STAHLBETONBAUTEILE, VERDRÄNGUNGSKÖRPER UND ZUR SICHERUNG DER VERDRÄNGUNGSKÖRPER DIENENDE HALTE- UND ABSTANDSELEMENTE SOWIE

STAHLBETONBAUTEIL

Beschreibung

Die Erfindung betrifft Anordnungen von Verdrängungskörpern zum Einbringen in Stahlbetonbauteile gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 , Verdrängungskörper gemäß Oberbegriff des Anspruchs 15, zur Sicherung der Verdrängungskörper dienende Halte- und Abstandselemente gemäß Oberbegriff des Anspruchs 32 sowie Stahlbetonbauteil gemäß Oberbegriff des Anspruchs 36.

Im Hochbau wird der größte Teil des eingesetzten Betons in Deckenplatten verbaut. Neben vielen günstigen Eigenschaften, die der Baustoff Beton aufweist und die hierbei zum Tragen kommen, besteht ein Nachteil in seinem hohen Eigengewicht. Eine Strategie zur Verringerung dieses Nachteils besteht im Einbau von Hohlkörpern in denjenigen Bereichen der Decken, die statisch schwach beansprucht sind. Neben der Reduzierung des Eigengewichtes der Decke selbst, welche bei gleicher Deckendicke größere Spannweiten erlaubt, führt das geringere Gewicht zu einer Reduzierung des Betonstahlverbrauchs und auch der bis zum Baugrund abzuleitenden Lasten. Dies wiederum führt zu weiteren Massen- und Kostenreduzierungen.

Es ist daher schon seit vielen Jahren bekannt, Verdrängungskörper in Stahlbetonbauteile und insbesondere in Stahlbetondecken vorzusehen, mit denen ein Teil des Betons ersetzt werden kann. Das Einbringen derartiger Verdrängungskörper erfolgt dabei gezielt in den Bereichen des Betonbauteils, in denen die Beanspruchung des Betonbauteils durch Lasten und die Art der Auflagerung eher gering ist und in denen der zwischen den zueinander beabstandet angeordneten Verdrängungskörpern verbleibende Betonanteil zu Erfüllung der Lastabtragung ausreicht. In höher beanspruchten Bereichen, wie bei Decken etwa in der näheren Umgebung der Auflager, werden weniger oder keine Verdrängungskörper angeordnet, damit der Betonanteil hier höhere Lasten aufnehmen und abtragen kann. Die Verdrängungskörper werden typischerweise vor dem Glessen des Betonbauteils mit in die Verschalung eingebracht und an der Stahlbewehrung auf unterschiedlichste Arten befestigt, damit sie ihre Lage innerhalb des vergossenen Betons bis zu dessen Erstarrung beibehalten und nicht aufschwimmen können.

Aufgrund der genannten Vorteile haben in den vergangenen Jahren Hohlkörperdecken erhebliche Marktanteile hinzugewonnen. Durch den Einsatz von Hohlkörpern in Stahlbetondecken lassen sich bis zu 35% Beton und bis zu 20% Stahl einsparen, was zu erheblichen Kostenersparnissen führt. Hierbei sind im Laufe der Zeit verschiedenste Formen und Anordnungen von Verdrängungskörpern vorgeschlagen worden.

Während die Firma BubbleDeck (z.B. WO 2010/076757 A2) ausschließlich kugelförmige Hohlkörper einsetzt, verwendet die Firma Cobiax Technologies kugel- und ellipsoidförmige Hohlkörper (z.B. EP 1 568 827 A1 oder WO 201 1/075856 A1), weitere Systeme sind Beeplate (ellipsoidförmig) und U-Boot/Daliform (quaderförmig).

Aus der DE 100 04 640 A1 sind auch schon auftriebsfreie Hohlkörper in Form von Bewehrungskörben bekannt geworden, die eine kreiskegelstumpfförmige Grundform aufweisen mit einer ebenen Grundfläche und einer ebenen Deckfläche des Kreiskegelstumpfes. Die Bewehrungskörbe sind allerdings nicht geschlossen, sondern in der Regel unterseitig vollständig offen und im Bereich der Oberseite mit Luftaustrittsöffnungen versehen, durch die die in dem Bewehrungskorb befindliche Luft beim Einbringen des Beton austreten kann. Derartige Bewehrungskörbe dienen vor allem als Abstandshalter zwischen einer unterseitigen Bewehrung und einer oberseitigen Bewehrung einer Betondecke und erleichtern das Einbringen der voneinander beabstandeten unteren und oberen Bewehrung. Die Kegelwinkel werden hierbei im wesentlichen durch die Art der Herstellung der Bewehrungskörbe aus Kunststoff und den dafür notwendigen Ausformschrägen beim Entnehmen aus der Kunststoffform bestimmt, daher weisen diese Bewehrungskörbe nur geringe Kegelschrägungen auf. Das unterseitige Eintreten von Beton ist möglich und wird, allerdings hinsichtlich des Maßes der Ausfüllung der Bewehrungskörbe mit Beton, unkontrolliert erfolgen. Damit ist aber eine Aussage über verbleibende Hohlräume und damit auch die statische Belastbarkeit des so hergestellten Betonbauteils äußerst unsicher. Aus der DE 298 21 000 U1 sind weiterhin Bewehrungskörbe bekannt, die eine nicht kreisförmige, sondern vieleckig pyramidenförmige Grundform aufweisen. Beim Vergießen des Betons einer derart bewehrten Betondecke füllen sich die Bewehrungskörbe vollständig mit Beton. Daher können derartige Bewehrungskörbe in keiner Weise die Funktion eines Verdrängungskörpers übernehmen.

