Die Erfindung betrifft ein Ankerelement und ein Betonbauteil mit einem derartigen Ankerelement sowie Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ankerelements.

Das Bauen mit Betonferögbaüteilen, meist in der Form von

Stahlbetonbauteilen, bei dem die einzelnen Stahlbetonbauteile werkmäßig gefertigt, das heißt als Fertigteile zur Baustelle transportiert und dort zu Bauwerksteilen, Baugruppen oder Bauwerken zusammengefügt werden, ist allgemein bekannt.

Im Stand der Technik werden zur Verbindung der Betenfertigbauteile miteinander eine Vielzahl an Verbindungsmethpden verwendet,

Eine bekannte Methode bei Stahlbetonbauteilen besteht darin, die zu verbindenden Stahlbetonbauteile mit einer Anschlussbewehrung

auszustatten, diese In einem zwischen den Bauteilen angeordneten

Vergussbereich zu überlappen oder anderweitig zu verbinden und sodann den Vergussbereich mit Vergussbeton zu verfülien, wobei nach dessen Aushärtung eine tragfähige Verbindung entsteht. Nachtellig hierbei ist, dass es aufgrund des Aushärteprozesses mehrere Tage dauert, bis die

Verbindung Ober die erförderliche Tragfähigkeit verfugt. Dies führt zu einer Verlängerung der Bauzelt. Unter gewissen Umgebungsbedingungen* wie Hitze oder Kälte, ist es sogar so, dass derartige Verbindungen nur unter der Verwendung von aufwändigen und zeitintensiven Zusatzarbeiten öder Zusatzstoffen möglich sind.

Eine wettere bekannte Möglichkeit ist, dass in zu verbindenden

Stehlbetonbauteilen Ankerelemente aus Stahl integriert sind, im Rahmen einer Montage können dann die Bauteile mittels Schraub- oder Schweißlaschen miteinander verbunden werden. Nachteilig hierbei ist, dass hur kleinste Bautoleranzen erlaubt sind. Bereits kleine Abweichungen von der Sollgeometrie führen dazu, dass die Verbindungen nicht mehr planmäßig ausgeführt werden können, wodurch Nacharbeiten erforderlich werden und der Bauablauf beeinträchtigt wird. Schlimmstenfalls kann es sogar sein, dass sich die Bauteile nicht miteinander verbinden lassen.

Öne technische Lösung, die eine Verbindung von Betonfertigbauteilen mit anderen Bauteilen auch bei Bauungenauigkeiten ohne Aufwand enhoglicht, ist bekannt aus der WO 20167146543 A1.

Gemäß dieser technischen Lösung weist ein Betonfertigbauteil wenigstens einen Verbindungsabschnitt zur Verbindung des BetonfertJgbauteils mit einem weiteren Bauteil auf und zeichnet sich dadurch aus, dass der

Verbindungsabschnitt eine holzartige Beschaffenheit aufweist, so dass Verbindungselemente aus dem Bereich der Holztechnik zur Verbindung der Bauteile in dem Verbindungsabschnitt anordbar sind.

Diese technische Lösung weist den Vorteil auf, dass in Bezug auf

Bauungenauigkeiten eine große Unempfindllehkeit erreicht und

Betonfertigbauteile ohne großen Aufwand einfach und schnell mit anderen Bauteilen mittels bekannten Verbindungsetementen verbinden läset. Dies wird dadurch erreicht, dass derVeroindungsabschnitt eine holzartige

Beschaffenheit aufweist

Unter einem Verbindungsabschnitt mit einer holzartigen Beschaffenheit sind hierbei und im Sinne der vorliegenden Anmeldung allgemein solche

Verbindungsabschnitte zu verstehen, die eine Beschaffenheit aufweisen, die ähnlich derjenigen von Holz bzw. einem Hoizwerkstoff ist. Die Beschaffenheit eines solchen Verbindungsabschnitts rnuss der von Holz bzw. einem

Holzwerkstoff nicht exakt entsprechen. Es ist vielmehr ausreichend, wenn der Verbindungsabschnitt so ausgebildet ist, dass er aus der Hölztechnik bekannte Verblndungselemente aufnehmen kann. Zu den bekannten

Verbindungselementen der Holztechnik zählen insbesondere Holzschrauben oder Nägel« Vollgewindeschrauben oder Dübel, die in das holzartig beschaffene Material bestimmungsgemäß eingebracht werden.

Der aus der WO 2016/146543 A1 bekannte Verbindungeabschnitt mit holzartiger Beschaffenheit wird bereitgestellt durch ein Ankerelement aus einem Material mit holzartiger Beschaffenheit, wobei das Ankerelement in das Betonbauteil eingegossen ist.

Der vorliegenden Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem

Betonbauten mit einem Verbindungsabschnitt mit holzartiger Beschaffenheit die Verbindung weiter zu optimieren, sowohl hinsichtlich der Höhe der übertragbaren Kräfte als auch hinsichtlich der Verbindungssicherheit

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Ankerelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Betonbauteil mit einem derartigen Ankerelement gemäß Patentanspruch 8 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ankerelements gemäß Patentanspruch 9. Vorteilhafte

Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Es wird darauf hingewiesen, dass die In den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale auch in beliebiger und technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und somit weitere

Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.

Das erfindungsgemäße Ankerelement weist einen Ankerkörper auf aus einem Kunststoff, der holzartige Eigenschaften aufweist. Eine holzartige Eigenschaft Im Sinne dieser Anmeldung betrifft insbesondere die

Eigenschaft eines Künstetom}, dazu geeignet zu sein, dass eine

Holzschraube In das Material eingeschraubt werden kann. Dies Ist beispielsweise bei Stein oder Beton nicht der Fäll. Vorzugsweise ist das Material müder holzartigen Eigenschaft so beschaffen, dass eine

Holzschraube ohne Vorbohren in das Material eingeschraubt werden kann und dass hierbei vorzugsweise keine Rissbildung im Sinne eines Aufspalten oder Aufberstehs auftritt, insbesondere keine mit bloßem Auge zu

erkennenden Risse.

