Geschossbau

Die Erfindung betrifft einen Stützen-Deckenknoten für eine Stahlbetondecke und zwei vorgefertigte Betonstützen im Geschossbau, wobei das obere Ende der unteren Betonstütze und das untere Ende der oberen Betonstütze angrenzend an die Stahlbetondecke angeordnet sind, wobei die Stützenachsen der Betonstützen sich im Wesentlichen entlang einer gemeinsamen Geraden erstrecken.

Stützen dienen in Hochbauten zur Ableitung der Vertikallasten. Die Querschnitte von Stützen können durch die Verwendung eines hohen Anteils an Längsbewehrung (z.B. 20 % der gesamten Querschnittsfläche), durch das Einlegen von Stahlprofilen in den sogenannten Verbundstützen und durch die Verwendung von hochfestem Beton von C70/85 bis C100/115 oder mit noch höheren Festigkeiten, reduziert werden. Ausschlaggebend für die Reduzierung der Stützenquerschnitte ist die Erzielung einer größeren nutzbaren Geschossfläche.

Stahlbetondecken werden nur in wenigen Bereichen ihrer gesamten Fläche hoch beansprucht. Deswegen werden zum Beispiel Flachdecken aus Stahlbeton in der Regel aus Beton mit einer niedrigen Festigkeit, z.B. C30/37, hergestellt. In den hochbeanspruchten Bereichen in der Nähe der Stützen wird ein höherer Anteil an Betonstahl in den Decken verlegt. Spannglieder in den Geschossdecken können zur Entlastung der hochbeanspruchten Bereiche und zur Verbesserung des Verformungsverhaltens eingesetzt werden.

Im Stützen-Deckenknoten tritt bei konventioneller Herstellung das Problem auf, dass die Normalkraft der über dem Stützen-Deckenknoten liegenden Betonstütze im Stützen- Deckenknoten vom Deckenbeton mit einer geringeren Festigkeit aufgenommen werden muss.

Bei der Verwendung von geschoßhohen Fertigteilstützen ist die Durchführung der Bewehrung der unteren Betonstütze durch den Stützen-Deckenknoten in die obere Betonstütze nicht möglich.

Der Stützen-Deckenknoten ist wegen der im Vergleich zu den Stützen geringeren Betonfestigkeit und wegen der Diskontinuität der Längsbewehrung eine Schwachstelle im Tragsystem zur Abtragung der Vertikallasten in Betonkonstruktionen. Zur Verbesserung des Tragverhaltens des Stützen-Deckenknotens kann die Ausbildung einer Stahlkonstruktion im Stützen-Deckenknoten erfolgen. Eine derartige Stahlkonstruktion wird beispielsweise unter der Bezeichnung„Geilinger Europilz" von der Firma Spannverbund Bausysteme GmbH (CH-8180 Bülach) vertrieben. Eine derartige Stahlkonstruktion ist geeignet die Tragfähigkeit des Stützen- Deckenknotens zu gewährleisten, ist aber aufwändig in ihrer Herstellung und deshalb teuer in der Ausführung.

Eine andere Möglichkeit zur Verbesserung des Tragverhaltens des Stützen- Deckenknotens ist das Anschweißen von Kopfplatten an die Längsbewehrung am oberen Ende der unteren Betonstütze und am unteren Ende der oberen Betonstütze. Damit gelingt die Ausbildung eines druckbeanspruchten Kopfplattenstoßes, der in der DE 201 20 678 U 1 und von Stefan Mühlbauer und Gerhard Stenzel in der Veröffentlichung„Kompaktstützen aus hochfestem Beton“, Beton- und Stahlbetonbau 98, Heft 11, 2003, S. 678 - 686, beschrieben wird. Nachteilig bei dieser Knotenausbildung sind diehohen Aufwendungen zum Ausgleich von Bautoleranzen. Nachteilig ist auch der in der Fig. 1 der DE 201 20 678 U 1 erkennbare Verlust an Querschnittsfläche der unteren Stütze im Stützen-Deckenknoten. Diese Reduktion des Querschnitts der unteren Stütze führt zu einem Verlust an Tragfähigkeit im S tützen-Deckenknoten .