Die bislang verwendeten Verdrängungskörper führen aufgrund ihrer Form und ihrer Anordnung in Stahlbetonbauteilen wie etwa Decken zu erheblichen Einbußen in der Tragfähigkeit der Betonbauteile, vornehmlich bei der für Betonbauteile besonders wichtigen Querkrafttragfähigkeit. Bei dem einzigen in Deutschland bauaufsichtlich zugelassenen System der Firma Cobiax wird bei einer Reduktion des Eigengewichtes um ca. 30% eine Querkrafttragfähigkeit erreicht, die nur ca. 50% der Querkrafttragfähigkeit einer Massivdecke, also einer Decke ohne Hohlkörper, entspricht. Dies ist für viele Anwendungen unzureichend und daher unterbleibt häufig der Einsatz entsprechender Verdrängungskörper, wodurch ein erhöhter und eigentlich unnötiger Betonverbrauch mit den schon vorstehend dargestellten negativen Folgerungen einhergeht. Ein wesentlicher Grund für die negative Beeinflussung der Festigkeitseigenschaften ist die Ausbildung der Betonstege, die zwischen den Verdrängungskörpern gebildet werden, wenn der um die Verdrängungskörper herum eingebrachte Beton ausgehärtet ist. Diese Betonstege sind aufgrund der Formgebung und der Anordnung der Verdrängungskörper zueinander in ihren lokalen Querschnitten recht ungleichmäßig und weisen insgesamt negative Lastabtragseigenschaften auf. Daher kommt es, wenn die Verdrängungskörper nicht ausreichend voneinander beabstandet angeordnet werden, im Extremfall zu einen Versagen des gesamten Betonbauteils. Um dies zu vermeiden, werden die Verdrängungskörper häufig recht weit voneinander entfernt angeordnet, damit die Betonstege ausreichende Festigkeiten aufweisen, wodurch aber der Anteil des Betons an dem derart gebildeten Hohlkörperbetonbauteil recht hoch bleibt und das mögliche Einsparpotential an Beton nicht wirklich ausgeschöpft werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine weiterentwickelte Anordnung von Verdrängungskörpern und hierfür geeignete Verdrängungskörper vorzuschlagen, mit denen bei optimierbarer Einsparung von Beton die notwendigen Eigenschaften unter Ein- satz derartiger Verdrängungskörper hergestellter Betonbauteile, insbesondere die Querkrafttragfähigkeit erreicht werden können.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich hinsichtlich der Anordnung der Verdrängungskörper aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 , hinsichtlich der Verdrängungskörper aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 15, hinsichtlich der Halte- und Abstandselemente aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 32 und hinsichtlich der Stahlbetonbauteile aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 36 jeweils in Zusammenwirken mit den Merkmalen des zugehörigen Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung hinsichtlich der Anordnung der Verdrängungskörper geht aus von einer Anordnung von Verdrängungskörpern zum Einbringen in Stahlbetonbauteile, insbesondere in Stahlbetonplatten, wobei die Verdrängungskörper eine kegelstumpf- förmige oder mehr- oder vieleckig pyramidenstumpfförmige Grundform mit einer Grundfläche und einer Deckfläche aufweisen und im Stahlbetonbauteil in linienför- miger Anordnung zueinander angeordnet sind. Eine derartige gattungsgemäße Anordnung von Verdrängungskörpern wird dadurch in erfindungsgemäßer Weise weiter gebildet, dass eine Anzahl kegelstumpfförmiger oder mehr- oder vieleckig pyrami- denstumpfförmiger Verdrängungskörper linienförmig in einer alternierenden Orientierung von Grundfläche und Deckfläche jeweils benachbarter Verdrängungskörper zueinander und jeweils benachbarte Verdrängungskörper beabstandet voneinander angeordnet sind. Durch das Zusammenwirken von im Wesentlichen kegelstumpfförmiger Grundform und die alternierende Orientierung jeweils benachbarter Verdrängungskörper zueinander kann eine Verteilung der Verdrängungskörper in dem herzustellenden Stahlbetonbauteil erreicht werden, die eine wesentliche Erhöhung der erzielbaren Festigkeitswerte der mit den Verdrängungskörpern ausgestatteten Stahlbetonbauteile erlaubt. Bildlich gesprochen können die Verdrängungskörper wegen ihrer alternierenden Anordnung zueinander so angeordnet werden, dass die Verdrängungskörper sich teilweise senkrecht an den konischen Wandungsbereichen überlappend dicht zueinander zu liegen kommen und die Betonstege zwischen den jeweils benachbarten Verdrängungskörpern immer etwa gleichen, zumindest aber recht gleichmäßigen Querschnitt haben und daher auch etwa gleich bei der Lastab- tragung beteiligt sind. Anders als bei den bekannten Anordnungen von Verdrängungskörpern ergeben sich nicht, anschaulich ausgedrückt, einseitig dicke und auf der anderen Seite dünne Betonstege zwischen benachbarten Verdrängungskörpern, die bei Belastung natürlich auch ungleichmäßig zur Lastabtragung beitragen. Vielmehr bildet sich eine relativ dicht schachtelbare Anordnung der Verdrängungskörper mit einer homogenen Verteilung der Betonstege etwa gleichbleibenden Querschnitts zwischen den Verdrängungskörpern. Unter linienförmig alternierender Orientierung der Verdrängungskörper zueinander soll im Weiteren verstanden werden, dass benachbart zueinander angeordnete Verdrängungskörper jeweils abwechselnd mit ihrer Grundfläche nach unten, ihrer Deckfläche nach unten, ihrer Grundfläche nach unten und so weiter angeordnet sind. Anschaulich dargestellt sind die Verdrängungskörper in einer Orientierung "Λ V Λ V Λ V Λ V Λ V ..." und so weiter angeordnet. Die Seitenwandung der vorteilhaft gleich ausgebildeten Verdrängungskörper kann so relativ nahe an der Seitenwandung des in der linienförmigen Reihung jeweils nächstliegenden Verdrängungskörpers angeordnet werden, wodurch sich eine recht dichte Packung der Verdrängungskörper z.B. in Bereichen geringer Belastung des Stahlbetonbauteils erreichen lässt, mit der sich ein optimales Ersetzen des Betons durch die Verdrängungskörper und damit eine optimale Einsparung des Betons erreichen lässt. Durch entsprechend größere Abstände zwischen den benachbarten Verdrängungskörpern lassen sich die Einsparung an Beton, damit aber auch gleichzeitig die erreichbaren Festigkeitswerte, insbesondere die Querkrafttragfähigkeit leicht beeinflussen, wobei die Veränderung der Abstände eine entsprechende Veränderung der Betonstege zwischen den Verdrängungskörpern bewirkt, die dann zu der erhöhten Lastabtragung dienen. Die alternierende Anordnung passend geformter Verdrängungskörper ermöglicht damit einen Weg zur Herstellung sehr belastungsorientiert gebildeter Stahlbetonhohlbauteile, die mit herkömmlichen Verdrängungskörpern nicht möglich war. Numerische Berechnungen sowie erste Bauteilversuche im Maßstab 1 :2 zeigen, dass mit der erfindungsgemäßen Form und Anordnung der Verdrängungskörper bei einer Reduktion des Eigengewichtes einer Stahlbetondecke um 30% eine Querkrafttragfähigkeit von ca. 75% der Querkrafttragfähigkeit einer Massivdecke erreicht werden kann. Bei gleicher Gewichtsreduktion erhöht sich also die Querkrafttragfähigkeit im Vergleich zu bisherigen Systemen von Verdrängungskörpern um ca. 50%. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit den Einsatz von Ver- drängungskörpern auch in denjenigen Bereichen von Decken, in denen eine hohe Querkraftbeanspruchung vorliegt. Der Einsatzbereich der Hohlkörper erhöht sich somit drastisch.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung sind die linienförmig alternierend zueinander orientierten Verdrängungskörper entlang einer Linie nebeneinander angeordnet. Hiermit können linienförmige Ersetzungen des Beton erreicht werden, indem die Verdrängungskörper genau in der Richtung in die Bewehrung des Betonbauteils eingebracht werden, in der die Belastung einen Ersatz des Betons durch Hohlräume zulässt.