Eine weitere holzartige Eigenschaft im Sinne dieser Anmeldung betrifft eine Matertalfestigkeit» wie sie Im Holzbau vorausgesetzt wird, wo beispielsweise Holzbalken in Tragwerken durch Holzschrauben verbünden werden.

Anwendungsbeispieie, die dem Fachmann eindeutige Hinweise auf die erforderliche Matefialfestigkeit vermitteln, sind beispielsweise in der

WO 2016/146543 A1 offenbart als Verbindungsabschnitt mit holzartiger Beschaffenheit. Expandiertes Polystyrol* wie es beispielsweise als

Schaumstoff und Verpackungsmtttei eingesetzt wird, weist beispielsweise keine mit Holz vergleichbare Materialfestigkelt auf und Ist daher nicht holzartig im Sinne der vorliegenden Anmeldung.

Eine mechanische Kenngröße, die dem Fachmann hilft, einen geeigneten Kunststoff für das Ankerelement zu ermitteln, Ist eine mindestens

ubertragbare Schubspannung im Kontaktbereich zwischen einem

Schraubengewinde und dam diese umgebenden Kunststoff. Dieser

Kontaktbereich wird näherungsweise durch einen Zylindermantel gebildet, dessen Oberfläche sich aus dem Produkt aus der Im Körper steckenden Gewindelänge multipliziert mit dem Nennumfang der Schraube berechnet. Der Nennumfang ist seinerseits definiert als der Gewindeaußendurchmesser im zylindrischen Bereich des Gewindes multipliziert mit der Kreiszahl Pi. Mit anderen Worten, betrachtet wird der Zylindermantel, in dem im Zugversuch die Bruchfläche entsteht, wenn beim Herausziehen Material zwischen den Gewindegängen "hängen" bleibt.

Vorzugsweise werden für den Ankerkörper des Ahkerelements Kunststoffe verwendet, die geeignet sind, eine derartige Schubspannung von mindesten 5 N/mm ² , Insbesondere von mindesten 8 N/mm ² zu übertragen, bevor es unter reinem axialen Zug zum Herausziehen der Schraube aus dem

Kunststoffmaterial kommt

Gut geeignet als Material für den Ankerkörper des erfindungsgemäßen Ankerelement8 Ist Gießharz, irisbesondere Poryurethart-Gießharz (PU Gießharz), beispielsweise ausgehärteter und gegebenenfalls getemperter gefüllter Pölyürethan-Gießharz.

Das erfindungsgemäße Ankerelement weist zudem ein Gewebe auf, mit dem zumindest ein Teil der Aüßenoberfläche des Ankerkörpers armiert ist. Diese Armierung von zumindest einem Teil der Außenoberfläche des

Ankerkörpers, im Folgenden auch Außenarmierung genannt, verbessert entscheidend die Verbindung mit dem Beton eines Betonbauteils, in den das Ankereiement zur Bereitstellung eines erfindungsgemäßen Betonbauteils eingebracht ist, wie nachfolgend noch detailliert beschrieben wird.

Ein Gewebe im Sinne der vorliegenden Anmeldung, im Folgenden auch Armierungsgewebe genannt, ist im breitesten Sinne ein flächiges und Im nicht verbauten Grundzustand nicht-starres Gebilde wie beispielsweise eine Matte aus Glasfasergewebe. Allerdings ist das Gewebe keineswegs auf Materialien aus Glasfasern beschränkt, sondern kann beispielsweise auch efri Karböngewebe, beispielsweise Keflar, oder ein Teflongewebe sein. Ein Gewebe der hier in Rede stehenden Art umfasst jegliche Machart, bei der Fasern oder Drähte zu einem flachen Gebilde zusammengefügt werden, wobei die Fasern oder Drähte beispielsweise als sich kreuzende Fasern, Drähte oder Bündeln angeordnet seih können, jedoch auch beispielsweise so beschaffen sein können, dass kurze Einzeffasem oder Einzeldrähte bezüglich Ihrer Anordhungsriehtung in der Fläche des Gewebes wirr, das heißt ohne bevorzugte Ausrichtung der Einzelfasern, angeordnet sind,

Der b^mmungsgemäße Gebfauch eines Ankerelements der vorstehend erläuterten Art besteht darin, in ein Betonbauteil eingebracht zu werden zur Bereitstellung eines erfindungsgemäßen Betonbauteils.

Der Begriff Beton im Sinne der vorliegenden Anmeldung umfasst jedwede Art von Beton, insbesondere sowohl Stahlbeton, Spannbeton und

unbewehrten Beton in werksmäßiger Hersteilung als Betonfertigteil als auch Beton in örtlicher Baustellenfertigung als sogenannten Ortbeton.

Vorzugsweise wird das vorab gefertigte Ankerelement zunächst

entsprechend positioniert, ähnlich, wie dies mit Bewehrungsstählen oder Einbautellen im Stahlbetonbau allgemein bekannt ist, und geht dann, wenn der Beton eingegossen wird, mit dem Beton eine Verbindung ein* die es erlaubt, dass von dem Ankerelement Kräfte auf den Beton und damit auf das Betonbauteil übertragen werden können.

Hinsichtlich der Art der Einbringung und Anordnung des Ahkerelements in ein Betonbauten wird wiederum auf die WO 2016/146543 A1 verwiesen. In grundsätzlich gleicher Weise wie bei den In der WO 2016/146543 A1 dargestellten und erläuterten Ausführungsbeispieien erlaubt es auch bei der vorliegenden Erfindung die hölzartige Eigenschaft des Kunststoffs des Ankerkörpers des Ahkereiements, dass in eine an der Außenseite des Betonbauteils Hegende Fläche des Ankerelements eine Holzschraube zur Verbindung des Betonbauteils mit einem anderen Bauelement eingeschraubt wird.