Ein Ausgleich von Bautoleranzen mit vertretbarem Aufwand auf der Baustelle ist möglich, wenn zwischen zwei gemäß der DE 201 20 678 ET 1 stumpf gestoßenen Fertigteilstützen eine dünne Schicht aus Vergussmörtel angeordnet wird. Eine derartige Lösung wird von Hubert Bachmann in„Stützen mit hochfestem Betonstahl sind im Hochhausbau eine gute Alternative zu Stahl- und Stahlverbundstützen - Versuche und Erfahrungen bei den Tanzenden Türmen in Hamburg und beim Bau des Taunusturms in Frankfurt“, Der Prüfingenieur, Mai 2014, Seiten 12 bis 27 beschrieben. Die Abbildung 14 dieser Veröffentlichung zeigt eine obere Stütze an deren unterem Ende eine 10 mm dicke Stahlplatte normal zur Stützenachse angeordnet ist. Zwischen dem oberen Ende der unteren Stütze und dem unteren Ende der oberen Stütze ist eine 30 mm dicke Schicht aus Vergussmörtel angeordnet. Bei dieser Ausführungsform wird die Querschnittsfläche der Stützen im Stützen-Deckenknoten nicht reduziert. Die Diskontinuität der Längsbewehrung der Fertigteilstützen im Stützen-Deckenknoten stellt aber eine Schwachstelle dar, die nachteilig für die Tragfähigkeit und für die Verformungen im Gebrauchszustand ist.

Die Möglichkeit den hochbeanspruchten Deckenbereich einer Flachdecke in der unmittelbaren Umgebung einer Betonstütze durch ein vorgefertigtes Element aus hochfestem Beton auszubilden ist in der JP 8027937 beschrieben. Das vorgefertigte Element weist gemäß der JP 8027937 einen quadratischen Grundriss mit Seitenabmessungen zwischen dem dreifachen Stützendurchmesser und einem Viertel der Spannweite der Flachdecke auf. Das vorgefertigte Element gemäß der JP 8027937 enthält eine Deckenbewehrung, die mit der Bewehrung der Ortbetondecke mittels Übergreifungsstoß oder mittels Muffenstoß zu verbinden ist. Verglichen mit der konventionellen Herstellung, bei der die Bewehrung der Flachdecke durch den Stützen- Deckenknoten verlegt wird, entsteht dadurch ein erhöhter Aufwand in der Durchbildung und Ausführung der Bewehrung der Flachdecke.

Der Vorschlag, nur den Bereich der Decke, der im Stützen-Deckenknoten liegt, mit einem höherfesten Ortbeton herzustellen hat sich in der Praxis nicht durchgesetzt, weil es sich als zu aufwändig herausgestellt hat, zwei unterschiedliche Betone in eine Decke einzubauen.

In der AT 413403 wird deshalb vorgeschlagen, einen Teil des Betonvolumens der Flachdecke im Stützen-Deckenknoten durch vorgefertigte Elemente aus hochfestem Beton zu ersetzen. Das Herstellen und Montieren der vorgefertigten Elemente ist aufwendig. Die Erhöhung der Tragfähigkeit des Stützen-Deckenknotens ist nicht sehr groß, weil die vorgefertigten Elemente nur im Bereich des Querschnitts der darunterliegenden Stützen angeordnet werden können.

Um den Aufwand für das Montieren der vorgefertigten Elemente zu reduzieren wird in der EP 174 994 9 A2 vorgeschlagen, die unter dem Stützen-Deckenknoten angeordnete Betonstütze und das Element aus hochfestem Beton in einem Stück vorzufertigen. Nachteilig bei dieser Ausführung ist der in der Fig. 2 der EP 174 994 9 A2 erkennbare Verlust aus Querschnittsfläche der unteren Stütze im Stützen-Deckenknoten. Diese Reduktion des Querschnitts der unteren Stütze führt zu einem Verlust an Tragfähigkeit im S tützen-Deckenknoten .

Eine weitere Ausbildung eines Stützen-Deckenknotens ist in der US 1,031,044, von Seite 3, Zeile 101 bis Seite 4, Zeile 55, beschrieben und in den Fig. 17 bis 19 dargestellt. Auf einer vorgefertigten unteren Betonstütze 7 wird ein Kapitell 6 montiert. Auf dem Kapitell 6 werden auf zwei gegenüberliegenden Seiten Balken 55 aufgelegt. Auf den Balken werden Deckenelemente 3 aufgelegt. Auf Stahlelementen 52, die mit der unteren Betonstütze 7 verschraubt sind und die aus dem Stützen-Deckenknoten herausragen, wird die obere Betonstütze 19 angeschraubt. Anschließend werden die Hohlräume 59 und 61 zwischen den Balken 55 und den Deckenelementen 3 mit Beton verfüllt. Abschließend wird unter der oberen Betonstütze 19 ein Betonzylinder hergestellt, dessen Querschnittsfläche größer ist als die Querschnittsfläche der oberen Betonstütze.