In weiterer Ausgestaltung ist es auch möglich, mehrere derartige linienförmige Anordnungen nebeneinander in die Bewehrung des Betonbauteils einzubringen, indem z.B. zwei oder mehr alternierend zueinander linienförmig angeordnete Reihen von Verdrängungskörpem parallel nebeneinander angeordnet werden. Hierdurch können feldartige Anordnungen von Verdrängungskörpern geschaffen werden, die einen flächig verteilten Ersatz von Beton in Betonbauteilen, z.B. in den niedrig belasteten Mittenbereichen einer Betondecke ermöglichen.

Hierbei ist es in weiterer Ausgestaltung auch denkbar, dass die Verdrängungskörper der parallel nebeneinander angeordneten Reihen von Verdrängungskörpern in Längsrichtung der linienförmigen Anordnung versetzt zueinander, vorzugsweise um den halben Abstand benachbarter Verdrängungskörper angeordnet sind und die Verdrängungskörper der einen Reihe auf Lücke der jeweils anderen benachbarten Reihe der Verdrängungskörper zu liegen kommen. Dadurch können die Verdrängungskörper benachbarter Reihen ebenso dicht nebeneinander angeordnet werden wie die Verdrängungskörper innerhalb jeder Reihung, wodurch sich die schon beschriebenen Vorteile dieser dichten Reihung der Verdrängungskörper zur Ausbildung einer homogenen Verteilung und gleichmäßiger Querschnitte der Betonstege auch quer zur Reihung erreichen lassen.

In weiterer Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass die linienförmig alternierend zueinander orientierten Verdrängungskörper jeweils in zwei oder mehr unterschiedlichen Raumrichtungen jeweils linienförmig alternierend orientiert zueinander angeordnet sind. Damit lassen sich sowohl zweidimensionale als auch ggf. dreidimensio- nale Anordnungen von Verdrängungskörpern mit den vorteilhaften Eigenschaften bilden. Die Raumrichtungen können dabei nicht nur rechtwinklig zueinander angeordnet sein, sondern es sind auch andere Anordnungen mit unter beliebigen Winkeln zueinander orientierten Reihen von Verdrängungskörpern denkbar. Dies könnte z.B. dazu genutzt werden, belastungsabhängige Verteilungen der Verdrängungskörper innerhalb des Stahlbetonbauteils herzustellen.

Stehen die zwei oder mehr unterschiedlichen Raumrichtungen zur Anordnung der Verdrängungskörper senkrecht zueinander, so bilden die jeweils in zwei oder mehr unterschiedlichen Raumrichtungen linienförmig alternierend zueinander orientierten Verdrängungskörper eine flächig oder räumlich matrixförmige Anordnung zueinander aus.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung sind die Verdrängungskörper in gleichmäßig voneinander beabstandetem Abstand in der linienförmig alternierend orientierten Anordnung zueinander angeordnet und bilden somit eine homogene Verteilung der Betonstege zwischen den Verdrängungskörpern entlang der ganzen Linienlänge aus, wobei die Betonstege jeweils etwa gleiche Querschnitte und Formen aufweisen. Hierdurch ist eine sehr gleichmäßige Lastabtragung und Betoneinsparung erreichbar. Die Betonstege sind dabei in Richtung der Hauptspannungsbelastung orientiert.

In einer anderen Ausgestaltung ist es aber auch denkbar, die Abstände zwischen jeweils zueinander beabstandet und linienförmig alternierend orientiert angeordneten Verdrängungskörper unterschiedlich auszubilden. Hierdurch ist es möglich, die Verteilung der Verdrängungskörper innerhalb jeder linienförmigen Reihung z.B. an unterschiedliche Belastungswerte innerhalb des Betonbauteils anzupassen. So ist etwa im Bereich der Mitte von Betondecken die Querkraftbeanspruchung häufig gering, so dass gerade dort ein maximaler Anteil an Beton durch die erfindungsgemäßen Verdrängungskörper ersetzt werden kann. Im Bereich der Auflager hingegen ist die Querkraftbeanspruchung deutlich größer, wobei zwischen den Mittenbereichen und den Auflagerbereichen die Beanspruchungen meist mehr oder weniger gleichmäßig zunehmen. Dies kann z.B. dadurch berücksichtigt werden, dass innerhalb der linienförmigen Reihung der Verdrängungskörper der Abstand zwischen benachbarten Verdrängungskörpern im Mittenbereich eher gering gehalten wird und sich in Rieh- tung auf die Auflagerbereiche der Betondecke jeweils ein wenig vergrößert. Damit lässt sich ein gleichbleibender Zuwachs der Querschnitte der Betonstege erreichen, der sehr beanspruchungsgerecht und auch einfach realisierbar den Ersatz von Beton durch die Verdrängungskörper erlaubt. Hierbei können die Abstände jeweils benachbarter Verdrängungskörper zueinander abhängig von der örtlichen Beanspruchung des herzustellenden Stahlbetonbauteils, vorzugsweise von der Querkraftbeanspruchung im Einbauzustand variiert werden.

