AT1024U1 - In beton eingiessbares einzelteil einer schubdornverbindungsanordnung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein in Beton, Mörtel oder dgl. ein- giessbares Einzelteil einer Schubdornverbindungsanordnung mit a) einem Belastungsteil für eine Wirkverbindung mit einem entsprechenden zweiten Einzelteil der Schubdornverbindungsanordnung und b) einem mit dem Belastungsteil durch Kraftübertragungsrippen verbundenen hülsenförmigen Lastverteiler, c) wobei zwischen Belastungsteil und Lastverteiler ein in axialer Richtung offener, mit Beton, Mörtel oder dgl. auszugiessender Innenraum gebildet ist. 2 AT 001 024 Ul

Schubdornverbindungsanordnungen werden eingesetzt, um Beton— teile (z. B. Bodenplatten) miteinander so zu verbinden, dass Dilatationsbewegungen möglich sind. Eine Schubdornverbindung ist z. B. aus der US 2,194,718 bekannt. Es werden dabei in die benachbarten Betonteile zwei gegenüberliegende Lagerhülsen eingebaut, die über einen verschiebbar eingelagerten Dorn miteinander verbunden sind. Die Lagerhülsen bestehen aus Metallguss und sind zur Verstärkung mit Längsrippen versehen, die sich über die ganze Länge erstrecken. An ihren vorderen, der Dilatationsfuge zugewandten Enden tragen die Rippen einen Flansch und/oder einen kleinen Stützring, der das Absplittern der Betonteile verhindern soll. Der Dorn ist in den Hülsen mit einem winkelförmigen Schraubdorn feststellbar.

Aus der CH—PS 651 090 ist eine Schubdornverbindungsanordnung aus Dorn und Hülse bekannt, bei welcher der Dorn bzw. die Hülse von einem zylindrischen oder kegelförmigen Kunststoffkörper umgeben ist. Der Kunststoffkörper ist geschlossen und verteilt die entlang der Hülse bzw. des Dorns auftretenden lokalen Belastungsspitzen gleichmässig auf den umgebenden Beton.

Der Nachteil der Lastverteilung mittels Kunststoffkörper besteht darin, dass das vom eingegossenen Kunststoffkörper eingenommene Volumen im Prinzip einen Hohlraum im Beton darstellt, welcher eine Schwächung der Betonstruktur zur Folge hat. 3 AT 001 024 Ul

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, Einzelteile der eingangs genannten Art für eine Schubdornverbindungsanordnung mit hoher Belastbarkeit anzugeben, bei der die theoretisch spezifierte Belastungsfähigkeit in der Praxis mit hoher Zuverlässigkeit erreicht wird.

Gemäss der Erfindung zeichnet sich ein in Beton oder dgl. eingiessbarer Einzelteil der genannten Art dadurch aus, dass der Lastverteiler eine Länge hat, die mindestens 2,5 mal dem mit dem quadrierten Verhältnis zwischen Radius des Belastungsteils und Radius des Lastverteilers multiplizierten einzubetonierenden Längenabschnitt des Belastungsteils entspricht .

Das innen und aussen von Beton umgebene Einzelteil, welches vorzugsweise aus Stahl besteht, bringt keine grossen Hohlräume im Beton mit sich, sondern wirkt - ähnlich einer konventionellen Armierungstruktur - verstärkend.

Eine in jedem Fall hinreichende Lastverteilung ergibt sich dann, wenn der erwähnte Faktor mindestens 3,5 (statt nur 2,5) beträgt. Dies führt u. a. zu einem guten Verhältnis der Oberfläche von Lastverteiler zu Belastungsteil.

Vorzugsweise sind Oeffnungen im länglichen, in der Regel zylindrischen Lastverteiler vorgesehen, die verhindern, dass beim Betonieren im Innenraum irgendwelche Lufteinschlüsse entstehen, die (in Abweichung von theoretisch vorgegebenen Werten) die Zuverlässigkeit der Verankerung und der Belastbarkeit reduzieren könnten. 4 AT 001 024 Ul

Ein wirkungsvoller Lastverteiler hat eine Länge, die mindestens etwa einem Drittel der Länge des im Beton einzugiessenden Bereichs des Belastungsteils entspricht. Dieses vereinfachte Kriterium kann anstelle der oben dargestellten Relation zwischen den Radien und den Längen treten. Die Gefahr von Lufteinschlüssen in Abwesenheit von Oeffnungen ist in diesem Fall relativ gross. Vorzugsweise ist die Länge des Lastverteilers etwa halb so gross wie die des genannten Bereichs. Der prozentual grösste Anteil der auftretenden Kräfte ist dann über den Lastverteiler hinreichend gut in die umgebende Betonstruktur abgeleitet. Der durch eine grössere Länge bedingte zusätzliche Materialbedarf kann daher ohne grosse Nachteile vermieden werden. Eine möglichst kleine Länge des Lastverteilers erhöht die Handlichkeit. In jedem Fall ist die erfindungsgemässe Mindestdimensionierung zu beachten.