Nachteilig bei dem in der US 1,031,044 gezeigten Stützen-Deckenknoten ist der hohe Aufwand für die Herstellung und Montage der einzelnen vorgefertigten Elemente, für das Ausbetonieren der Hohlräume 59 und 61 im Stützen-Deckenknoten und für das Herstellen des Betonzylinders unter der oberen Betonstütze 19. Besonders nachteilig ist, dass das Betonvolumen im Stützen-Deckenknoten und im Betonzylinder unter der oberen Betonstütze 19 auf der Baustelle hergestellt wird. Es ist bekannt, dass hochfeste Betone in Fertigteilwerken eingesetzt werden, aber auf der Baustelle wegen den hohen Aufwendungen für den Transport und das zeitgerechte Einbringen im Regelfall nicht verwendet werden. Wenn die gesamten Verguss arbeiten auf der Baustelle mit hochfestem Vergussmörtel ausgeführt werden, entsteht ein sehr hoher Aufwand für den Ankauf des teuren Vergussmörtels.

Nachfolgend werden Beispiele zur Ausbildung von Stützen, die am oberen und am unteren Ende größere Querschnittsabmessungen als in der mittleren Hälfte ihrer Längserstreckung aufweisen, beschrieben.

In diesen Beispielen dienen die vergrößerten Querschnittsabmessungen am oberen und unteren Ende (soweit überhaupt gezeigt) zur Vermeidung von Durchstanzproblemen oder zur Auflagerung von Balken oder basieren auf rein architektonischen Überlegungen. Diese Beispiele haben folglich den Nachteil, dass sie keine Lösungen für den zeitgenössischen mehrgeschossigen Hochbau anbieten, bei dem das Problem der Durchleitung der Normalkraft einer oberen Stütze durch eine Stahlbetondecke in eine untere Stütze auftritt.

Die griechischen Stützen der Antike weisen beispielsweise vergrößerte Querschnittsabmessungen an ihren Enden auf. Die Ausbildung eines Kapitells am oberen Ende ist aus statischer Sicht günstig. Die Auflagerung von prismatischen Balken aus Stein auf einer runden Betonstütze würde zu einer hohen Kantenpressung führen, weil die Auflagerung nicht entlang einer Linie, sondern in einem Punkt erfolgen würde. Hohe Kantenpressungen können zu einem Abplatzen des Materials der Stütze an der Stelle der Balkenauflagerung führen.

Die Ausbildung von Stützen mit vergrößerten Querschnittsabmessungen an den Enden der Stützen ist in Fig. l-3b des„fib bulletin 12“ über„Punching of structural concrete slabs“, Federation international du beton, Lausanne, 2001, dargestellt. Die Stützen wurden zur Abtragung der Deckenlasten eines mit Erde überschütteten Wasserbehälters in München verwendet. Die Vergrößerung der Querschnittsflächen der Stützen an den Enden ermöglicht bei diesem Ausführungsbeispiel eine Ausführung der Bodenplatte und der erdüberschütteten Deckplatte mit geringer Dicke. Die beiden Decken hätten mit einer größeren Dicke hergestellt werden müssen, wenn die Stützen mit den in den mittleren Hälften ihrer Längserstreckung vorhandenen Querschnittsabmessungen ausgeführt worden wären, um ein Durchstanzen der Stützen zu vermeiden. Das Problem der Durchleitung der Normalkraft von der oberen Stütze durch eine Stahlbetondecke in eine untere Stütze tritt bei diesem eingeschossigen Wasserbehälter im Gegensetz zu mehrgeschossigen Bauten nicht auf.

Ein weiteres Beispiel für eine Betonstütze mit vergrößerter Querschnittsabmessungen ist in der Fig. 4 der DE 173035 dargestellt. Zur Herstellung dieser Betonstütze werden vorgefertigte Stützensegmente mit Aussparungen auf der Baustelle übereinandergestapelt. Anschließend wird eine Bewehrung in die Aussparungen eingeschoben und die Aussparungen werden mit Zementmörtel verfüllt. Die Betonstütze weist an ihrem oberen Ende ein Kapitell auf. Auf dem Kapitell sind Balken aufgelagert. Die Fig. 4 der DE 173035 zeigt, dass das untere Ende der oberen Stütze keine vergrößerten Querschnittsabmessungen aufweist.