In weiterer Ausgestaltung ist es ebenfalls denkbar, dass die linienförmig alternierend orientiert angeordneten Verdrängungskörper unterschiedliche geometrische Außenform und/oder unterschiedliche geometrische Abmessungen entlang der linienförmi- gen Reihung aufweisen. Auch dies kann zur beanspruchungsgerechten Anpassung der Anordnung der Verdrängungskörper und deren Auswirkungen auf die Festigkeitsverteilung des herzustellenden Stahlbetonbauteils genutzt werden. Die unterschiedliche geometrische Außenform und/oder die unterschiedlichen geometrischen Abmessungen bedingen ein sich änderndes Volumen der Verdrängungskörper und damit einen sich ändernden Anteil des durch die Verdrängungskörper ersetzten Betons.

Ein möglicher Ansatz für die Ausbildung unterschiedlicher geometrischer Außenformen und/oder unterschiedlicher geometrischer Abmessungen der linienförmig alternierend orientiert angeordneten Verdrängungskörper kann darin bestehen, dass die Verdrängungskörper unterschiedliche Kegelwinkel oder Pyramidenwinkel entlang der linienförmigen Reihung aufweisen. So können z.B. volumenmäßig sehr große Verdrängungskörper mit steilem Kegelwinkel im Bereich geringerer Belastungen des Stahlbetonbauteils vorgesehen werden, wohingegen im Bereich der Auflager des Stahlbetonbauteils Verdrängungskörper mit kleinem Kegelwinkel und damit spitzerer Form zum Einsatz kommen. Ebenfalls ist es denkbar, dass im Bereich der Auflager des Stahlbetonbauteils gleich geformte, aber volumenmäßig kleinere Verdrängungskörper als in Mittenbereichen des Stahlbetonbauteils vorsehbar sind. Diese Verdrängungskörper können z.B. auch gleiche Außenform und Kegelwinkel aufweisen, hinsichtlich ihrer absoluten Abmessungen aber kleiner ausgeführt werden. Auch hierdurch ist eine Anpassung der Wirkung der Verdrängungskörper auf das Festigkeitsverhalten des Stahlbetonbauteils einfach erreichbar. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Verdrängungskörper zur Verwendung in einer Anordnung gemäß Anspruch 1 , bei dem die kegelstumpfförmige Grundform kreiske- gelstumpfförmig oder ellipsoidkegelstumpfförmig oder mit in sich geschlossen gebogener Grundfläche kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Wichtig ist hierbei die kegelstumpfförmige Grundform des Verdrängungskörpers, unabhängig davon, ob die Form der Grundfläche und/oder die Form der Deckfläche nun kreisförmig oder elliptisch oder mehr- bzw. vieleckig oder sonstwie geschlossen gerundet ausgebildet ist. Die besonders vorteilhafte Anordnung der Verdrängungskörper in der vorstehend beschriebenen Weise zueinander lässt sich mit allen diesen spezielleren Formen realisieren. Hierbei kann auch variiert werden, in welchem Größenverhältnis die Größe der Deckfläche zu der Größe der Grundfläche steht, im Grenzfall kann die Größe der Deckfläche auch zu Null werden. Wenn im Weiteren vereinfachend von kegelstumpfförmiger oder konischer Form oder dgl. gesprochen wird, sollen alle vorstehend genannten Berandungen von Grundfläche und Deckfläche und auch immer der Grenzfall des Kegelstumpfes, nämlich der Kegel selbst mit gemeint sein.

In einer ersten Ausgestaltung ist es denkbar, dass die Verdrängungskörper konisch oder pyramidenförmig geneigte Wandungsflächen aufweisen. Hierbei werden im geometrischen Sinn kegelförmige Grundformen beschrieben, deren Berandungsfläche durch das Rotieren einer Gerade um eine Mittelachse herum entsteht. In einer anderen Ausgestaltung ist es aber auch denkbar, dass die Verdrängungskörper konisch oder pyramidenförmig geneigte und in sich in zwei Richtungen gewölbte Wandungsflächen aufweisen, die durch das Rotieren einer in sich gekrümmten Linie um eine Mittelachse des Kegels herum entstehen.

Weiterhin ist es denkbar, dass die Deckfläche des Verdrängungskörpers nicht zentrisch über der Grundfläche angeordnet ist, wodurch sich eine schief-kreiskegel- stumpfförmige oder schief-ellipsoidkegelstumpfförmige oder vieleckig schief-pyrami- denstumpfförmige oder schief-gebogenkegelstumpfförmige Geometrie des Verdrängungskörpers ergibt. Hiermit wären z.B. weitere geometrische Einflussgrößen gegeben, mit denen sich die festigkeitsgerechte Gestaltung der Anordnung der Verdrängungskörper beeinflussen lässt. In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist es denkbar, dass die Grundfläche und/oder die Deckfläche der Verdrängungskörper im wesentlichen eben ausgebildet sind. Hierdurch lässt sich eine einfache Grundform erzeugen, die sich zudem bei der Verarbeitung aufgrund der ebenen Grundfläche und/oder Deckfläche besonders einfach verarbeiten lässt.