Der radiale Zwischenraum zwischen zentralem Belastungsteil und dem diesen umschliessenden Lastverteiler soll nicht zu klein sein, ansonsten der Beton nicht richtig in den Zwischenraum hineinfliessen kann.

Der vorzugsweise als Dorn oder Hülse ausgebildete, zentral angeordnete Belastungsteil ist durch mehrere Längsrippen mit dem Lastverteiler verbunden. Vorzugsweise werden drei je im 120°-Winkel zueinander stehende Rippen vorgesehen. Diese schaffen eine gleichmässige, richtungsunabhängige Kraftübertragung von der zentralen Hülse bzw. vom Dorn auf den Lastverteiler. Mit anderen Worten: Unabhängig davon, in welcher Orientierung das Einzelteil einbetoniert ist und in welcher Richtung die Querbelastung erfolgt, ist die optimale Ueber-tragung resp. Einleitung der wirkenden Kraft in den Beton gewährleistet. Die Rippen sind vorzugsweise nicht länger als der rohrförmige Lastverteiler. Sie wirken im vorliegenden 5 AT 001 024 Ul

Fall also nicht als Längsverstrebung des zentralen Belastungsteils sondern als Kraftübertrager.

Optimalerweise besteht das Einzelteil vollständig aus rostfreiem Stahl. Kostengünstigere Varianten stellen z. B. Stahlgussteile dar. Weiter ist es möglich, die radialen Rippen und die lastverteilende Aussenhülse aus Kunststoff herzustellen. Um eine gute Verankerung im Beton zu gewährleisten, können Hülse, Rippen und/oder Belastungsteil eine strukturierte (z. B. gerippte) Oberfläche aufweisen. So kann beispielsweise eine Hülse aus Kunststoff mit wellblechartigen, ringförmig umlaufenden Rippen und Rillen versehen sein. Die zentrale Hülse bzw. der Schubdorn werden in aller Regel aus einem hoch belastbaren Stahl gefertigt.

Da die Rippen im Beton vollständig eingebettet und im Prinzip nur auf Druck belastet sind, müssen sie weder mit dem Belastungsteil noch mit dem Lastverteiler über tragfähige Schweissnähte verbunden sein. Es entspricht jedoch einer vorteilhaften Ausführungsform, die Rippen (zumindest resp. ausschliesslich) am Belastungsteil anzuschweissen.

Da der Innenraum durch die Rippen in mehrere Sektoren aufgetrennt wird, ist es vorteilhaft, für jeden Sektor erfin-dungsgemässe Durchbrüche im Lastverteiler vorzusehen. Es ist auch denkbar, die Rippen selbst mit vereinzelten Durchbrüchen zu versehen, um das Kommunizieren der Innenraumsektoren zu ermöglichen. Allfällig eingeschlossene Luft kann dann (beim Vibrieren der Betonmasse) in jedem Fall nach oben entweichen .

Um Gleithülse und Schubdorn während der Montage resp. des Betonierens relativ zueinander fixieren zu können, kann an der Gleithülse eine Eindellung bzw.- buchtung oder eine ge- 6 AT 001 024 Ul körnte Stelle vorgesehen sein, die den freien Innenquerschnitt der Gleithülse gerade so weit verengt, dass der Schubdorn in der Gleithülse festgeklemmt werden kann. Für die zwischen den fertiggestellten Betonteilen auftretenden Dilatationskräfte stellt die Querschnittsverengung kein Hindernis dar. Dorn und Hülse können unter Belastung in der erforderlichen Weise frei ineinander gleiten.

Aus der Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1a, b Hülsenteil einer SchubdornVerbindung von hinten und von der Seite;

Fig. 2a, b Schubdornteil einer Schubdornverbindung von hinten und von der Seite. 7 AT 001 024 Ul

Wege zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1a, b zeigt ein Einzelteil der Schubdornverbindungsanordnung mit einer zentralen zylindrischen Gleithülse 1 , an deren Vorderseite eine quadratische Nagelplatte 4 angebracht ist. Auf der Rückseite ist sie mit einem Zapfen 6 verschlossen. Drei plattenförmige, axial verlaufende Rippen 3.1, . .., 3.3 schaffen eine Verbindung zu einem Lastverteilerrohr 2. Letzteres ist etwa halb so lang wie die Gleithülse 1 . Dasselbe gilt für die Rippen 3.1, ..., 3.3, welche somit aus dem Lastverteilerrohr 2 nicht herausragen.

