DE1659252A1 - Prestressed composite structural element - Google Patents

Description

Vorgespanntes Verbund-Bauelement Die Erfindung betrifft ein vorgespanntea Verbund-Bauelement.Prestressed composite structural element The invention relates to a prestressed a Composite component.

Es sind seit längerer Zeit vorgespannte Verbund-Bauelemente bekannt, die einen Kern aus vorgespanntem Beton und einen damit in Haftverbund stehenden Hüllkörper aus Ziegel enthalten, wobei die Vorspannung durch im Beton eingebettete Spannglieder ohne Endverankerung erzeugt ist. Dieae Bauelemente besitzen normalerweise die Form von Stürzen oder Deckenbalken und ggf. auch von großflächigen Deckentafeln. Sie haben sich in der Praxis gut bewährt, weil sie eine hohe Belaatbarkeit senkrecht zur Axialebene verbinden mit den der äußeren Ziegelschale von Natur aus innewohnenden Vorteilen der guten Putzhaftung, hohen Wärmedämmling usw. und sie sind deshalb bautechniech einem Element aus reinem Spannbeton überlegen. Zur Herstellung solcher Bauelemente wird generell so vorgegangen, daß die mit geeigneten Hohlräumen (normalerweise nach oben offenen Iängenuten) versehenen Ziegelhüllkörper auf einer Spannbank in IängBrichtung hintereinander angeordnet werden, danach in die Hohlräume vorgespannte Spannglieder (Spannstähle) eingebraht werden" sodann die Hohlräume mit Beton ausgefüllt werden und schließlich, nach den Abbinden des Betons, die Spann lieder entlastet werden. Dadurch wird die Vorspannung der Spann lieder in den Betonquerschnitt eingeleitet und, wegen des Haftverbunde zwiechen Beton und Ziegel, auch anteilig auf den Ziegelquerschnitt übertragen.Prestressed composite components have been known for a long time, which have a core made of prestressed concrete and an adhesive bond with it Enveloping body made of brick included, the prestressing being embedded in the concrete Tendons are created without end anchoring. The building elements usually own the shape of lintels or ceiling beams and possibly also of large-area ceiling panels. They have proven themselves in practice because they have a high loading capacity vertically connect to the axial plane with those naturally inherent in the outer brick shell Advantages of good plaster adhesion, high thermal insulation, etc. and they are therefore building technology superior to an element made of pure prestressed concrete. To produce such Components are generally proceeded in such a way that those with suitable cavities (usually upwardly open length grooves) provided brick shell on a tension bench in Be arranged one behind the other in the longitudinal direction, then prestressed in the cavities Tendons (prestressing steels) are "then filled in with concrete" and finally, after the concrete has set, the tendons are relieved will. As a result, the prestressing of the tendons is introduced into the concrete cross-section and, because of the adhesive bond between concrete and brick, also proportionally on the brick cross-section transfer.

Ein wichtiges Problem bildet bei den Verbund-Bauelementen (wie bei allen vorgespannten Bauelementen) die Gewährleistung eines vollen Korrisionnachutzes für die Spannstähle. Dieser Korrosionaschutz muas voll durch den Betonquerschnitt erbracht werden, weil der äußere Ziegel-Rüllkörper wegen seiner Eigenporosität nicht ausreichend gegen Wanaerdempf oder Feuchtigkeit dicht ist und deshalb nicht zum Korrosionnachutz der Spannetähle beitragen kann. An important problem with composite structural elements (as with all prestressed structural elements) is the guarantee of full corrosion protection for the prestressing steels. This corrosion protection must be provided entirely through the concrete cross-section, because the outer brick corrugation body is not sufficiently tight against Wanaerdempf or moisture due to its own porosity and therefore cannot contribute to the corrosion protection of the tensioning steel .

Es hat sich nun gezeigt, daß insbesondere im Yugenbereich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ziegelhilllkörpern eine so starke Rißbildung im Beton auftreten kann, daß dort der erforderliche Korrosionaschutz für die Spannstähle nicht mehr gegeben ist. Diese Erscheinung beruht auf einer Spannungsumlagerung, die auf das unvermeidbare Kriechen und Schwinden des Betone zurückgeht. Die mit dem Beton in Haftverbund stehenden Ziegelkörper besitzen nämlich praktisch den gleichen Elaatizitäteiaudul wie der Betcng sie kriechen oder schwinden aber nicht. Dadurch nehmen sie bei einem Kriechen und Schwinden des Betons zusätzlieue Druckspannungen auf, während die Druckspannung im Betonquerschnitt entsprechend geringer wird und ggf. sogar ganz verschwindet. Als Folge davon wird der Beton insbesondere im Dereic-. außernalb der Ziegelkörper (also im Fugenbereich) verstl;irkt Gegen Rissebildung anfällig. It has now been shown that a so severe cracking can occur in the concrete in particular in the Yugenbereich between two successive Ziegelhilllkörpern that there the required Korrosionaschutz is not given for the prestressing steels more. This phenomenon is based on a stress redistribution that goes back to the inevitable creep and shrinkage of the concrete. The brick bodies, which are bonded to the concrete, have practically the same degree of elasticity as the concrete, but they do not creep or shrink. As a result, when the concrete creeps and shrinks, they absorb additional compressive stresses, while the compressive stress in the concrete cross-section is correspondingly lower and possibly even disappears completely. As a result, the concrete is particularly in dereic. outside of the brick body (i.e. in the joint area), it is susceptible to cracking.