In weiterer Ausgestaltung ist es denkbar, dass die Übergangsbereiche zwischen Grundfläche und Wandungsfläche sowie Deckfläche und Wandungsfläche abgerundet ausgebildet sind. Hierdurch ist erreichbar, dass die nach dem Betonieren des Stahlbetonbauteils sich ergebenden Betonstege einen sehr harmonischen und damit beanspruchungsgerechten Übergang zwischen den über und unter den Verdrängungskörpern liegenden Bereichen des Stahlbetonbauteils und den Bereichen zwischen den Verdrängungskörpern bilden und damit quasi automatisch festigkeitsgerecht gestaltet sind. Die Radien verhindern die bei anderen Verdrängungskörpern vorhandenen scharfkantigen Übergänge der Betonstege, die eine Erhöhung der Rissgefahr mit sich bringen. Hierbei kann in weiterer Ausgestaltung der abgerundete Übergangsbereich zwischen Grundfläche und Wandungsfläche einen größeren Rundungsradius aufweisen als der Übergangsbereich zwischen Deckfläche und Wandungsfläche, wodurch den unterschiedlichen Größen von Grundfläche und Deckfläche Rechnung getragen wird.

Von besonderem Vorteil für die Verarbeitbarkeit der erfindungsgemäßen Verdrängungskörper bei der Vorbereitung der Bewehrung des Stahlbetonbauteils ist es, wenn im Bereich der Grundfläche und/oder der Deckfläche und/oder der Wandungsfläche Aufnahmen oder Halteeinrichtungen für Halte- und Abstandselemente angeordnet sind, mit denen mehrere Verdrängungskörper in einer vorgebbaren li- nienförmigen Anordnung zueinander an Halte- und Abstandselementen halterbar sind. Die Verdrängungskörper bringen damit schon passende Aufnahmen oder Halteeinrichtungen mit, mit denen sie im Bereich der üblicherweise draht- oder stabartig ausgebildeten Bewehrungsteilen festgelegt werden können. Mit diesen Halte- und Abstandselementen können die Verdrängungskörper direkt an anderen Bauteilen der Bewehrung wie z.B. den unter- und oberseitig üblicherweise stabförmig angeordneten Bewehrungsstäben oder Bewehrungsmatten festgelegt werden und benötigen keine zusätzlich in die Bewehrung eingebrachten Halte- und Abstandselemente. In einer ersten Ausgestaltung können die Aufnahmen oder Halteeinrichtungen Vertiefungen, vorzugsweise linienförmig begrenzte nutförmige Vertiefungen aufweisen, in die stabartige Halte- und Abstandselemente einbringbar oder einsteckbar sind. Derartige Vertiefungen können so ausgelegt werden, dass Bewehrungsstäbe oder dgl. unter leichter Verformung der Wandungen der nutförmigen Vertiefungen clipsartig in die Vertiefungen eingedrückt werden können und dann darin verrasten. Umgekehrt kann der Verdrängungskörper etwa auch passend an Bewehrungsstäbe angedrückt werden und dadurch die Bewehrungsstäbe in die nutförmige Vertiefungen eingebracht werden.

In einer anderen Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass die Aufnahmen oder Halteeinrichtungen über die Grundfläche oder die Deckfläche nach außerhalb des Verdrängungskörpers vorstehende Verrastungseinrichtungen, vorzugsweise clipsartig wirkende Klemmstege oder dgl. aufweisen, in die stabartige Halte- und Abstandselemente einbringbar oder einsteckbar sind. Durch derartige vorstehende Aufnahmen oder Halteeinrichtungen wird die Grundform der Verdrängungskörper weniger verändert und die Fertigung ggf. vereinfacht, ohne dass die vorstehend für die vertieft angeordneten Aufnahmen oder Halteeinrichtungen beschriebenen Eigenschaften negativ beeinflusst werden.

Hierbei ist es für beide Ausgestaltungen auch denkbar, dass in den Vertiefungen und/oder Verrastungseinrichtungen mehrere, auch zueinander unter einem Winkel angeordnete Halte- und Abstandselemente aufnehmbar sind. So können z.B. zwei kreuzförmig zueinander angeordnete Vertiefungen und/oder Verrastungseinrichtungen dafür genutzt werden, zwei sich kreuzende Bewehrungsstäbe gleichzeitig aufzunehmen und damit die Verdrängungskörper nicht nur in Längsrichtung der Bewehrungsstäbe zu haltern, sondern auch deren Abstand zueinander durch z.B. gleichmäßig voneinander beabstandete Querstäbe vorzugeben. Dies erleichtert die Verarbeitung der erfindungsgemäßen Verdrängungskörper bei der Vorbereitung der Bewehrung des Stahlbetonbauteils.

Auch ist es denkbar, in den Wandungsflächen angeordnete Vertiefungen und/oder Verrastungseinrichtungen vorzusehen, die z.B. mit Bändern oder Halterungsrahmen oder -streifen wechselwirken und die Verdrängungskörper darüber aneinander festlegen.

Besonders einfach und kostengünstig lassen sich erfindungsgemäße Verdrängungskörper dadurch realisieren, dass die Verdrängungskörper in Form von vorzugsweise dünnwandigen Hohlkörpern, vorzugsweise aus Kunststoff gebildet werden. Hier können die Verdrängungskörper etwa durch Spritzformen oder Blasformen sehr einfach aus dünnwandigem Kunststoffmaterial hergestellt werden und sind dementsprechend preiswert und wirtschaftlich.

Derartige als Hohlkörper z.B. aus einem Kunststoffmaterial ausgebildeten Verdrängungskörper können im Bereich ihrer Außenflächen und/oder im Inneren der Verdrängungskörper versteifende Formgebungen aufweisen, die die Druckfestigkeit der Verdrängungskörper erhöhen. Dies ist insofern wichtig, dass auch dünnwandige Hohlkörper als Verdrängungskörper gegenüber dem Druck des zu verarbeitenden Betons stabilisiert werden müssen, damit die Verdrängungskörper beim Betonieren ihre Form und Größe möglichst beibehalten. Je dünner die Wandung derartiger Verdrängungskörper ausgebildet werden soll, umso wichtiger ist das Vorsehen entsprechend versteifender Formgebungen am Verdrängungskörper. Hierzu kann z.B. auch vorgesehen werden, dass die als Hohlkörper ausgebildeten Verdrängungskörper an oder auf ihren Außenflächen sickenartige Formelemente zur Versteifung aufweisen, vorzugsweise von der Deckfläche zur Grundfläche verlaufende sickenartige Formelemente. Die Sicken versteifen die Verdrängungskörper wesentlich, ohne allzu viel zusätzliches Material zu erfordern.