Wesentlich verbessert gegenüber dem Stand der Technik gemäß der WO 2016/146543 A1 ist die Verbindung zwischen dem Ankerelement und dem Betonbauteil infolge der erfindungsgemäßen Außenarmierung. Wie vorstehend ausgeführt, ist das Ankerelement erfindungsgemäß an

zumindest einem Teil seiner Oberfläche mit einer Außenarmierung

versehen. Das Material des Ankerfcörpers des Ankerelemerrts Und das Gewebe der Außenarmierung bilden zusammen einen Verbundwerkstoff. Ein derartiger Verbundwerkstoff ermöglicht verbesserte mechanischen

Eigenschaften bei der Verwendung in einem Betonbauteil gegenüber einem Ankerelement mit holzartiger Beschaffenheit gemäß dem Stand der Technik, das ohne die erfindungsgemäße Außenarmierung In den Beton eingebracht wird. Insbesondere verbessert diese Außenarmierung entscheidend die Verbindung mit dem Beton des Betonbauteils. Während für die unmittelbare Übertragung der Kräfte der Holzschraube auf das Ankerelement die mechanischen Eigenschaften des Ankerelements maßgeblich sind, wird das Gesamttragverhalten durch die erfindungsgemäße Außenarmierung mitbestimmt und im Ergebnis entscheidend verbessert. Während nämlich ein nicht außenarmiertes Ankerelement zum Sprödbruch neigt, was die Eignung und Verwendbarkeit eines derartigen Betonbauteils erheblich einschränken kann, kann mittels der Außenarmierung das Gesamtiragverhalfen des Verankerungssystems und damit des erflndungsgemäßen Betonbauteils derart gesteuert werden, dass ein duktiles Brachverhaften und zusätzliche eine Steigerung der Belastbarkeit erreicht wird.

In einer Vorteilhaften AusfQhrungsforrn ist das Ankerelement so ausgebildet, dass eine sogenannte Schwalbenschwanzverblndung mit dem Beton des Betbnbauteils erreicht wird, bei der das Ankerelement mit einer Schmalseite an der Oberfläche des Betons zu liegen kommt, so dass es sich mit zunehmender Verankerungstiefe im Betonbauteil in zumindest einer

Richtung quer zur Verankerungstiefe verbreitert. Bei allseitiger Einbettung des Ankerelements in das Betonbauteil, mit Ausnahme der Anschlussseite in der Oberfläche des Betonbauteils zur Bereitsteilung des

Verbindungsabschnitts mit holzartiger Beschaffenheit, in den die

Verbindungselemente, beispielsweise In Form von Holzschrauben, in das Ankerelement eingebracht werden können, können auf diese Weise senkrecht zur Oberfläche des Betonbauteils wirkende Zug/- und Druckkräfte sowie tangential zur Oberfläche des Betonbauteils wirkende Schubkräfte sehr vorteilhaft m das Ankerelement eingeleitet und von diesem durch Kontakt in den umgebenden Beton übertragen werden.

Aufgrund der holzartigen Beschaffenheit des Ankerkörpers des

Ankerelements können Verbindungsmittel, die üblicherweise aus dem Holzbau bekannt sind, insbesondere großkalibrige Holzschrauben, als Verbindungsmittel verwendet werden, um Kräfte In das Ankerelement einzuleiten. Diese Verbindungsmittel können auch, falls durch

entsprechende Anordnung des Gewebes am Ankerkörper erforderlich, das Gewebe der Außenarmierung, durchdringen.

Die Herstellung des Ankerelemente erfolgt vorzugsweise durch Eingießen eines gefüllten Pölyurethan-Gießharzes in eine Gießform, in die zuvor das Gewebe zur Bereitstellung der Außenarmierüngi im Folgenden auch als Armierungsgewebe bezeichnet, eingelegt wurde. Dabei Ist eine

Ausgestaltung der Gießform als Barrenform besonders vorteilhaft. Mit Barrenfbrm ist hier eine prismatische Form gemeint, deren obere

Einfüllöffnung breiter ist als die Bodenseite. Eine solche Form bietet den Vorteil, dass das Armierungsgewebe einfach und faltenfrei eingelegt werden kann. Der Grad an FaJtenfreiheit erhöht die spätere Tragwirkung als Verbundwerkstoff, da hierdurch ein möglichst hoher Anteil des Armierungsgewebes nahe an der Oberfläche des Ankerelements liegt. Dies ist vorteilhaft für die mechanischen Eigenschaften der Verbindung des Ankerelements In dem Betonbauten, da hierdurch eine Öffnung Initialer Risse verringert wird.

Ein* vorteilhafte Möglichkeit der Herstellung eines erflndungsgemäßen Ankerelements besteht darin, eine Lage Armierungsgewebe in eine trockene Gießform einzulegen und sodann Gießharz zur Herstellung des

Ankerelements in die Form zu gießen, so dass das flüssige Gießharz das Armierungsgewebe flächig und feltenfret an die Gießform drückt Bei geeigneter Abstimmung der Viskosität des Gießharzes auf die Saugfähigkeit des Armierungsgewebes wird letzteres getränkt. Im Ergebnis wird hierdurch in einem Arbeitsgang ein Ankerelement aus einem Verbundwerkstoff bestehend aus Gießharz und Amtierungsgewebe erzeugt, das an allen Kontaktflächen zur Gießform, die mit dem Gewebe bedeckt sind, eine Armierung aus Gewebe aufweist.

Nach dem Ausformen und Aushärten kann der Kunststoffbarren aus der Gießform entnommen Und in Scheiben geeigneter Dicke aufgeschnitten werden, woraus sich unmittelbar und in vorteilhafter Form erfindungsgemäße Ankerelemente für die erfindungsgemäßen Betonbauteile ergeben.

