DE3735044A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines bauwerkes mit einer formschluessigen verbindung seiner tragenden stahlbetonbauteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Herstellung eines Bauwerkes mit einer formschlüssigen Verbindung seiner tragenden Stahl­ betonbauteile gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.

Das erfindungsgemäße Bauwerk kann ein bereits fertiges Gebäude darstellen, welches mit dem zu betonierenden Stahlbetonbauteil nachträglich versehen werden soll. Ein Beispiel ist die nachträgliche Verstärkung eines Gebäudes bei der Sanierung oder bei der Umwidmung. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auch auf Stahlbetonbauwerke anwendbar, deren tragende Bauteile schon bei der Errichtung des Bau­ werkes miteinander formschlüssig verbunden werden müssen. Die formschlüssige Verbindung von Stahl­ betonbauteilen ist vor allem erforderlich, wenn diese Druckkräfte übertragen müssen, die beispielsweise in der Biegedruckzone eines Stahlbetonträgers auf einem zweiten Stahlbetonträger abgetragen werden. Wenn solche Stahlbetonträger nachträglich, d.h. nach dem Aushärten ihres Betons miteinander verbunden werden müssen, er­ gibt sich auf der Überdeckungsfläche zwischen den Betonoberflächen eine Betonfläche, in der die Kraft­ übertragung stattfinden muß.

Die Erfindung geht von einem vorbekannten Verfahren aus, bei dem über den beschriebenen Betonflächen in den Stahlbetonbauteilen Druckzonen mit Hilfe von Ankerbolzen, z.B. Schrauben hergestellt werden, welche die beiden Stahlbetonträger durchsetzen und durch ihr Anzugsmoment eine zylinderförmige Druckzone erzeugen, welche auf den eingespannten Betonflächen einen zur Übertragung der Druck- und Schubkräfte ausreichenden Reibungsschluß hervorrufen.

Dieses vorbekannte Verfahren setzt Aussparungen mit relativ engen Passungen in den Stahlbetonbauteilen voraus, die auch bei sorgfältiger Abdichtung häufig den Zutritt von korrodierenden Sphären zu den Ankerbolzen nicht verhindern können. Das macht weitere, meistens kostspielige Maßnahmen zur Erzielung eines langfristi­ gen Schutzes gegen Korrosionen der Ankerbolzen notwen­ dig. Die Aufrechterhaltung der für die Schubübertragung zwischen den Bauteilen erforderlichen Druckzonen, die sich um die Ankerbolzen bilden müssen, erweist sich umso schwieriger, je kürzer die Längen sind, mit denen die Ankerbolzen die Stahlbetonteile durchsetzen. In erster Linie ist hierfür die elastische Dehnung der Ankerbolzen auf diesen Längen maßgeblich, von denen der absolute Betrag der Dehnung bei gegebenem Anzugsmoment unmittelbar abhängt. Bei bleibenden Verformungen der Oberflächen in den Trennebenen können geringe Dehnungs­ beträge leicht aufgezehrt werden, wodurch die Verspannung verlorengeht und bei der Schubübertragung Schubkräfte auf die Ankerbolzen übertragen werden, für die sie nicht ausgelegt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Bauwerk der eingangs beschriebenen Art die formschlüs­ sig miteinander zu verbindenden Stahlbetonbauteile dauerhaft und verschleißsicher zur Schubübertragung miteinander zu verbinden.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Schubübertragung aus­ schließlich mit der Klebeschicht, welche die Beton­ oberflächen der aneinander angeschlossenen Stahlbeton­ bauteile des Bauwerkes mit der Überdeckungsfläche ihrer gegenseitigen Verbindung voneinander trennt und sich mit der ebenen Stahlfläche der Ankerplatte verbindet. Zwischen den Ankerplatten existiert dabei keine schub­ feste Verbindung, vielmehr liegen auf diesen Bereichen der Überdeckungsfläche die Betonflächen übereinander und halten den Formschluß durch ihre Oberflächenrauhigkeit und die Haftung des zweiten Bauteiles am ersten. Ein zusätzlicher Formschluß besteht jedoch zwischen den Platten und den mit ihnen verbundenen Ankern, soweit diese über die Betonoberfläche vorstehen und in den Ortbeton des angeschlossenen Bauteiles ragen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung hat den erheblichen Vorteil, daß die notwendigen Stahlteile sämtlich in den Beton eingebettet sind und der Formschluß dieser Teile von Verspannungskräften unabhängig ist. Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht dadurch eine Verstärkung in der Biegedruckzone von Stahlbetonträgern, weil es wegen der geringen Flächenausdehnung der Ankerplatten im Gefolge von Formänderungen des Stahlbetonbauteiles nicht zum Aufwölben der Stahlplatten mit der Folge ihrer Lockerung kommen kann.