Ein weiteres Beispiel für eine Betonstütze mit vergrößerten Querschnittsabmessungen sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Stützen mit Kapitellausbildung wird in der DE 200 12636 Ul gezeigt. Das obere und das untere Ende der Betonstütze werden durch vorgefertigte Elemente, die einen in der Mitte angeordneten Hohlraum aufweisen, gebildet. Auf der Baustelle wird zuerst das untere vorgefertigte Element platziert und auf diesem eine Schalung für den mittleren Teil der Betonstütze montiert. Anschließend wird das obere vorgefertigte Element auf der Stützenschalung befestigt. Die Längsbewehrung der Betonstütze wird in den Hohlräumen der vorgefertigten Elemente und in der Schalung angeordnet. Abschließend werden die Hohlräume in den vorgefertigten Elementen und der mittlere Bereich der Betonstütze betoniert. Die Ausbildung einer Deckenkonstruktion über dem oberen Ende der Stütze ist ebenso wenig wie eine Stütze in einem darüber liegenden Geschoss dargestellt.

Es ist folglich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Stützen-Deckenknoten bereitzustellen, der obige Nachteile adressiert und im zeitgenössischen Geschossbau einsetzbar ist. Insbesondere soll der Stützen-Deckenknoten eine ausreichende Tragfähigkeit zur Durchleitung der Normalkraft der oberen Stütze aufweisen und im Vergleich zu den bekannten Ausführungen aus Stahl einfacher und kostengünstiger herstellbar sein. Weiters soll der Stützen-Deckenknoten im Vergleich zu den bekannten Betonbaulösungen die Durchleitung der Normalkraft der oberen Stütze ohne Verlust an Tragfähigkeit und mit geringen Verformungen im Gebrauchszustand ermöglichen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung dargelegt.

Der Gegenstand von Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass er einen Stützen- Deckenknoten für eine Stahlbetondecke und zwei vorgefertigte Betonstützen im Geschossbau bereitstellt, wobei der Querschnitt im Bereich des oberen Endes der unteren Betonstütze größer ist als ein Querschnitt der mittleren Hälfte der Längserstreckung der unteren Betonstütze, und wobei der Querschnitt im Bereich des unteren Endes der oberen Betonstütze größer ist als ein Querschnitt der mittleren Hälfte der Längserstreckung der oberen Betonstütze.

Die Erfindung ermöglicht vorteilhaft, die übliche und bewährte Ausbildung der Deckenbewehrung im Stützen-Deckenknoten, die mittels einer stoßfreien Durchführung der Bewehrung und der Spannglieder durch den Stützen-Deckenknoten erfolgt, anzuwenden, und gleichzeitig die Tragfähigkeit des Stützen-Deckenknotens zur Aufnahme der Normalkraft der oberen Betonstütze im Vergleich zu den bekannten Ortbetonausführungen zu steigern. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Querschnittsflächen der unteren und der oberen Stütze in an die Stahlbetondecke angrenzenden Bereichen zu vergrößern. Wenn die vergrößerten Querschnittsflächen nur im Decken- bzw. Bodenaufbau angeordnet sind, d.h. außerhalb der lichten Raumhöhe liegen, ist insgesamt eine Reduktion der Stützenfläche in den Räumen eines Geschossbaus möglich.

Weiters sind die Betonstützen und die gegebenenfalls dazwischenliegende, als Flachdecke ausgebildete Stahlbetondecke, die eine ausreichende Tragfähigkeit zur Durchleitung der Normalkraft der oberen Betonstütze aufweist, im Vergleich zu den bekannten Ausführungen, insbesondere bei Stützen aus Stahlbeton, einfacher und kostengünstiger herzustellen. Durch die Anordnung der Deckenbewehrung im Stützen-Deckenknoten ist eine wirtschaftliche konstruktive Durchbildung der Deckenbewehrung im Stützen- Deckenknoten ermöglicht.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das obere Ende der unteren Betonstütze an der Unterseite und ist das untere Ende der oberen Betonstütze an der Oberseite der Stahlbetondecke angeordnet. Hierdurch ist eine stoßfreie Ausbildung möglich.

In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform berühren sich das obere Ende der unteren Betonstütze und das untere Ende der oberen Betonstütze. Hierdurch ist eine Stoßausbildung möglich.