Alternativ zum vorstehend beschriebenen trockenen Einlegen eines einlagigen Gewebes mit direktem Barrenguss auf endgültige Stärke kann das Armierungsgewebe auch mehrlagig eingebaut werden, was allerdings ein Lamlnieren voraussetzt, damit die einzelnen Gewebelägen sich verbinden. Dies kann so erfolgen, dass auf die erste tage Gewebe eine kleine Menge Gießharz flächig aulgetragen wird, so dass das Gewebe der Folgelage flächig und blasenfrei in Harz eingebettet werden kann. Auch ein Vortränken des Gewebes ist möglich. Nach diesen Arbeltsgängen erfolgt das Auffüllen der Gießform bis auf die gewünschte Barrenstärke. Das erfindungsgemäße Betonbauteil mit dem eine Außenarmierung aufweisenden Ankerelement kann vorteilhaft zum Einsatz kommen bei Anwendungsfällen, wie sie in der WO 2016/146543 A1 offenbart sind, ist jedoch nicht auf diese Anwendungsfälle beschrankt Pas erfindungsgemäße Betonbauten eignet sieh für Jedwede Art der Einleitung von Kräften in Beton unter Zuhilfenahme von Verbindungsmitteln aus dem Hotebau, vorzugsweise Holzschrauben. So können beispielsweise DectenverWeidungen oder Fassadenelemente unter Zuhilfenahme eines erfindungsgemäßen

Betonbauteils mit einem Ankerelement der vorstehend erläuterten Art befestigt werden, indem entsprechende Metallbeschläge mitteis

Holzschrauben an dem Verbindungsabschnitt mit holzartiger Beschaffenheit, das heißt der freiliegenden Fläche des in dem Betonbauteil eingebetteten Ankerelements angeschraubt werden.

Das Ankerelement kann in des Betonbauteil einbetoniert sein, indem es vor dem Gießen der Betonbauteils in die jeweilige Form eingelegt und der Beton dann eingegossen wird. Es ist aber auch möglich, dass beim Gießen der Betonbauteile, die auch Stahlbetonbauteile sein können, durch das Einlegen von Platzhaltern Hohlräume für die Verbindungsabschnitte vorgesehen sind und die Hohlräume dann nachträglich mit den Varblndungsabschnitten bestückt beziehungsweise ausgefüllt werden.

Die Erfindung sowie das technische Urnfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die gezeigten Ausführungsvarianten

beschränkt Insbesondere umfasstdle Erfindung, soweit es technisch sinnvolt ist, beliebige Kombinationen der technischen Merkmale, die in den Ansprüchen aufgeführt oder in der Beschreibung als erfindungsrelevaht beschrieben sind.

Es zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer Anordnung zur Verbindung von Betonbauteilen In einer ersten Ausgestaltung, Flg. 2 die Anordnung gemäß Flg. 1 in Draufsicht,

Flg. 3 ein Vertikalschnitt eines Stahlbetonbauteils in einer

Ausgestaltung,

Flg.4 eine perspektivische Ansicht zweier miteinander verbundenen Ankerelemente,

Flg. 5 eine geschnittene Draufsicht einer Anordnung zur Verbindung von Betonbauteilen In einer zweiten Ausgestaltung,

Fig.6 eine perspektivische Ansicht auf miteinander verbundene Ankerelemente gemäß Fig. 5,

Fig. 7 eine geschnittene Draufsicht einer Anordnung zur Verbindung von Betonbauteilen in einer dritten Ausgestaltung, wobei die Betonbauteile noch nicht miteinander verbunden sind,

Flg. 8 eine geschnittene Draufsicht einer der Anordnung in der dritten Ausgestaltung, wobei die Betonbauteile durch Ankerelemente miteinander verbunden sind,

Flg. 9 eine Vorderansicht der In Figur 8 dargestellten Anordnung,

Fig. 10 ein Anwendungsbeispiel in Bezug auf eine

Fassadenverankerung,

Fig. 11 ein Anwendungsbeispiel in Bezug auf eine wettere Art der Verankerung,

Flg. 12 in Darstellungen A bis D Herstellungsschritte eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines

Ankerelements,

Fig. 13 in Darstellungen A bis E Herstellungsschritte eines zweiten Ausfährungsbelspiels eines Verfahrens zur Herstellung eines

Ahkerelements _f

Flg. 14 in Darstellungen A bls E Herstellungsschrttte eines dritten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines Ankerelements und

Ffö. 15 ein Diagramm zur Darstellung der Ergebnisse eines

Vergleichsversuchs.

Die Figur 1 zeigt schematisch eine geschnittene Seitenansicht einer Anordnung 10 in einer ersten Ausgestaltung. Die Anordnung umfasst zwei Stahlbetonbauteile 12\ 12", wobei die Stahlbetonbauteile 12', 12" jeweils eine Angreozungsfläche 28 aufweisen, mit der sie wenigstens partiell flächig aneinander grenzen. Dia Stahlbetonbauteile 12', 12" sind vorliegend mittels Verbindungselementen 24', 24" an ihren Schmalseiten miteinander verbunden. Die Stahlbetonbauteile 12', 12" weisen wenigstens einen Ven>indungsabschnitt in Form von Ankerelementen 14', 14" auf, der sich bevorzugt über die gesamte Stahlbetonbauteildicke erstreckt Die

Ankerelemente 14', 14" sind aus einem Kunststoff gefertigt, der eine holzartige Beschaffenheit aufweist, und weisen eine Außenarmierung auf, die nachfolgend noch erläutert wird. Durch die holzartige Beschaffenheit ist es möglich, die Stahibetonbauteiie 12', 12" mit aus dem Bereich der Holztechnik bekannten Verbindungselementen 24', 24" zu verbinden. Die Seiten der Ankerelemente 14', 14", die an den Beton angrenzen, können eine ProfiÜerung 16', 16" aufweisen mit beispielsweise wenigstens einer Vertiefung 20', 20" und daran angrenzende Vorsprangen 18', 18", so dass sie in einer Art Nut-Federverbindung ausgebildet sind.