Im Bauwesen ist es bekannt, Epoxydharze zum Verkleben von Stahllamellen mit der Betonoberfläche in der Biegezugzone von Stahlbetonträgern zu benutzen, um mit Hilfe der Klebefuge Zugkräfte auf der sich über die gesamte Zugzone erstreckenden Länge der Stahllamellen zu übertragen. Diese Stahllamellen werden an ihren Enden mit Ankern in dem Beton des Bauwerkes befestigt, sofern die Länge der Lamellen zur Einleitung der Zugkraft nicht ausreicht. Mit derartigen Stahllamellen lassen sich jedoch keine Stahlbetonbauteile kraftschlüssig miteinander verbinden. Vielmehr dient das vorbekannte Verfahren lediglich im Rahmen der Bauwerksanierung zur Verstärkung der Biegezugzone von tragenden Stahlbetonbauteilen.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 2 verwirklicht. Hierbei dienen die Dübel einerseits zur plangemäßen Anordnung der Stahlplatten auf dem Stahlbetonbauteil, andererseits aber auch dazu, die Platten mit dem aufgetragenen, als Kleber dienenden Epoxydharz zu verspannen, um eine ausreichende Anpreßkraft zu erzielen. Die Dübel sind deswegen in solcher Zahl und Anordnung vorgesehen, daß sich über die Anpreßfläche der Platte gesehen eine annähernd gleichmäßige Druckverteilung auf die Klebeschicht ergibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet besondere Vorteile bei seiner Anwendung auf Bauwerke, welche aus bauherren­ seitigen Gründen örtlich verstärkt werden müssen, die jedoch über eine erhebliche Restnutzungsdauer erhalten bleiben sollen. Mit dem Verfahren gemäß dem Patentanspruch 3 wird eine Ausführungsform der Erfindung geschaffen, bei der außer der nachträglichen Verstärkung auch noch eine Öffnung in dem Bauwerk angeordnet ist.

Ein Anwendungsbeispiel hierfür sind Kühltürme in mit fossilen Brennstsoffen betriebenen Kraftwerken mit Rauchgasentstickung bzw. -entschwefelung. Hierbei werden nachträglich die aus einer Rauchgasentschwellungsanlage abströmenden kalten Rauchgase in der Einbauzone des Kühlturms freigesetzt, um den Auftrieb des Kühlturmes zu nutzen, mit dem die Rauchgase in die Atmosphäre getragen werden. In solchen Fällen ist es zweckmäßig, die kalte Rauchgase führenden Rohrleitungen durch die Schale des Kühlturmes zu führen. Dazu dient dann die im Patent­ anspruch 3 vorgesehene Öffnung.

Die Ausführungsform der Erfindung nach dem Patentanspruch 4 ist besonders zweckmäßig, wenn ein bereits stehender Kühlturm mit Stahlbestonschale für den Einsatz zur Abführung gereinigter Rauchgase neu eingesetzt werden soll. Die Öffnung im Kühlturmmantel läßt sich nämlich auf der geschlossenen Schale mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorbereiten, bevor sie ausgebrochen wird. Dadurch wird die Standsicherheit des Kühlturms während der nachträglichen Bauzeit gewähr­ leistet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben, das in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist.