Zweckmäßig ist unter dem unteren Ende der oberen Betonstütze eine Schicht aus Vergussmörtel angeordnet. Auf diese Weise können unter anderem Bautoleranzen mit vertretbarem Aufwand ausgeglichen werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist zumindest eine Betonstütze einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt entlang der mittleren Hälfte auf. Dies bietet unter anderem Vorteile in der Herstellung.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Stützen-Deckenknotens weist das obere Viertel der Längserstreckung der unteren Betonstütze im Bereich des an die Stahlbetondecke angrenzenden oberen Endes der unteren Betonstütze seine größte Querschnittsfläche auf. Dies kann von Vorteil sein, beispielsweise wenn die untere Betonstütze zusätzlich zu der Normalkraft der oberen Betonstütze noch eine zusätzliche Belastung aufzunehmen hat, beispielsweise durch zusätzliche Rippen der Stahlbetondecke. Aus ähnlichen Überlegungen ist es auch bevorzugt, wenn das untere Viertel der Längserstreckung der oberen Betonstütze im Bereich des an die Stahlbetondecke angrenzenden unteren Endes der oberen Betonstütze seine größte Querschnittsfläche aufweist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zumindest eine Betonstütze aus einem hochfesten oder ultrahochfesten Beton hergesteht. Hierdurch kann beispielsweise auf eine Bewehrung in der Betonstütze verzichtet werden und/ oder die Stützenfläche weiter reduziert werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist zumindest eine Betonstütze eine Längsbewehrung auf, die vom oberen Ende der unteren Betonstütze in die Stahlbetondecke ragt. Auf diese Weise kann die Konstruktion im Bereich des Stützen- Deckenknotens verstärkt werden, ohne die Stützenfläche erhöhen zu müssen.

Zweckmäßig ist die Längsbewehrung aus Faserverbundwerkstoffen ausgebildet. Hierdurch kann die Betonstütze weiter verstärkt werden, ohne die Stützenfläche erhöhen zu müssen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist zumindest eine Betonstütze einen entlang ihrer Längserstreckung angeordneten Hohlraum auf, wobei der Hohlraum vorzugsweise einen zylinderförmigen Querschnitt aufweist und besonders bevorzugt axialsymmetrisch in Bezug auf die Stützenachse ist. Auf diese Weise kann die Betonstütze beispielsweise nachträglich vergossen werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist am oberen Ende der unteren Betonstütze und/oder am unteren Ende der oberen Betonstütze eine Stahlplatte, vorzugsweise normal zur Stützenachse, angeordnet. Auf diese Weise wird unter anderem das Tragverhalten des Stützen-Deckenknotens verbessert, ohne die Stützenfläche erhöhen zu müssen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist in dem oberen Viertel und/oder in dem unteren Viertel der Längserstreckung zumindest einer Betonstütze, vorzugsweise in dem/den Bereich/en vergrößerter Querschnitte, eine Umschnürungsbewehrung angeordnet. Auf diese Weise kann die Konstruktion im Bereich des Stützen- Deckenknotens verstärkt werden, ohne die Stützenfläche erhöhen zu müssen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist in der Stahlbetondecke zwischen oberen Bewehrungslagen und unteren Bewehrungslagen eine ringförmige Bewehrung und/oder eine orthogonale Bewehmng angeordnet. Auf diese Weise kann die Konstruktion im Bereich des Stützen-Deckenknotens verstärkt werden, ohne die Stützenfläche erhöhen zu müssen. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist in einem Bereich der Stahlbetondecke, der zwischen dem oberen Ende der unteren Betonstütze und dem unteren Ende der oberen Betonstütze angeordnet ist, zumindest ein Körper aus hochfestem und/oder ultrahochfestem Beton angeordnet. Auf diese Weise kann die Konstruktion im Bereich des Stützen-Deckenknotens verstärkt werden, ohne die Stützenfläche erhöhen zu müssen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist auf der Stahlbetondecke ein Doppelboden angeordnet, wobei sich alle Bereiche vergrößerter Querschnitte am unteren Ende einer oberen Betonstütze innerhalb der Höhe des Doppelbodens befinden. Auf diese Weise kann die leicht vergrößerte Stützenfläche im unteren Bereich zurückgewonnen und die Geschoss- Gesamtfläche erhöht werden, wobei in dem Bereich unter dem Doppelboden alle möglichen Installationen untergebracht werden können.

Zweckmäßig ist die Querschnittsfläche im Bereich des oberen Endes der unteren Betonstütze größer gleich der Querschnittsfläche im Bereich des unteren Endes der oberen Betonstütze ausgeführt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Verhältnis der größten Querschnittsfläche im oberen Viertel der unteren Betonstütze oder im unteren Viertel der oberen Betonstütze zur Querschnittsfläche in der mittleren Hälfte der Längserstreckung der Betonstütze zwischen 1,1 und 25, vorzugsweise zwischen 2 und 4 vorgesehen. Auf diese Weise kann der Kompromiss zwischen Reduktion der Stützenfläche und notwendiger Tragfähigkeit der Konstruktion optimiert werden.