Die Stahibetonbauteiie 12', 12" können Verahkerungsstäbe 22', 22" aufweisen. Die Verankerungsstäbe 22\ 22" dienen der Verbindung der Ankerelemente mit dem Beton. Durch den Verankerungsstab 22', 22" wird eine zugfeste Verankerung des Ankerelements im Beton erreicht. Der Verankerungsstab 22'* 22" weist bevorzugt eine OberfiSchenprofilierung auf (ähnlich wie bei bekanntem Betonstahl). Hierdurch kann die Haftung im Ankerelement 14', 14" und dem Beton erhöht werden.

Ais Verbindungselemente 24', 24" finden vorliegend Vollgewindeschrauben Anwendung. Idealerweise weisen die Verbihdungselememe 24', 24" ein selbstschneidendes Gewinde, gegebenenfalls In Verbindung mit einer Bohrsitze, auf. Hierdurch ist es möglich, die Verbindungselemente 24', 24" irgendwo in die Ankerelernente 14', 14" einzubringen. Dies ermöglicht große Toleranzen bei der Fertigung und der Montage der Stahlbetonbauteile 12',

12",

Die Verbindungselemente 24', 24" (legen kreuzförmig übereinander. Dies bedeutet dass ein Verbindungselement 24 ^* in ein erstes Stahlbetonbautell 12' beziehungsweise In den an diesem angeordneten Ankerelement 14' eingebracht worden ist, während ein weiteres Verbindungselement 24" in ein zweites Stahlbetonbauteil ^"beziehungsweise in den an diesem

angeordneten Ankerelement 14" eingebracht worden ist In Figur 1 verlaufen die Verbindungselemente 24', 24" ferner in einem Winkel von etwa 40* zu der Angrenzungsfläche 26. Auf diese Weise entsteht eine Verbindung, die Zug, Druck und Scherung besonders gut übertragen kann.

Figur 2 zeigt eine schematische Draufsicht der Anordnung 10 in der ersten Ausgestaltung. Die Anordnung 10 weist zwei Verbindungseiemente 24\ 24" auf, die in parallel zueinander liegenden Ebenen verlaufen, Die jeweiligen Ankerelernente 14', 14" sind durch Jeweils zwei Verankerungsstäbe 22', 22", die parallel zueinander verlaufen, mit dem Beton verbunden, Die

Verankerungsstäbe 22', 22" sind bevorzugt jeweils als längliches

stabförmiges Element ausgebildet; das idealerweise einen Kopf und einen Schaft autweist, wobei der Kopf breiter als der Schaft ist.

Figur 3 zeigt schematisch einen Vertikalschnitt einer Aus^Qhrungsfbrm eines Stahlbetonbauteils 12" in einer Ausgestaltung. Zu erkennen ist, dass das Ankerelement 14" nicht entlang der gesamten Schmalseite bzw. der

Angrenzungsfläche 26 des Stahlbetonbauteils 12" verläuft, sondern nur entlang eines Teils davon. Denkbar ist dass entlang der Schmalseite bzw. der Angrenzungsfläche 26 noch weitere Ankerelemente angeordnet sind, die in Figur 3 nicht gezeigt sind.

Figur 4 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf zwei miteinander

verbundene Ankereiementen 14', 14" in einermöglichen Ausgestaltung. Die Ankerelemente 14', 14" liegen flächig aneinander. Die Ankerelemente 14', 14" sind durch zwei aus dem Bereich der Holztechnik bekannte

Verbindungseiemente 24', 24" verbunden. Die Verbindungselemente 24', 24" verlaufen nicht parallel zueinander. Sie können schief angeordnet sein. Beide Ankerelemente 14', 14" weisen jeweils zwei parallel zueinander verlaufende Verankerungsstäbe 22', 22" auf. Die Verankerungsstäbe 22-, 22" erstrecken sich aus der Rückseite der Ankerelemente 14', 14" in die (hier nicht dargestellten) Stahlbetonbauteile 12', 12".

Figur δ zeigt schematisch eine geschnittene Draufsicht einer Anordnung 10 in einer weiteren Ausgestaltung. Die Stahlbetonbauteile 12', 12" sind rechtwinkelig zueinander angeordnet. In ihrer Angrenzungsfläche 26 weisen die Stahlbetonbauteile 12\ 12" wenigstens bereichsweise ein Ankerelement 14*, 14" auf. Die Ankerelemerite 14 ^* . 14" weisen jeweils eine Vertiefung 28 auf. Die Vertiefung 28 des Stahlbetonbauteils 12' ist von einem Rand des Ankerelements 14' umgeben. Die Vertiefung 28 des Stahlbetonbauteils 12" ist auf der dem Stahlbetonbauteil 12' zugewandten Seite offen. Hierdurch lassen sich die Stehlbetonbauteile 12\ 12" mittels einer Wlnkeiplatte 30 miteinander verbinden. Die Wlnkeiplatte 30 ist innerhalb der Vertiefungen 28', 28" angeordnet und ragt nicht Aber die Außenköntur des jeweiligen Stahlbetonbauteiis 12', 12" hinaus. Db Winkelplatte 30 ist mittels Schrauben 24 an den Ankeretementert 14', 14" befestigt. Denkbar ist auch, dassdie Winkelplatte 30 selbst stiftförmige Elemente aufweist die direkt in die Ankerelemente 14', 14" eingebracht werden können.

Die Ankerelemente 14', 14" sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel so konturiert, dass sie formschlüssig in dem jeweiligen Stahlbetonbauteil 12', 12" verankert sind. Die Ankerelemente 14', 14" sind zusätzlich jeweils Ober U-förmig gebogene Verankerungsstäbe 22'; 22' mit dem Beton verbunden.

Figur 6 zeigt eine perspektivische Ansicht auf die beiden miteinander verbundenen Ankerelemente 14', 14" gemäß Figur 5.