Es zeigen

Fig. 1 links in abgebrochener Darstellung einen Längs­ schnitt und rechts eine Draufsicht auf eine Kühlturmschale mit einer nach dem erfindungs­ gemäßen Verfahren nachträglich hergestellten Öffnung,

Fig. 2 eine Einzelheit der Fig. 1 der mit II bezeich­ neten Stelle,

Fig. 3 mehrere Ausführungsformen von Ankerplatten, die zur Verwirklichung der Erfindung benutzt werden können und

Fig. 4 in der Fig. 3 entsprechender Darstellung eine Ankerplatte.

Auf den durch die Querlinien in der linken Darstellung der Fig. 1 angedeuteten Höhen eines Kühlturmes (1) nimmt die Wandstärke der Kühlturmschale (2) von unten nach oben ab. Eine Öffnung (3) mit kreisförmiger Umrißlinie, welche durch den Radius (4) gegeben ist, soll nachträg­ lich zur Einführung einer Rauchgasleitung ausgebrochen werden. Auf einem inneren Teilkreis (5) und einem äußeren Teilkreis (6) sind in radialen und tangentialen Abständen Ankerplatten (7) auf folgende Weise angeordnet:

Jede Ankerplatte (7 bzw. 8) besteht aus einer ebenen Stahlplatte (9), die mit ihrer ebenen Unterseite (10) auf die Außenseite (11) der Kühlturmschale aufgeklebt ist. Die Klebefuge ist in Fig. 2 nicht dargestellt. Sie geht aus den Darstellungen der Fig. 3 bei (12) hervor. Diese Klebefuge (12) verbindet die ebene Plattenunter­ seite (10) mit der Betonoberfläche (11) des tragenden Stahlbetonmantels (2).

Auf der gegenüberliegenden Seite (14) sind Anker (15) mit ihren zylindrischen Stangen (16) befestigt. Die Stangen tragen verbreiterte Köpfe (30′). Die Anker ragen in die nicht dargestellte Bewehrung des anzuschließenden Bauteiles, das mit (17) in Fig. 2 bezeichnet ist.

Zur Herstellung der in Fig. 3 wiedergegebenen Klebefuge wird auf dem tragenden Bauteil (2) der Teil der Über­ deckungsfläche (17′) beider Bauteile (17, 18), der von einer Ankerplatte eingenommen wird und mit (17′) in Fig. 3 bezeichnet ist, gesäubert und aufgerauht. Das geschieht zweckmäßig mit einem Sandstrahl. Auf dieser Fläche werden mehrere Dübel verteilt, in den Beton des Bauteiles (2) verankerte Dübelbohrungen gesetzt, mit denen sich die Ankerplatte (9 bzw. 10) mit der Oberfläche des Bauteiles (2) verspannen läßt. Bevor das geschieht, wird ein Epoxydharzkleber aufgetragen, der die erwähnte, nach seiner Aushärtung entstehende Klebefuge (12) bildet. Innerhalb der vorgeschriebenen Topfzeit werden die Dübel angezogen und dadurch der erforderliche Anpreßdruck der Stahlplatten (9, 10) erzeugt.

Nach Fertigstellung der Klebefuge (12) werden die Platten (9, 10) mit den Ankern (15) auf deren freier Länge einschließlich der Köpfe (8) in das anzuschließende Bauteil (17) einbetoniert.

Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist dieses Bauteil ein bewehrter Ringträger, welcher der Krümmung der Kühlturmschale mit dem Umriß der Öffnung (3) folgt. Dieses Bauteil wird in Ortbeton nach Abschalung herge­ stellt. In den Ortbeton werden Halfenschienen (22) eingesetzt, welche dem Anbringen von zusätzlichen Konstsruktionsteilen dienen können. Diese Verstärkung besteht aus Kurzstücken von etwa 20 cm, die ihrerseits mit Ankern (23) befestigt werden. Diese Einfassung der Öffnung (3) wird hergestellt, nachdem die Öffnung aus der Kühlungsschale ausgebrochen worden ist.