;-Lit der ßrfindung soll nunmehr ein Verbund-Bauelement geschaffen werden, bei dem die Gefatir einer Rißbildung im Fugenbereich infulge Spannungsumlagerung vermieden ist. Dieses Zie- wird erfindungsgemäß, dadurch erreicht, daß der Hüllkörper aus einem 14-ateriai gebildet ist, dessen Blastizitätsmodul i..esen-,-leil kleiner ist als der des Betuns.With the invention , a composite component is now to be created in which the risk of cracking in the joint area is avoided in full stress redistribution. According to the invention, this goal is achieved in that the enveloping body is formed from a 14-ateriai whose blasticity module i..esen -, - leil is smaller than that of the Betun.

..wech-mäßig kann der HÜllkörper aus einem "hcchporösen Ziegelmateriala bestehen. Darunter wird ein keranieches gebranntes Material verstanden, das gegenÜber dem herkömmlichen Ziegel einen beträchtlich vergrößerten Volumenanteil an fein verteilten Poren und Hohlräumen besitzt. Es kann beispielsweise, wie bekannt und nicht zur Erfindung gehörend, da--lurci-- hergestellt sein, daß vir dem Brennen der Ziegel dem Ton ein eiltsprec.,.ender Anteil an feinkörnigen Füllmitteln (vorzugsweise von geringem spezifischen Gewicht) beigemengt wird, wobei die Füllmittel während des Brennens ggf. auch ausbrennen und freie Hohlräume hinterlassen können. In jedem Fall ergibt sich dabei ein gebrannter Ziegelkörper von geringem Raumgewicht und entsprechend geringer Feetigkeitg der gewissermaßen als ein porös gepacktes Haufwerk von aneinanderhaftenden Ziegelpartikeln angesehen werden kann... The shell body can be made from a "high-porous brick material" exist. This is understood to mean a keranieches fired material that is opposite the conventional brick a considerably increased volume fraction of finely divided Has pores and cavities. For example, it can be as known and not for Belonging to the invention, because - lurci-- be made that vir the burning of the bricks the sound an express.,. ender Share of fine-grained fillers (preferably of low specific gravity) is added, the filler It may also burn out during the burning process and leave free cavities behind. In any case, the result is a fired brick body with a low volume weight and correspondingly lower Feetigkeitg the as it were as a porous packed Heap of brick particles adhering to one another can be viewed.

Die Erfindung nutzt in konsequenter Weise die weitere Eigenschaft des hochporösen Ziegelmaterials aust daß es einen beträchtlich geringeren (in der Regel einen um etwa den Faktor 10 geringeren) Blastizitätemodul besitzt wie Beton bzw. ein "massiver" herkömmlicher Ziegel. Es kann deshalb, wenn es in Verbund mit vorgespanntem Beton steht, den Kriech- und Schwindbewegungen des Betons gut folgen, ohne daß es dabei seinerseits neruienswerte zusätzliche Druckspannungen aufnehmen kann. Somit führt die Verwendung dieses Materials als Hüllkörper eines vorgespannten Verbundelementes zu dem Ergebnis, daß sich Spannungsumlagerungen infolge Kriechens und Seliwindens des Betons nicht me.,ir e.instellen könneng also die Ursachen für etwaige Rißbildwigen im Fugenbereich beseitigt sind.The invention consistently uses the further property of the highly porous brick material that it has a considerably lower (as a rule about a factor of 10 lower) modulus of blasticity than concrete or a "solid" conventional brick. It may, therefore, if it is in conjunction with pre-stressed concrete, well follow the creep and shrinkage movements of the concrete without it can admit its part neruienswerte additional compressive stresses. Thus, the use of this material as the envelope of a pre-stressed composite element leads to the result that stress redistribution due to creep and self-winding of the concrete cannot be adjusted, i.e. the causes of possible cracks in the joint area are eliminated.

Anstelle des hochporösen Ziegelmaterials kann aber aucli ein anderes Material von geringem Elastizitätemodul verwendet werdeng wie beispielsweise ein hochporöses Kunststoff-Material. Der Auswahl des Materials für den Hüllkörper sind praktisch keine Grenzen gesetzt, außer daß es einen geringen Blastizitätsmodul besitzen und für die Verwendung im Bauwesen grundsätzlich geeignet sein muß.Instead of the highly porous brick material, another one can also be used Material with a low modulus of elasticity is used beg such as a highly porous plastic material. The selection of the material for the enveloping body there are practically no limits, except that it has a low modulus of blasticity and must in principle be suitable for use in construction.