Figur 7 zeigt eine geschnittene Draufsicht einer Anordnung 10' In einer dritten Ausgestaltung, wobei die Stahlbetonbauteile 12" ^* , 12"" noch nicht miteinander verbunden sind, Das Stahlbetonbauteil 12"" weist wenigstens einen Verankerungskörper 32 auf, wobei der Verankeamgskörper 32 einen Hohlraum 34 zur Aufnahme wenigstens eines Verbinduhgselements 24 aufweist. Dar Verankerungskörper 32 weist den Vorteil auf, dass hierdurch das Stahlbetonbauteil 12"" gemeinsam mit den entsprechenden

Verbindungselementen 24 fertig konfektioniert zur Baustelle transportiert werden kann.

Per Verankerungskörper 32 bzw. dar Hohlraum 34 schließen bevorzugt flächig mit der Oberfläche des Stahlbetonbauteils 12"" ab. Es kann aber auch zwischen dem Verankerungskörper und der Oberfläche ein Freiraum verbleiben.

Der Verankerung8körper 32 ist an einer Längsseite des Stahlbetonbauteils 12 ^,m angeordnet. Weist das Stahlbetonbauteil 12"" mehrere

Verankerungskörper auf, dann sind diese bevorzugt auf derselben Seite des Stahlbetonbauteils 12"" angeordnet, wobei diese dann insbesondere beabstandet voneinander angeordnet sind.

Eine Rückwand 46 des Hohlraums 34 urid eine Oberfläche 48 des

Stahlbetonbauteils 12"" verlaufen in einem spitzen Winkel zueinander. Der Winkel betragt bevorzugt zwischen 0* und 45*.

Der Verankerungskörper 32 weist wenigstens eine Führungshüise 36 zur Durchführung des Vefbindungseiements 24 auf. Die Hülse 36 erstreckt Sich von dem Hohlraum 34 bzw. einer Wand 50 des Hohlraums 34 bis zur Angrehzungsfläche 26 des Stahibetonbauteils 12"".Die Angrenzungsfläche 26 weist wenigstens eine Öffnung auf, die mit der Hülse 36 zusammenwirkt und durch die das Verbindungselement 24 durchführbar ist, Eine Stirnseite der Hülse 36 grenzt bevorzugt an die Angrenzungsfläche 26 an,

Die Hülse 36 und die Wand 50 des Hohlraums 34 verlaufen im Wesentlichen senkrecht zueinander. Hierdurch Hegt in einem zusammengefügten Zustand zweier Stahlbetonbauteile 12"', 12"" das als Schraube ausgebildete

Verbindungselement 24 mit seinem Kopf flächig an der Wand 50 an, wodurch eine sichere Verbindung sichergestellt werden kann. Die Hülse 36 verläuft bevorzugt in einem Winkel zwischen 45* und 90* zur Angrenzungsfiäche 26. Vorteilhaft weist der Verankerungskörper 32 mehrere Hülsen 36 auf.

Figur 8 zeigt eine geschnittene Draufsicht der Anordnung 10V wobei die Stahlbetonbauteile 12'" 12 ^<H * durch wenigstens ein Verbindungselement 24 miteinander verbunden sind. Das Verbindungselement 24 erstreckt sich dabei von dem Hohlraum 34 des Verankerungskörpers 32 durch die

Führungshülse 36 hindurch bis in das Ankerelement 14 des

Stahlbetonbauteils 12"' hinein. Das Verbindungselement 24 liegt mit seinem Schraubenkopf auf der Wand 50 des Verahkerungsköfpers 32 flächig auf.

Das Ankerelement 14 schließt sttrnseltlg im Wesentlichen bündig mit der Angrenzungsfiäche 26 ab» An den im Beton liegenden Seitenflächen ist das Ankerelement 14 durch Armierungsgewebe 15 verstärkt, das mit dem

Ankerkörper des Ankerelements 14 haftend verbunden ist.

Die Angrenzungsfiäche 26 kann Im Bereich des Ankerelements ebenfalls eine Außenarmierung aufweisen und zur weiteren Verstärkung

gegebenenfalls zusätzlich ein plattenförmigee, bevorzugt metallisches Element 44. Das Element weist bevorzugt wenigstens eine Öffnung für ein Verbindungselement auf. Besonders bevorzugt ist das Element in einer Vertiefung der Angrenzungsfiäche 2Θ angeordnet. Der gesamte

Verankerungskörper 32, d.h. einschließlich des plattenförmlgen Elementes 44, kann auch einstückig aus Kunststoff, beispielsweise als Kunststoff- Spritzgüsse!! ausgebildet sein. Das plattenförmige Element 44 kann genutzt werden, um beim Gießen des Betons den Verankerungskörper 32 In der Form zu fixieren.

Vorteilhaft ist es, wenn der Verankerungskörper 32 einen Deckel 38 aufweist Der Deckel 38 verschließt den Hohlraum 34. Der Deckel 38 verläuft plan mit der Oberfläche des Stahlbetonbauteils 12"". Der Deckel 38 kann aus demselben Material wie der restliche Verankerungskörper 32 bestehen. Es ist aber auch möglich, dass der Deckel 38 aus einem anderen Werkstoff (z.B. Faserbeton) besteht. Der Verankerungskörper 32 besteht bevorzugt aus einem Kunststoff, Der Verankerungskörper 32 läset sich so einfach und kostengünstig als

Massenprodukt herstellen. Um eine gute Verbindung zwischen dem

Veränkerüngskörper 32 und dem Beton zu erzielen, weist das

Stahlbetonbauteil 12"" einen Ankerstab 40 auf, der den Verankerungskörper 32 mit dem Beton verbindet, Der Verankerungskörper 32 kann hierfür eine HintersGhneidung aufweisen, die in Verbindung mit dem Ankerstab 40 steht. Hierdurch läset sich die Verbindung weiter verbessern.