In einer anderen Ausgestaltung ist es auch denkbar, die Verdrängungskörper als Vollkörper aus einem gegenüber dem Beton leichtgewichtigen Material zu bilden, z.B. aus einem Schaummaterial wie etwa Styropor, Polystyrol oder mineralischen geschäumten Materialien, die im Hinblick auf den Brandschutz ggf. Vorteile aufweisen können.

Die Erfindung betrifft weiterhin Halte- und Abstandselemente zur Verwendung in einer Anordnung gemäß Anspruch 1 , bei denen die Halte- und Abstandselemente stabartige Elemente aufweisen, die an andere Teile der Bewehrung des Stahlbetonbauteils anbringbar sind. So können die Halte- und Abstandselemente z.B. zueinan- der parallele Einzelstäbe aufweisen, die mit vorzugsweise in gleichen Abständen zueinander angeordneten und die Einzelstäbe verbindenden Querstäben verbunden sind. Die Verdrängungskörper werden dabei mit entsprechenden Vertiefungen und/oder Verrastungseinrichtungen z.B. an den beiden parallelen Einzelstäben fest gelegt, wobei die bestimmungsgemäße Montageposition der Verdrängungskörper durch die Lage der Querstäbe vorgegeben wird, die in eine passende Quernut oder quer angeordnete Verrastungseinrichtung an dem Verdrängungskörper eingedrückt werden. Damit ist für die verarbeitende Person unmittelbar klar, wo die Verdrängungskörper an den Halte- und Abstandselementen angeordnet und festgelegt werden sollen. Werden die Verdrängungskörper mit sich verändernden Abständen zueinander angeordnet, so können die Querstäbe ebenfalls gleich passend an den beiden Einzelstäben angeordnet sein oder eine entsprechend höhere Anzahl von Querstäben in einem festen Rastermaß voneinander beabstandet angeordnet sein.

In einer anderen Ausgestaltung ist es auch denkbar die Halte- und Abstandselemente derartig auszubilden, dass sie die Verdrängungskörper käfigartig derart räumlich umgeben, dass die Verdrängungskörper in ihrer räumlichen Lage und Anordnung zueinander gesichert sind.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Stahlbetonbauteil, herstellbar unter Verwendung einer Anordnung der Verdrängungskörper gemäß Anspruch 1.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt die Zeichnung.

Es zeigen

Figur 1 einen schematischen Aufbau erfindungsgemäßer Verdrängungskörper und deren Anordnung in einer linienförmigen Reihe sowie deren Festlegung an Halte- und Abstandselementen,

Figur 2 einen schematischen Aufbau modifizierter Verdrängungskörper gemäß Figur 1 und deren Anordnung in einer linienförmigen Reihe sowie deren Festlegung an Halte- und Abstandselementen, Figur 3 eine weitere Variante von Verdrängungskörpern gemäß Figur 1 und deren Anordnung in einer linienförmigen Reihe gesichert in einer käfigartigen Anordnung von Halte- und Abstandselementen,

Figur 4a, 4b - eine Anordnung von erfindungsgemäßen Verdrängungskörpern gemäß Figur 1 in einer linienförmigen Reihe mit sich ändernden Abständen zwischen benachbarten Verdrängungskörpern (Fig. 4a) bzw. mit sich größenmäßig ändernden Verdrängungskörpern in einer linienförmigen Reihe (Fig. 4b),

Figur 5a-5d - verschiedene Varianten denkbarer Formen von Verdrängungskörpern gemäß Figur 1 ,

Figur 6 - eine Anordnung von erfindungsgemäßen Verdrängungskörpern gemäß Figur 1 in einer ebenen matrixförmigen Anordnung in einer räumlichen Ansicht,

Figur 7 - Varianten der Außenform von Verdrängungskörpern gemäß Figur 1 mit sickenartigen Versteifungen der Außenform,

Figur 8 - weitere Varianten der Außenform von Verdrängungskörpern gemäß

Figur 1 mit sickenartigen Versteifungen der Außenform.

Figur 1 zeigt einen schematischen Aufbau erfindungsgemäßer Verdrängungskörper 1 und deren Anordnung in einer linienförmigen Reihe 17 sowie deren Festlegung an Halte- und Abstandselementen 6, 7, wobei in den beiden obigen Teilfiguren eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf eine derartige Anordnung zu erkennen sind und darunter ein Schnitt durch die Seitenansicht sowie eine Reihe angegebener Detailvergrößerungen. Gleiches gilt ebenfalls für die Figuren 2 und 3, die verschiedene Varianten der Anordnung gemäß Figur 1 zeigen.

In der Darstellung der Figur 1 ist in der Seitenansicht und der Draufsicht zu erkennen, dass die hier vereinfacht kreiskegelstumpfförmig abgebildeten Verdrängungskörper 1 derart entlang einer Linie 17 aneinandergereiht angeordnet sind, dass jeweils abwechselnd ein Verdrängungskörper 1 mit seiner Grundfläche 2 nach unten, der nächste Verdrängungskörper 1 dann mit seiner Deckfläche 3 nach unten, der wiederum nächste Verdrängungskörper 1 dann wieder mit seiner Grundfläche 2 nach unten und so weiter angeordnet sind. Diese Art der Anordnung der Verdrängungskörper 1 soll im weiteren vereinfachend als linienförmige alternierende Orientierung der Verdrängungskörper 1 bezeichnet werden.

