahl (14) fest angebracht, insbesondere angeschweißt ist.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sich in der Verbindungsrichtung erstreckende Element durch ein Hohlprofil (12) gebildet wird, mit dem der oder die Betonstähle (14) verbunden sind.
Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (12) einen weitgehend rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei an allen vier Ecken Betonstähle (14) vorgesehen sind, die gegebenenfalls zu zwei U-förmigen Bügeln zusammengefasst sind.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sich in der Verbindungsrichtung erstreckende Element (12') einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt besitzt.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sich in der Verbindungsrichtung erstreckende Element durch zwei Einzelelemente (12'') mit jeweils L-förmigem Querschnitt gebildet ist, die bevorzugt zu einem rechteckigen Hohlprofil verbunden sind, wobei im Bereich der Verbindung bevorzugt Betonstähle (14) angeordnet sind.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Betonstähle (14) symmetrisch zu mindestens einer Achse, insbesondere den Hauptachsen des sich in der Verbindungsrichtung erstreckenden Elementes (12; 12'; 12") angeordnet sind.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Betonstähle (14) gegenüber dem äußeren Umfang des sich in der Verbindungsrichtung erstreckenden Elementes nach innen versetzt angeordnet sind.
Verbindungselement nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche in Kombination mit einem Verankerungsbolzen (22) und einer Ankerplatte (28), die unmittelbar auf dem sich in der Längsrichtung erstreckenden Element (12; 12'; 12") aufliegt.
Kombination mehrerer Verbindungselemente nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder mehrerer Kombinationen nach Anspruch 8, die durch einen oder mehrere Betonstahlbügel (34) miteinander verbunden sind, welche an den sich in der Längsrichtung erstreckenden Elementen (12; 12'; 12") fest angebracht, insbesondere angeschweißt sind.
Kombination nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die sich in Längsrichtung erstreckenden Elemente (12; 12'; 12'') durch die Betonstahlbügel (34) umschlossen sind.
Betonfertigteil (18), insbesondere Stützen-, Wand-, Decken- oder Binderbauteil, mit mindestens einem Verbindungselement (10) nach einem Ansprüche 1 bis 7 oder mit mindestens einer Kombination nach einem der Ansprüche 8 bis 10.
Betonfertigteil (18) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der durch das sich in Verbindungsrichtung erstreckende Element (12; 12'; 12") definierte Raum und/oder ein in der Umgebung des Verbindungselements (10) vorgesehener Montagehohlraum (30) mit Beton vergossen ist.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder Kombination nach einem der Ansprüche 8 bis 12, in Kombination mit einer Abdeckung (38), die eine Einfüllöffnung (50) zum Einfüllen von Beton aufweist und an dem Verbindungselement (10) derart befestigbar ist, dass ein dadurch abgedeckter Hohlraum (30) mit Beton vergießbar ist.
Kombination nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfüllöffnung (50) als Einfüllschnabel oder Einfülltülle gestaltet ist.
Kombination nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (38) mindest einen Klebestreifen oder eine federnde Klammer (56) aufweist.
Kombination nach Anspruch 13 oder 14, in Kombination mit zumindest einem band- oder streifenförmigen Element (58; 64), wie z.B. einem Kabelbinder (58), einem Draht oder einem Blechstreifen (64), zur Befestigung des Abdeckung (38) an dem Verbindungselement.
Verfahren zum Verbinden eines Betonfertigteils (18) mit einem Gebäudeabschnitt (20), das folgende Schritte aufweist:
- Eingießen eines Tragwerksverbindungselementes (10) im Bereich der Stoßfläche eines Betonfertigteils (18);

- Aufsetzen des Betonfertigteils mit dessen Stoßfläche auf den Gebäudeabschnitt (20) in der Weise, dass ein in dem Gebäudeabschnitt vorgesehener Verankerungsbolzen (22) derart anordenbar ist, dass er sich in einem sich in Verbindungsrichtung erstreckenden Element (12; 12'; 12") des Verbindungselements (10) ebenfalls in Verbindungsrichtung erstreckt;

- Verspannen des Verankerungsbolzens (22) mit dem sich in der Längsrichtung erstreckenden Element (12; 12'; 12") und dem Gebäudeabschnitt (20) in axialer Richtung des Verankerungsbolzens unter Einsatz einer Ankerplatte (28);

- Festsetzen des Verankerungsbolzens (22) senkrecht zu seiner Achse gegenüber dem sich in der Verbindungsrichtung erstreckenden Element (12; 12'; 12'').
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Festsetzen des Verankerungsbolzens (22) durch Verfüllen eines in dem Betonfertigteil (18) durch das sich in Verbindungsrichtung erstreckende Element (12; 12'; 12'') definierten Hohlraumes und/oder eines in der Umgebung des Verbindungselementes vorgesehenen Montagehohlraumes (30) mit Beton erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Festsetzen des Verankerungsbolzens durch Halteelemente, bevorzugt Keile und/oder Stellschrauben erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Aufsetzen des Betonfertigteils, das insbesondere binderartig ausgeführt ist, überwiegend in einer Richtung senkrecht zur Längsachse des Betonfertigteils erfolgt.