Der Verankerungskörper 32 kann in das Stahlbetonbauteil 12"" einbetoniert sein. Er wird hierzu beim Gießen des Stahlbetonbauteils 12"" in die Form eingelegt und dann eingegossen. Denkbar ist aber auch, dass beim Gießen des Stahlbetonbauteils 12"" durch das Einlegen eines Platzhalters ein Hohlraum für den Verankerungskörper 32 vorgesehen wird und der

Hohlräume dann nachträglich mit dem Verankerungskörper 32 bestückt wird.

Figur 9 zeigt eine Vorderansicht der in Figur 8 dargestellten Anordnung 10'. Die Stahlbetonbauteile 12^ 12"" sind mittels einer Mehrzahl von

Verbindungsetementen 24 miteinander verbunden. Das Stahlbetonbauteil 12"" weist eine entsprechende Anzahl von FOhrungshOlsen 36 auf, die beabstandet und parallel voneinander angeordnet sind.

Figur 10 zeigt ein Ahwehdungsfceispiel einer Ausführungstbrm eines erflndungsgemäiien Ankerelements 200 In Bezug auf eine

Fassadenverankerung. Das Ankerelement 200 ist in ein Betonteil 206 eingegossen. Eine Holzschraube 208 ist in das Ankerelement 200

eingeschraubt und hält ein Halteelement 207, an dem Fässadeneiemente 205 befestigt sind. Es versteht sich, dass diese Darstellung nur schematisch Ist und mehrere Ankerelemente 200 vorgesehen sein können und jedes Hatteelement 207 durch mehrere Holzschrauben 208 an dem jeweiligen Ankerelement 200 befestigt sein kann.

Figur 11 zeigt ein Anwendungsbeispiel einer Ausführungstbrm eines erfindungsgemäßen Ankerelements 200 in Bezug auf eine weitere Art der Verankerung. Das Ankerelement 200 ist In ein Betonteil 206 eingegossen. Ein Winkelhalteelement 209 ist mit einem Steg mittels Heizschrauben 206 an dem Ankerelement 200 befestigt. An dem anderen Steg des

Winkelhalteelements 200 ist mittels weiterer Holzschrauben 206 ein

Holzbalken 201 einer Oachkönstruktlon (nicht gezeigt) befestigt.

Flg. 12 zeigt in Darstellungen A bis D in schematischer und skizzenhafter Weise Herstellungsschritte eines ersten Ausführungsbeispiels eines

Verfahrens zur Herstellung eines Ankerelements. Darstellung A in Figur 12 zeigt perspektivisch eine Gießform 320 und eine diesbezügliche

Schnittensicht In die Gießform 320 kann, wie fn Darstellung B von Figur 12 gezeigt, eine Lage eines Gewebes 321 eingelegt werden. Das Gewebe 321 ist in Darstellung B von Figur 12 lediglich zum Zwecke der Sichtbarmachung beabstandet von der Innenwandung der Gießform 320 gezeigt In der Praxis wird Wert darauf gelegt, dass das Gewebe 321 möglichst faltenfrei, zur Erhöhung der Festigkeit, und möglichst unmittelbar an der Innenwandung der Gießform 320 in diese eingelegt wird, welche die Außenkontur des fertigen Ankerelements 322 bestimmt Das Gewebe kann beispielsweise ein Glasfasergewebe sein. Dem Fachmann stehen jedoch zahlreiche

Alternativen zur Verfügung, beispielsweisen Karbon- oderTeflöngewebe. Faltenfreiheit des Gewebes 321 ist vorteilhaft im Hinblick auf die spätere Trägwirkung des Ankerelements 322 als Verbundwerkstoff.

Darstellung C von Figur 12 zeigt den Zustand, in dem Kunststoffmateriai, beispielsweise PU Gießharz, in die Gießform 320 eingegossen Ist, um das Ankerelement 322 zu formen. Das Gießharz verbindet sich mit dem Gewebe 321 so, dass Gießharz und Gewebe zusammen einen Verbundwerkstoff bilden, dessen mechanische Eigenschaften mit Blick auf den

Anwendungszweck des Ankerelements 322, Wie er vorstehend in einer Vielzahl von Beispielen erläutert wurde, gegenüber reinem Gießharz verbessert sind. Alternativ zu dem Gießharz können auch andere Materialien verwendet werden, beispielsweise ein modifizierter Kunststoff, der vorzugsweise von sich aus eine Verbindung mit Gewebe 321 eingehen sollte, wobei andernfalls zusätzliche Verbindungsmittel verwendet werden. Darstellung D in Figur 12 zeigt perspektivisch das Ankerelement 322, das an drei Stirnseiten eine Außenarmierung mit Gewebe 321 aufweist. Es versteht sich, dass gegebenenfalls auch weitere oder alle Bächen des Ankerkörpers mit Gewebe armiert seih können,

Flg. 13 zeigt in Darstellungen A bis E Herstellungsschritte eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines

Ankerelements, das dem vorstehend unter Bezug auf Figur 12 erläuterten Verfahren weitgehend entspricht, sich von diesem jedoch dadurch

unterscheidet dass eine Mehrzahl von Ankerelementen 302 gleichzeitig gegossen wird,

Darstellung A in Figur 13 zeigt perspektivisch eine Gießform 300 und eine diesbezügliche Schnittansicht Die Gießform 300 gemäß dieser

Ausfährungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Ankerelements weist in der Richtung senkrecht zu dem trapezförmigen Querschnitt eine größere Länge auf als die im vorstehend unter Bezug auf Figur 12 erläuterten Verfahren verwendete Gießform 320. Iii die Gießform 300 kann wiederum, wie In Darstellung B von Figur 12 gezeigt, eine Lage eines Gewebes 301 eingelegt werden.