Diese linienförmige alternierende Orientierung der Verdrängungskörper 1 ermöglicht eine recht dichte Anordnung der Verdrängungskörper 1 zueinander, da immer Teile des einen Verdrängungskörpers 1 unter den überkragenden Teilen des benachbarten Verdrängungskörpers 1 zu liegen kommen, wenn der Abstand benachbarter Verdrängungskörper 1 entsprechend gering ist. Der Abstand der Verdrängungskörper 1 dient hierbei in der erfindungsgemäßen Anordnung der Verdrängungskörper 1 dazu, Platz für nach dem Vergießen des Betonbauteils 13 entstehende Betonstege 18 freizuhalten, die dann die im Bereich des Obergurts und des Untergurts des Betonbauteils 13 angeordneten ebenen Schalen miteinander zu verbinden. Je nach statischer Belastung des Bereichs des Betonbauteils 13 müssen aus statischen Gründen die Betonstege 18 mehr oder weniger stabil ausgebildet werden, um eine möglichst gleichmäßige Querkraftbeanspruchung 12 des Betonbauteils 13 zu gewährleisten.

Die Abstände der Verdrängungskörper 1 und damit die Freiräume für die Betonstege 18 können dabei entlang der Linie 17 gleichmäßig bei der Bildung der Anordnung der Verdrängungskörper 1 eingerichtet werden, wie dies in den Figuren 1 bis 3 zu erkennen ist. Es ist aber auch denkbar, die Abstände der Verdrängungskörper 1 wie in der Figur 4a zu erkennen ungleichmäßig zu gestalten, etwa in Abhängigkeit von der lokalen statischen Beanspruchung und insbesondere der Querkraftbeanspruchung 12 die Abstände immer größer zu machen, je näher man den Auflagern 14 des Betonbauteils 13 kommt, da hier die Querkraftbeanspruchung 12 größer als in den Mittenbereichen 14 ist.

Die Verdrängungskörper 1 werden dabei zur Erzeugung der relativ dichten Anordnung zueinander grundsätzlich kegelstumpfförmig ausgebildet, mit einer z.B. ebenen Grundfläche 2 und einer z.B. ebenen Deckfläche 3 sowie einer kegelförmigen Wandungsfläche 4. Diese Grundform kann natürlich auch variiert werden, z.B. mit nicht ebener Grundfläche 2 oder Deckfläche 3, wobei die Grundfläche 2 oder Deckfläche 3 z.B. gewölbeartig nach außen vorgewölbt sein könnte, um den Verdrängungskörper 1 statisch widerstandsfähiger zu machen. Auch ist es denkbar, die Wandungsfläche 4 nicht kegelig auszubilden, sondern diese Wandungsfläche 4 ebenfalls z.B. leicht nach innen oder auch außen zu wölben, um auch hier die Druckbelastung beim Einbringen des Betons besser aufnehmen zu können. Derartige Veränderungen von Grundfläche 2, Deckfläche 3 oder Wandungsfläche 4 sind zwar in den Figuren nicht abgebildet, aber von der Erfindung mit umfasst.

Die Verdrängungskörper 1 werden mit Hilfe von Halte- und Abstandselementen 6, 7 innerhalb der Bewehrung des Betonbauteils 13 angeordnet und von diesen Halte- und Abstandselementen 6, 7 zueinander und zur restlichen Bewehrung positioniert und gesichert. Hierzu werden die etwa stabartig wie sonstige Teile der Bewehrung ausgebildeten Halte- und Abstandselemente 6, 7 z.B. aus zwei einzelnen, parallel und beabstandet zueinander angeordneten Stäben 6 gebildet, die in gleichmäßigen oder auch ungleichmäßigen Abständen von Querstäben 7 H-förmig miteinander verbunden sind. Passend zu den parallelen Stäben 6 sind im Bereich der Grundfläche 2 und der Deckfläche 3 clipsartige Aufnahmen oder Halteeinrichtungen 8, 9 vorgesehen, die über die Grundfläche 2 und die Deckfläche 3 auskragend abstehen und in die die Stäbe 6 verrastend eingedrückt werden können. Durch die clipsartigen Aufnahmen oder Halteeinrichtungen 8 werden die Verdrängungskörper 1 an den Stäben 6 gehaltert, die clipsartigen Aufnahmen oder Halteeinrichtungen 9 wechselwirken entsprechend mit den Querstäben 7. Nach dem Eindrücken der Stäbe 6, 7 in die clipsartigen Aufnahmen oder Halteeinrichtungen 8, 9 sind die Verdrängungskörper 1 gegenüber Verschiebungen beim Einbringen des Betons für das Betonbauteil 13 gesichert und können auch nicht aufschwimmen. Die Stäbe 6 werden beispielsweise dadurch an anderen Teilen der Bewehrung festgelegt, dass ihre Endbereiche mittels Rödeldrähten an diesen anderen Teilen der Bewehrung befestigt werden.

Die Verdrängungskörper 1 weisen eine grundsätzlich konische Grundform mit einem Konuswinkel α auf, wobei dieser Konuswinkel je nach Belastung und Abmessungen des Betonbauteils angepasst werden kann, wie dies in der Tabelle 1 beispielhaft dargestellt ist.

Tabelle 1 : Variation des Konuswinkels α in Abhängigkeit von der Dicke des Betonbauteils

Die Übergangsbereiche 5 zwischen Grundfläche 2 und Deckfläche 3 des Verdrängungskörpers 1 können abgerundet sein, wobei der Übergangsbereich 5 zwischen Grundfläche 2 und Wandungsfläche 4 einen größeren Rundungsradius als der Ü- bergangsbereich 5 zwischen Deckfläche 3 und Wandungsfläche 4 aufweist. Diese Abrundungsbereiche 5 sind insofern von Vorteil, da der später auch diese Abrun- dungsbereiche 5 ausfüllende Beton zur Bildung der Betonstege 18 dann ebenfalls diese belastungsgerechten Rundungen aufweist und daher in diesen Abrundungsbe- reichen 5 keine besondere Kerbwirkung auftritt und sich Risse dort nicht vorrangig bilden werden.