Die Rippen 3.1, ..., 3.3 sind nur mit der Gleithülse 1 ver-schweisst.

Die zylindrische Wandung des Lastverteilerrohrs 2 ist mit Oeffnungen 5.1, 5.2 versehen. Sie sind im vorderen Bereich (jedoch axial zueinander versetzt) plaziert, wo die Nagelplatte 4 den Innenraum zwischen Lastverteilerrohr 2 und Gleithülse 1 abschliesst. Nach hinten ist das Lastverteilerrohr 2 offen.

In ihrem hintersten Viertel weist die Gleithülse 1 eine Einbuchtung 11 (z. B. gekörnte Stelle) auf.

Fig. 2a zeigt ein entsprechendes Dornteil. Es weist einen Schubdorn 7 auf, der in einer zum Hülsenteil analogen Weise mit einem koaxialen Lastverteilerrohr 8 ausgestattet ist. Dieses ist allein durch 3 Rippen 9.1, 9.2, 9.3 mit dem Schubdorn 7 verbunden. Das Lastverteilerrohr 8 ist in beiden axialen Richtungen offen. 8 AT 001 024 Ul

Der Schubdorn 7 hat einen einzubetonierenden Bereich 7.1 und einen in der Hülse 1 (siehe Fig. 1a, b) zu lagernden Bereich 7.2. Beide Bereiche 7.1, 7.2 sind etwa gleich lang. Das Lastverteilerrohr 8 ist etwa halb so lang wie der Bereich 7.1 .

Schliesslich sei noch auf die erfindungsgemässen Oeffnungen 10.1, 10.2 in der Mantelfläche des Rohrs zur Entlüftung des Innenraums verwiesen.

Das in Fig. 1a, b gezeigte Einzelteil ist z. B. wie nachfolgend beschrieben dimensioniert. Die Nagelplatte 4 ist quadratisch und hat eine Seitenlänge in der Grössenordnung von 9 cm. In der Nähe der Ecken sind Nagellöcher 12.1, ..., 12.4 vorgesehen. Das Lastverteilerrohr 2 hat einen Durchmesser im Bereich von 7,5-8 cm, die Gleithülse einen solchen von 2.5 - 3,0 cm. Die Länge der Gleithülse 1 beträgt z. B. 18 cm und diejenige des Lastverteilerrohrs 2 9 cm. Die erste Oeff-nung 5.1 hat einen Abstand von z. B. 1,5 cm von der Nagelplatte 4 und die zweite Oeffnung 5.2 einen solchen von etwa 4.5 cm. Die Oeffnungen befinden sich also in der vorderen Hälfte des Lastverteilerrohrs 2. Sie haben einen Durchmesser von z. B. 5 - 10 mm.

Der in Fig. 2a, b gezeigte Schubdorn 7 hat eine Länge von z. B. 30 cm, wobei der einzubetonierende Bereich 7.1 etwa der halben Länge entspricht. Das Lastverteilerrohr 8 hat den gleichen Durchmesser und die gleiche Länge wie das Lastverteilerrohr 2. Seine Länge entspricht damit 60 % der einzubetonierenden Länge des Schubdorns 7. Der Aussendurchmesser des Schubdorns 7 ist auf den Innendurchmesser der Gleithülse 1 abgestimmt. Er liegt z. B. im Bereich von 2 - 2,5 cm. 9 AT 001 024 Ul

In Bezug auf die erfindungsgemässe Relation der Radien und der Längen ergibt sich folgendes: Bei einem Radius r^ = 11 mm des Dorns und einem Radius r^ = 38 mm des Lastverteilerrohrs, ferner bei einer einbetonierten Länge L^ des Dorns von 150 mm und einer Länge LH = 90 mm des Lastvertei-lerrohrs beträgt der Faktor K beinahe 7,16 und liegt damit weit über dem erfindungsgemässen Minimalwert von 2,5.

Bei einem Hülsenradius r^ = 13 mm, einem Lastverteilerrohrradius r„ = 38 mm, einer Lastverteilerrohrlänge L„ = 90 mm Μ ri und einer Gleithülsenlänge von L^ = 180 mm beträgt der Faktor K etwa 4,2 und liegt damit ebenfalls über dem erf indungsgemässen Minimalwert von 2,5 und dem bevorzugten Wert von 3,5.

Die erfindungsgemässe Bemessungsregel lässt sich also wie folgt mathematisch darstellen: LH > K x Ld x (rd/rH)2 L„ = Länge des Lastverteilerrohrs Π K =2,5 (Faktor) L^ = Länge des einbetonierten Teils des Dorns bzw. der Hülse r, = Radius des Dorns bzw. der Hülse α r„ = Radius des Lastverteilerrohrs. Π 10 AT 001 024 Ul

Beim Erstellen der Schubdornverbindung wird das in Fig. 1a, b gezeigte Hülsenteil mit der Nagelplatte 4 auf die Verschalungsinnenseite genagelt. Beim Betonieren fliesst die Betonmasse von hinten in das Lastverteilerrohr 2 hinein, wobei die Luft durch die Oeffnungen 5.1, 5.2 entweichen kann.