Darstellung C von Figur 13 zeigt den Zustand, In dem das Kunststoffmaterial, beispielsweise PU Gießharz, in die Gießform 300 eingegossen ist um das Ankerelement 302 zu formen

Darstellung D in Figur 13 zeigt perspektivisch einen länglichen Barren mit trapezförmigem Querschnitt In der Darstellung D in Figur 13 sind zudem Schnittebenen 304 angedeutet Nach dem Ausformen kann der längliche Barren mit trapezförmigem Querschnitt längs der Schnittebenen 304 In Scheiben geeigneter Dicke aufgeschnitten werden. Jede Scheibe ist dann ein Ankerelement 302, das an drei Stirnseiten eine Außenarmierung mit Gewebe 301 aufweist Die Dicke des Ankerelements 302, das heißt die Abmessung senkrecht zu dem trapezförmigen Querschnitt, ergibt sich aus dem Abstand der Schnfttebeneh 304. Fig. 14 zeigt In Darstellungen A bis E Herstellungsschritte eines dritten Ausföhrungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines

Ankerelements, das sich von den vorstehend unter Bezug auf die Figuren 12 und 13 erläuterten Verfahren insbesondere dadurch unterscheidet dass zunächst ein Ankerkorper 310 aus Kunststoff beziehungsweise ein entsprechender Barreh zur späteren Unterteilung längs Schnittlinien 313 gefertigt wird und das Gewebe 311 dann, ein- oder gegebenenfalls mehrlagig« unter Verwendung von Harz 311 als Klebemittel auf den

Ankerkörper bzw. den Barren aufgebracht bzw. auflaminiert wird.

Bei allen vorstehend erläuterten Verfahren kann das Gewebe an den Oberflächen des Ankerkörpers, insbesondere an den Stirnseiten, mit Zugspannungen eingelegt bzw. aufgebracht werden, um die Entstehung eines Erstrisses im Ankerkörper aufgrund von Zugspannungen auf ein höheres Lastniveau anzuheben womit eine zusätzliche Verstärkung des Ankerelements entsteht.

Zudem stehen dem Fachmann zahlreiche weitere Produktionsformen des Ankerkörpers zur Verfügung, beispielsweise die Produktionsform des 3D* Druckes.

Im Folgenden werden unter Bezug auf Figur 15 eine vergleichende

Untersuchung der technischen Auswirkungen der erfindungsgemäßen Außenarmierung eines Ankerelements und deren Ergebnisse beschrieben.

Die Steigerung der Tragfähigkeit von einbetonierten Ankerkörpern durch die erfindungsgemäße Aulienarmierung eines Ankerelements wurde untersucht am Beispiel eines Ankerelements aus Polyurethan-Gießharz, das mittels einer Außenarmierung In Form einer übergossenen Gewebelage aus Glasfasern verstärkt war. In das Ankerelement aus Polyurethan-Gießharz wurden jeweils Holzschrauben aus Stahl eingedreht, die als

Kraftaufhahmeeiemente für Zugversuche dienten.

Zur Prüfung des Verhaltens des Ankerelements unter Einbaubedingungen wurden die Ankerelemente einbetoniert, und zwar In einem Versuch ein Ankerelement mit einer derartigen Außenarmierung und in einem

Vergleichsversuch ein Arikereiementohne Auftenarmierung. Sowohl eine umfassende Stahibetonbewehrung der Proben als auch die Betonfestigkeit wurden in beiden Versuchen identisch gehalten. Die Ergebnisse der

Zugversuche sind in dem nachfolgenden Diagramm wiedergegeben, wobei auf der Abszisse der Weg eines Zugkolbehs und auf der Ordinate die von dem Zugkolben aufgebrachte Kraft aufgetragen ist und wobei der obere Graph mit durchgezogener Linie das Ergebnis für das Ankereiement mit Außenarmierung und der untere, strichpunktierte Graph das Ergebnis für das Ankerelement ohne Außenarmierung zeigt.

Eine entsprechende Darstellung Ist in Fig. 15 gezeigt.

Die Verbindung ohne die Außenarmierung durch Gewebe versagte spontan In Form eines Sprödbruchs bei einer Last von 74,0 kN infolge eines Bruchs des Ankerkörpers. Nach dem Bruch konnte nur noch eine geringe Last von ca. 35 kN übertragen werden. Von besonderer Bedeutung ist, dass aufgrund des Sprödbruchs keine Versagensankündigung durch z. B. Verfbrmungazunahme auf einem konstanten Lastniveau öder

Gerauschentwicklüng zu verzeichnen ist.

Mit einem erfindungsgemäßen Ankerelement, das eine Außenarmierung mittels eines Gewebes aufwies, konnte die Traglast im einbetonierten Zustand auf 80,0 kN erhöht werden. Das Versagen der Verbindung trat infolge Schraubehauszug aus dem Ankerkörper auf. Der Ankerkörper selbst wies Risse auf, die dem Bruchbild der Proben mit einem Ankerelement ohne Gewebeverstirkuiig entsprechen* ohne jedoch zu Brechen. Nach Erreichen der Maximallast konnte Ober einen längeren Verformungsweg eine Last von ca.75 kN von der Verbindung aufgenommen werden. Es zeigte sich somit ein duktiles Bruchverhalten und es trat ein Versagen mit Ankündigung auf.

Wetterhin stellte sich aufgrund der infolge des Gewebes strukturierten Oberfläche der kraftübertragenden Flanken des Ankerkörpers ein besserer Verbund zum umhüllenden Beton ein, der zu einer geringeren Verformung und einem reduzierten Ausziehen des Ankerkörpers aus dem Beton führt.

Zusammenfassend konnten durch den Vergletdhsversuch die folgenden Vorteile einer Außenarmierung eines Ankerelements der in Rede stehenden Art festgestellt werden:

Erhöhung der Bruchlast

Vermeidung eines Sprödbruchversagens des Ankerkörpers und damit Schaffung von Sicherheitsreserven durch Versagensankündigung

Erhöhung der Tragfähigkeit nach dem Bruch des Ankerkörpers

Geringere Verformung der Verbindung unter Belastung