Die Figur 2 zeigt modifizierte Verdrängungskörper 1 gemäß Figur 1 und deren Anordnung in einer linienförmigen Reihe sowie deren Festlegung an Halte- und Abstandselementen 6, 7, wobei die Aufnahmen oder Halteeinrichtungen 8, 9 der Figur 1 durch nutförmige Vertiefungen 10 ersetzt worden sind, die unterhalb der Grundfläche 2 und der Deckfläche 3 in den Verdrängungskörper 1 eingelassen sind. Die wiederum stabartigen Halte- und Abstandselemente 6, 7 werden in diese nutförmigen Vertiefungen 10 verrastend eingedrückt und die Verdrängungskörper 1 wie schon vorstehend beschrieben in ihrer Lage zueinander und zur restlichen Bewehrung gesichert.

In der Figur 3 ist eine weitere Variante von Verdrängungskörpern 1 gemäß Figur 1 dargestellt, wobei die Verdrängungskörper 1 gesichert in einer käfigartigen Anordnung von Halte- und Abstandselementen 6, 7, 1 1 gehalten sind. Die Halte- und Abstandselemente 1 1 umgeben die Verdrängungskörper 1 zusammen mit den Halte- und Abstandselementen 6, 7 in an sich bekannter Weise derart eng, dass sich die Verdrängungskörper 1 zu den Halte- und Abstandselementen 6, 7 und 1 1 nicht verschieben können.

In den Figuren 4a und 4b sind zwei Varianten der Beabstandung und Ausbildung der Verdrängungskörper 1 dargestellt, wobei beide Varianten eine Anpassung der lokalen Belastbarkeit des Betonbauteils 13 durch den Einfluß der Verdrängungskörper 1 bezwecken. Hierzu wird in der Figur 4a eine Anordnung in einer linienförmigen Reihe 17 mit sich ändernden Abständen zwischen benachbarten Verdrängungskörpern 1 dargestellt, wobei die Verdrängungskörper 1 jeweils eine identische Größe aufweisen, die Abstände zur späteren Bildung der Betonstege 18 aber vom Mittenbereich 15 hin zum Auflagerbereich 14 des Betonbauteils 13 größer werden. Liegen benachbarte Verdrängungskörper 1 im Mittenbereich 15 nahezu aneinander an, sind die Verdrängungskörper 1 im Auflagerbereich 14 deutlich beabstandet zur Bildung breiter Betonstege 18. Diese Anordnung der Verdrängungskörper 1 führt dazu, dass die Querkraftbeanspruchung 12 entlang der Linie 17 nahezu konstant bleibt.

Eine andere Möglichkeit zur Erzielung einer nahezu konstanten Querkraftbeanspruchung 12 entlang der Linie 17 ist in der Figur 4b mit sich größenmäßig ändernden Verdrängungskörpern 1 in der linienförmiger Reihe 17 angegeben. Hierbei sind die im Mittenbereich 15 angeordneten Verdrängungskörper 1 deutlich größer, hier breiter, als die im Auflagerbereich 14 angeordneten Verdrängungskörper 1 , die einen kleineren Durchmesser aufweisen. Die Konuswinkel α und die Abstände a der Verdrängungskörper 1 bleiben hierbei in der Figur 4b gleich, könnten grundsätzlich aber auch angepasst werden.

Die Figur 5 zeigt verschiedene Varianten denkbarer Formen von Verdrängungskörpern 1 gemäß Figur 1 , wobei in der Figur 5a die kreiskegelstumpfartige Grundform abgebildet ist, die in den Figuren 1 bis 4 dargestellt ist. Die Verdrängungskörper 1 könnten aber auch rechteckig pyramidenstumpfartig ausgebildet werden (Fig. 5b), sechseckig pyramidenstumpfartig (Fig. 5c) oder vieleckig pyramidenstumpfartig (Fig. 5d). Alle Formen der Verdrängungskörper 1 weisen recht ähnliche Eigenschaften wie vorstehend beschrieben auf. Auch z.B. ellipsoid- oder auf sonstige Art geschlossen gerundete Verdrängungskörper 1 sind denkbar, hier aber nicht weiter abgebildet.

In der Figur 6 ist eine Anordnung von erfindungsgemäßen Verdrängungskörpern 1 in einer ebenen matrixförmigen Anordnung in einer räumlichen Ansicht dargestellt, wobei jeweils parallele linienartige Anordnungen 17 zueinander senkrecht geschachtelt sind. Hierbei erkennt man die aufgrund der gleichen Abstände zwischen den Verdrängungskörpern 1 erreichbare dichte Packung der Verdrängungskörper 1 , die z.B.. in einem Mittenbereich 15 eines Betonbauteils 13 Anwendung finden könnte.

In den Figuren 7 und 8 sind Varianten der Außenform von Verdrängungskörpern 1 mit sickenartigen Versteifungen 16 der Außenform der Verdrängungskörper 1 abgebildet, durch die etwa als Hohlkörper ausgebildete Verdrängungskörper 1 im Hinblick auf die Druckbelastung beim Gießen des Betons versteift werden können. In den Figuren 7 und 8 sind verschiedene Formen, Anzahlen und Anordnungen von sickenartigen Vertiefungen 16 zu erkennen, die sich von der Deckfläche 3 über die Wandungsfläche 4 zur Grundfläche 2 erstrecken können und jeweils beim Herstellen der Verdrängungskörper 1 mit eingebracht werden. Hierdurch wird nur unwesentlich mehr an Material für jeden Verdrängungskörper 1 benötigt, gleichwohl aber die Steifigkeit der Verdrängungskörper 1 deutlich erhöht.

Sachnum m e r nliste

Verdrängungskörper

Grundfläche

Deckfläche

Wandungsfläche

Abrundung

Bewehrungsstab

Querstab

Clips

Clips

- nutförmige Vertiefung

- Käfigstab

- Querkraftverlauf

- Stahlbetonbauteil in Deckenform

- Auflager

- Mittenbereich

- sickenartiges Versteifungselement - Anordnungslinie

- Raum für Betonstege/Abstand

- Abstand Verdrängungskörper