In der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen steht der Begriff „Querschnitt“ im weiteren Sinn für„Querschnittsfläche“. Der Begriff „im Wesentlichen“ bedeutet in der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen, dass Fertigungstoleranzen und/ oder Toleranzen, die aus der Konstruktion resultieren können, miteingeschlossen sind; das heißt, eine diesbezügliche, dem Fachmann geläufige Abweichung, beispielsweise von einer der Stützenachsen 5 der Betonstützen von der gemeinsamen Geraden, hat keinen Einfluss auf eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe der Erfindung.

Der Begriff„im Bereich“ im Zusammenhang mit dem oberen Ende und dem unteren Ende bedeutet in der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen, dass der größere Durchmesser nicht zwangsläufig exakt am oberen Ende oder am unteren Ende der Betonstützen und/oder exakt an der Oberseite oder der Unterseite der Stahlbetondecke anliegen muss, beispielsweise, weil Fertigungstoleranzen einzubeziehen sind, oder aus konstruktiven Gründen. Ein Fachmann kennt entsprechende Fertigung stoleranzen und konstruktive Gründe. So sind beispielsweise Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 4 oder Fig. 7 der nachfolgenden Beschreibung nicht von dem Begriff mitumfasst.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von in den Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 12 schematisch dargestellten und nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Stützen-Deckenknotens gemäß der in Fig. 2 eingezeichneten Schnittebene I-I;

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittebene II-II;

Fig. 3 eine Schnittansicht durch zwei Stützen-Deckenknoten gemäß Fig. 1 und 2, und ein dazwischenliegendes Geschoss;

Fig. 4 eine Schnittansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Stützen-Deckenknotens ;

Fig. 5 eine Schnittansicht eines dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Stützen-Deckenknotens;

Fig. 6 eine Schnittansicht eines vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Stützen-Deckenknotens; Fig. 7 eine Schnittansicht eines fünften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Stützen-Deckenknotens;

Fig. 8 eine Schnittansicht eines sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Stützen-Deckenknotens;

Fig. 9 eine Schnittansicht durch sechs Stützen-Deckenknoten eines siebten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;

Fig. 10 einen Schnitt gemäß der in Fig. 9 eingezeichneten Schnittebene X-X;

Fig. 11 das Detail A der Fig. 9 in einer Ansicht; und

Fig. 12 eine der Fig. 12 entsprechende Ansicht einer Eckstütze.

In den Abbildungen Fig. 1 bis Fig. 3 ist ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Stützen-Deckenknotens 1 dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für einen Stützen-Deckenknoten 1 gemäß der Erfindung, wobei eine Stahlbetondecke 11 zwischen zwei vorgefertigten Betonstützen 2, einer unteren Betonstütze 3 und einer oberen Betonstütze 4, angeordnet ist. Die Betonstützen 2 haben eine Längserstreckung, die in eine mittlere Hälfte 6, ein oberes Viertel 9 und ein unteres Viertel 10 unterteilt werden kann. Die Stützenachsen 5 der Betonstützen 2 erstrecken sich im Wesentlichen entlang einer gemeinsamen Geraden.

Der Querschnitt im Bereich des, an einer Unterseite 14 der Stahlbetondecke 11 angeordneten, oberen Endes 7 der unteren Betonstütze ist 3 größer als ein Querschnitt der mittleren Hälfte 6 der Längserstreckung der unteren Betonstütze 3. Der Querschnitt im Bereich des, an einer Oberseite 15 der Stahlbetondecke 11 angeordneten, unteren Endes 8 der oberen Betonstütze 4 ist größer als ein Querschnitt der mittleren Hälfte 6 der Längserstreckung der oberen Betonstütze 4.

Der Durchmesser der Betonstützen 2 mit einem beispielhaften kreisförmigen Querschnitt vergrößert sich von im Wesentlichen 0,5 m („Meter“) auf im Wesentlichen 1,0 m in den an die Stahlbetondecke 11 angrenzenden Bereichen, und beträgt im Bereich eines oberen Endes 7 der unteren Betonstütze 3 und im Bereich eines unteren Endes 8 der oberen Betonstütze 4 im Wesentlichen 1,0 m. Weil die Fläche einer kreisrunden Betonstütze 2 mit dem Quadrat des Durchmessers ansteigt, steht für die Durchleitung der Normalkraft von der oberen Betonstütze 4 in die untere Betonstütze 3 die vierfache Fläche im Deckenbereich zur Verfügung. Wenn die Betonstützen 2 beispielsweise eine Betonfestigkeit von 160 N/mm ² aufweisen, reicht bei diesem Beispiel eine Festigkeit von 40 N/mm ² für die Stahlbetondecke 11 aus. Bei diesem vereinfachten Berechnungsbeispiel wurde der Einfluss einer in einer Betonstütze 2 enthaltenen Längsbewehrung 17 nicht berücksichtigt.