Normalerweise hat bei dem erfindungegemäß ausgebildeten Verbundelement der Hüllläper nur eine verhältnismäßig geringe Festigkeite so daß er nicht zur Tragfähigkeit des Blementes beitragen kann. Dies ist aber in der Regel auch nicht erforderlich, da der Betonquerschnitt aus Gründen des Korrosionsschutzes ohnehin so groß bemessen sein muß, daß er allein die gewünschte Tragfähigkeit übernimmt.Normally has in the composite element designed according to the invention the envelope lap only has a relatively low strength so that it does not have a bearing capacity des Blementes can contribute. However, this is usually not necessary, because the concrete cross-section is so large anyway for reasons of corrosion protection must be that he alone takes over the desired load-bearing capacity.

Nicht nur das hochporöse Ziegelmaterial# sondern auch die meisten anderen für den Hüllkörper geeigneten Materialien besitzen ein verhältnismäßig geringes Raumgewicht. Auf die mit dem geringen Raumgewicht in direktem Zusammenhang stehenden Eigenschaften des Hüllkörpermaterials kommt es im Rahmen der Erfindung nicht entscheidend an. Immerhin hat auch dieser Teil der Eigenschaften noch vorteilhafte Auswirkungen, So sind die 2utzhaftung und die Wärmedämmung den erfindungagemäß ausgebildeten Verbundelementes gegenüber einem herkömmlichen Verbundelement verbessert.Not only the highly porous brick material # but also most of them other materials suitable for the enveloping body have a relatively low value Volume weight. On those directly related to the low volume weight Properties of the enveloping body material are not decisive in the context of the invention at. After all, this part of the properties still has beneficial effects, So are the 2utzhaftung and the thermal insulation of the composite element designed according to the invention improved compared to a conventional composite element.

Vor allem aber eröffnet das geringe Raumgewicht eine sehr einfache Möglichkeit der Herstellung von vorgespannten Leichtbauelementeng wie z.B. LeichtBtürzen. Dazu Ist es dann nur noch erforderlich, anstelle.des herkömmlichen Betons einen sog. "konstruktiven Leichtbetonft zu verwenden. Dieser Beton ist bekanntlich unter Verwendung von Leichtzuachlagstoffen her-3 gestellt und besitzt eine Rohwichte von 1,2 bis 1,6 Mp/m In Verbindung mit dem erfindungegemäßen Hüllkörper bringt er somit eine wesentliche Gewichtsersparnie im fertigen Bauelement, während sich die durch den Leichtbeton erzielbare Gewichtsersparnia bei einem (zu Vergleichazwecken gedachten) Bauelement aus Leichtbeton und herkömmlichen Ziegel wegen des hohen Ziegel-Eigengewichts praktisch nicht nennenswert auswirkt.Above all, however, the low volume weight opens up a very simple possibility of manufacturing pre-tensioned lightweight construction elements such as lightweight aprons. For this, it is then only necessary to use a so-called "structural lightweight concrete" instead of the conventional concrete. This concrete is known to be produced using lightweight additives and has a gross weight of 1.2 to 1.6 Mp / m In In connection with the enveloping body according to the invention, it thus brings a substantial weight saving in the finished component, while the weight savings that can be achieved by the lightweight concrete in a component made of lightweight concrete and conventional bricks (intended for comparison purposes) have practically no significant effect because of the high brick weight.

Claims (1)

A n o p r ü c h e 1#.orgespanntes Verbund-Bauelement mit einem Kern aus vorge- apanntem Beton und einem damit in Haftverbund stehenden Hüll- körper aus Ziegelg wobei die Vorspannung durch im Beton einge- bettete Spannglieder ohne Endverankerung erzeugt ist, dadurch izekennzeielinetg daß der Hüllkörper aus einem Haterial. ge- bildet ist, dessen Blastizitätemodul wesentlich kleiner ist als der des BetonB. 2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllkörper-Material ein hochporüses Ziegelnaterial ist. 3. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllkörper-Material ein insbesondere hochporöses Kunststoff- material ist. 4. Bauelement'naeil Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzedehnet, daß das Hüllkörper-Material mit einem vorgespannten Bet(aiteil aus konstruktivem Leichtbeton in Verbund steht. A no p r ü c he 1 #. Pre-stressed composite structural element with a core of pre- exposed concrete and an adhesive bond with it brick body whereby the prestressing is achieved by embedded tendons without end anchorage is generated, thereby izekennzeielinetg that the enveloping body is made of a material. ge forms whose blasticity modulus is much smaller than that of BetonB. 2. Component according to claim 1, characterized in that the Enveloping body material is a highly porous brick material. 3. The component according to claim 1, characterized in that the Enveloping body material a particularly highly porous plastic material is. 4. Bauelement'naeil claim 1, 2 or 3, characterized gekennzedehnet, that the envelope material with a pre-tensioned Bet (aiteil made of structural lightweight concrete.