Beim nachfolgenden Erstellen des zweiten Betonteils wird das in Fig. 2a, b gezeigte Einzelteil mit dem Bereich 7.2 des Schubdorns 7 in die Gleithülse 1 eingeführt, und zwar bis der Schubdorn 7 an der durch die Einbuchtung 11 bedingten Querschnittsverengung anstösst. Mit einem Hammerschlag wird der Dorn 7 an der Querschnittsverengung vorbeigetrieben, wobei er festgeklemmt wird. Danach wird auch das zweite Betonteil vergossen, wobei die Oeffnungen 10.1, 10.2 wiederum dafür sorgen, dass das Lastverteilerrohr 8 vollständig von der Betonmasse umgeben ist.

Die bei Dilatationsbewegungen der Betonteile auftretenden Kräfte sind viel grösser als die Klemmwirkung der Eindellung. 11

Claims (13)

1. AT 001 024 Ul Ansprüche: 1. In Beton, Mörtel oder dergleichen eingiessbares Einzelteil einer Schubdornverbindungsanordnung mit a) einem Belastungsteil (1, 7) für eine Wirkverbindung mit einem entsprechenden zweiten Einzelteil der Schubdornverbindungsanordnung und b) einem mit dem Belastungsteil (1, 7) durch Kraftübertragungsrippen (3.1, . .., 3.3 resp. 9.1, 9.3) verbundenen hülsenförmigen Lastverteiler (2, 8), c) wobei zwischen Belastungsteil (1, 7) und Lastver teiler (2, 8) ein in axialer Richtung offener, mit Beton, Mörtel oder dergleichen auszugiessender Innenraum gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass d) der Lastverteiler (2, 8) eine Länge hat, die minde stens 2,5 mal dem mit dem quadrierten Verhältnis zwischen Radius des Belastungsteils (1 , 7) und Radius des Lastverteilers (2, 8) multiplizierten einzubetonierenden Längenabschnitt des Belastungsteils (1, 7) entspricht.
2. 2. Einzelteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Lastverteiler (2, 8) mindestens 3,5 mal dem quadrierten Verhältnis zwischen den genannten Radien multipliziert mit dem einbetonierten Längenabschnitt des Belastungsteils (1, 7) entspricht. 12 AT 001 024 Ul
3. 3. Einzelteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Lastverteiler (2, 8) Wanddurchbrüche (5.1, 5.2 resp. 10.1, 10.2) zur Ge währleistung einer optimalen Entlüftung beim Ausgiessen des Einzelteils aufweist.
4. 4. Einzelteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Lastverteilers (2, 8) mindestens einem Drittel der einzubetonierenden Länge des Belastungsteils (1, 7) entspricht.
5. 5. Einzelteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsrippen Längsrippen (3.1, ..., 3.3 resp. 9.1, ..., 9.3) sind.
6. 6. Einzelteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass genau drei, im 120°-Winkel zueinander stehende Längsrippen (3.1, ..., 3.3 resp. 9.1, ..., 9.3) vorgesehen sind.
7. 7. Einzelteil nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge der Längsrippen (3.1, ..., 3.3 resp. 9.1, ..., 9.3) der axialen Länge des Lastverteilers (2 resp. 8) entspricht.
8. 8. Einzelteil nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrippen (3.1, ..., 3.3 resp. 9.1, 9.3) mit dem Belastungsteil (1 resp. 7) über tragfähige Schweissnähte verbunden sind. 13 AT 001 024 Ul
9. 9. Einzelteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es vollständig aus rostfreiem Stahl besteht.
10. 10. Einzelteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden durch die Rippen abgetrenn— ten Sektor des Innenraums mindestens ein Durchbruch (5.1, 5.2) im rohrförmigen Lastverteiler (2) vorgesehen ist.
11. 11. Einzelteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungsteil eine Gleithülse (1) oder ein Schubdorn (7) ist.
12. 12. Einzelteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleithülse (1) eine eingebuchtete Stelle mit dadurch bedingter geringfügiger Querschnittsverengung aufweist, um den entsprechenden Schubdorn (7) bei der Montage vorübergehend fixieren zu können.
13. 13. Einzelteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im verkaufsfertigen Zustand der Innenraum zwischen rohrförmigem Lastverteiler (2, 8) und Belastungsteil (1, 7) mit Beton, Mörtel oder dgl., insbesondere mit Zementmilch ausgegossen ist. 14