Das untere Ende 8 der oberen Betonstütze 4 verschwindet gemäß Fig. 1 in einem Doppelboden 22. Hierdurch kann die gesamte Geschossfläche bzw. der gesamte Raum darüber genutzt werden. Die vergrößerte Querschnittsfläche der oberen Betonstütze 4 spielt folglich für die Ermittlung der vermietbaren Geschossfläche keine Rolle.

Eine Längsbewehrung 17 der unteren Betonstütze 3 ragt bei diesem Beispiel in die Stahlbetondecke 11, die als Flachdecke 12 ausgebildet ist. Ein Teil der Längsbewehrung 17 ist in dem Bereich, in dem der Querschnitt der unteren Betonstütze 3 vergrößert ist, mit Umlenkungen ausgeführt. Zur Aufnahme der Umlenkkräfte, die bei einer Druckbeanspruchung der Längsbewehrung 17 entstehen, kann eine Umschnümngsbewehrung 18 angeordnet sein, wie beispielhaft dargestellt. Das obere Ende 7 der unteren Betonstütze 3 kann eine Oberfläche mit Verzahnungen 23 aufweisen, um die Aufnahme der Druckkraft der oberen Betonstütze 4, die durch die Stahlbetondecke 11 durchgeleitet wird, besser zu ermöglichen.

Das untere Ende der oberen Betonstütze 8 kann optional eine Stahlplatte 20 aufweisen. Die Längsbewehrung 17 der oberen Betonstütze 4 kann an die Stahlplatte 20 angeschweißt sein. Zum Ausgleich von Bautoleranzen kann unter der Stahlplatte 20 eine Schicht 24 aus Vergussmörtel angeordnet sein.

Die Stahlbetondecke 11 weist bei diesem Beispiel vier horizontal angeordnete Bewehrungslagen 16 auf. Zwei Bewehrungslagen 16 sind in der Nähe der Unterseite 14 der Stahlbetondecke 11 und zwei Bewehrungslagen 16 sind in der Nähe der Oberseite 15 der Stahlbetondecke 11 angeordnet.

In der Mitte der Stahlbetondecke 11 kann zusätzlich eine ringförmige Bewehrung 19, die Zugkräfte aufnimmt, die wegen der Vergrößerung der Querschnittsflächen der unteren Betonstütze 3 und der oberen Betonstütze 4 in der Stahlbetondecke 11 entstehen, angeordnet sein.

In der Fig. 2 sind die unteren beiden Bewehrungslagen 16, die Längsbewehrung 17 der unteren Betonstütze 3 und die ringförmige Bewehrung 19 dargestellt. Als Alternative zur ringförmigen Bewehrung 19 kann zwischen den unteren und oberen Bewehrungslagen 16 der Stahlbetondecke 11 auch eine orthogonale Bewehrung verlegt werden.

Die Anordnung von zwei übereinander angeordneten Stützen-Deckenknoten 1 ist in der Fig. 3 dargestellt. Die zwischen den beiden Stahlbetondecken 11 angeordneten Betonstützen 2 weisen im oberen Viertel 9 der unteren Betonstütze 3 und im unteren Viertel 10 der oberen Betonstütze 4 Querschnitte auf, die größer sind als der Querschnitt in der mittleren Hälfte 6 der Längserstreckung der Betonstütze 2. Auf den Stahlbetondecken 11 sind Doppelböden 22 angeordnet. Die Bereiche der Betonstützen 2 mit den vergrößerten Querschnittsflächen, die auf den Oberseiten 15 der Stahlbetondecken 11 angeordnet sind, liegen unterhalb beziehungsweise innerhalb der Höhen der Doppelböden 22. Die Stützenachsen 5 der drei in Fig. 3 dargestellten Betonstützen 2 liegen im Wesentlichen auf einer vertikal angeordneten Geraden.

Eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stützen- Deckenknotens 1 ist in der Fig. 4 dargestellt. Die untere Betonstütze 3 und die obere Betonstütze 4 bestehen aus ultrahochfestem Beton und weisen keine Bewehrung auf. Alternativ können sie eine Bewehrung aufweisen. Der Übersichtlichkeit halber ist die Bewehrung der Stahlbetondecke 11 bei diesem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt.