Die in den Darstellungen der Fig. 3 erkennbaren Anker­ platten zeigen unterschiedliche Umrisse und tragen in jeweils symmetrischer Verteilung unterschiedliche Anzahlen von Ankern.

In der oberen Reihe der Fig. 3 ist eine Ankerplatte mit rechteckigem Umriß (24) dargestellt, welche zwei Anker­ kopfbolzen (25 und 26) aufweist.

In der darunterliegenden Darstellung weist die Ankerplatte einen quadratischen Umriß (27) und vier symmetrisch angeordnete Kopfbolzen (28 bis 31) auf. Die unterste Darstellung zeigt eine Ankerplatte mit insge­ samt neun Kopfbolzendübeln in Reihenanordnung bei (32 bis 34).

Wie sich aus den jeweils rechts wiedergegebenen Stirn­ ansichten ergibt, sind die Ankerplatten jeweils den anzuschließenden Stahlbetonbauteilen (17) angepaßt.

Die Ankerplatte (31′) nach Fig. 4 von quadratischem Umriß weist eine zentrale Bohrung für eine Dübelschraube (32′) auf. Diese wirkt mit einem in den Beton eines Bauteiles eingebrachten und nicht dargestellten Dübel zusammen. Die ebene Seite (10) der Ankerplatte (9) liegt der Ringfläche gegenüber, auf der sich der Kopf (33′) der Dübelschraube (32′) abstützt, wenn die Schraube in den Dübel eingedreht wird. Dann verspannt sich die Seite (10) mit dem Kleber, welcher später die Klebefuge bildet. Die zentralsymmetrische Anordnung der Bohrung (34′) für die Dübelschraube (32′) sorgt für einen gleich­ mäßigen Andruck.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines Bauwerkes mit einer formschlüssigen Verbindung seiner tragenden Stahlbetonbauteile, die sich mindestens teilweise überdecken durch Anker, welche in der Überdeckungsfläche der anzu­ schließenden Stahlbestonbauteile eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Überdeckungsfläche (18) Stahlplatten (9, 10), mit denen die Anker (15) durch Befestigung mit ihren Stangen (16) auf einer Plattenseite verbunden sind, verteilt und mit ihren der Ankerkopfseite abgewandten ebenen Seite (10) auf der Betonoberfläche (11) des tragenden Stahlbetonbauteiles (2) durch eine Klebefuge (12) befestigt werden, die zur Schubüber­ tragung dient, und daß nach Fertigstellung der Klebefuge (12) die Platten (9, 10) mit den Ankern (15) auf deren freier Länge mit ihren Köpfen (16) in das anzuschließende Bau­ teil (17) einbetoniert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ankerplatten (9, 10) nach dem Aufbringen des Klebers (12) mit dem tra­ genden Bauteil (2) durch Dübel verspannt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine bewehrte Betonschale als tragendes Bauteil (2) mit einem eine diese durchsetzende Öffnung (3) umgebenden bewehrten Ringbalken (17) schub­ fest verbunden wird, in dem die Stahlplatten (9, 10) in radialer und tangentialer Ver­ teilung auf der gekrümmten Überdeckungsfläche (17′) der Stahlbetonbauteile (2, 17) aufge­ klebt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlplatten (9, 10) auf der Außenseite einer Kühlturm­ schale (2) aufgeklebt werden und die diese durchsetzende Öffnung (3) nach dem Erhärten des Betons des Ringbalkens (17) ausgebrochen und deren Ränder (20, 21) anschließend einge­ faßt werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn­ zeichnet durch Stahlplatten (9, 10) mit Öffnungen für Dübel und auf einer Seite angebrachten Kopfbolzen (15, 16).