Die Stahlbetondecke 11 ist bei diesem Beispiel als Rippendecke 13 ausgeführt. Die Breite einer Rippe 25 der Stahlbetondecke 11 ist größer als die Querschnittsabmessungen am oberen Ende 7 der unteren Betonstütze 3 und am unteren Ende 8 der oberen Betonstütze 4. In den Rippen 25 der Stahlbetondecke 11 können zusätzlich Körper 21 aus hochfestem und/ oder ultrahochfestem Beton, die vorteilhaft für die Durchleitung der Normalkraft der oberen Betonstütze 4 durch die Stahlbetondecke 11 in die untere Betonstütze 3 sind, angeordnet sein, wie in Fig. 4 beispielhaft dargestellt. Im Bereich des unteren Endes 8 der oberen Betonstütze 4 wird an der Oberseite 15 der Stahlbetondecke 11 eine Aussparung 33 hergestellt. Nach dem Versetzten der oberen Betonstütze 4 wird die Aussparung mit einer Schicht 24 aus einem hochfesten Vergussmörtel verfüllt. Die Fig. 4 zeigt, dass die Körper 21 in die Schicht 24 aus Vergussmörtel ragen. Dies ist besonders günstig für die Erzielung einer hohen Tragfähigkeit im Stützen-Deckenknoten 1, weil die Festigkeit der Schicht 24 aus Vergussmörtel höher ist als die Festigkeit des Betons der Stahlbetondecke 11. Sinngemäß könnte eine Längsbewehrung 17 aus der unteren Betonstütze 3 in die Schicht 24 aus hochfestem Vergussmörtel ragen.

Die untere Betonstütze 3 und die obere Betonstütze 4 weisen bei diesem Beispiel einen quadratischen Querschnitt auf. Der Querschnitt im Bereich des oberen Endes 7 der unteren Betonstütze 3 ist größer als der Querschnitt im Bereich des unteren Endes 8 der oberen Betonstütze 4, weil die untere Betonstütze 3 zusätzlich zu der Normalkraft der oberen Betonstütze 4 noch die durch die Rippen 25 der Stahlbetondecke 11 eingetragene Belastung aufzunehmen hat.

Die untere Betonstütze 3 ist aus architektonischen Gründen bei diesem Ausführungsbeispiel so gestaltet, dass die größte Querschnittsabmessung nicht im Bereich des oberen Endes 7 der unteren Betonstütze 3 vorhanden ist, sondern ein Querschnitt im oberen Viertel 9, jedoch außerhalb des Bereichs des oberen Endes 7, der unteren Betonstütze 3 größer ist als der Querschnitt im Bereich des oberen Endes 7 der unteren Betonstütze 3.

Alternativ und/ oder zusätzlich kann auch ein Querschnitt im unteren Viertel 10, jedoch außerhalb des Bereichs des unteren Endes 8, der oberen Betonstütze 4 größer sein als der Querschnitt im Bereich des unteren Endes 8 der oberen Betonstütze 4. In Fig. 4 hingegen weist die obere Betonstütze 4 die größte Querschnittsabmessung im Bereich des unteren Endes 8 der oberen Betonstütze 4 auf. Aus herstellungstechnischen Gründen ist die Querschnittsabmessung im Bereich des unteren Endes 8 der oberen Betonstütze 4 über eine gewisse Höhe konstant.

Eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stützen- Deckenknotens 1 ist in der Fig. 5 dargestellt. Die untere Betonstütze 3 und die obere Betonstütze 4 weisen bei diesem Beispiel in der mittleren Hälfte 6 ihrer Längserstreckung kreisförmige Querschnitte auf. Die untere Betonstütze 3 weist im oberen Viertel 9 eine kegelstumpfförmige Aufweitung 27 auf. Zwischen dem größten Querschnitt der kegelförmigen Aufweitung 27 und dem oberen Ende 7 weist die untere Betonstütze 3 einen kreisförmigen Querschnitt mit konstantem Durchmesser auf. Die obere Betonstütze 4 weist im unteren Viertel 10 eine kegelstumpfförmige Aufweitung 27 auf. Am unteren Ende 8 der oberen Betonstütze 4 ist eine Stahlplatte 20 befestigt, die im Wesentlichen normal zur Stützenachse 5 angeordnet ist. Zwischen dem oberen Ende 7 der unteren Betonstütze 3 und dem unteren Ende 8 der oberen Betonstütze 4 ist eine Schicht 24 aus Vergussmörtel angeordnet. Die Längsbewehrung 17 der oberen Betonstütze 4 ist an die Stahlplatte 20 angeschweißt. Die Längsbewehrung 17 der unteren Betonstütze 3 ragt in die Schicht 24 aus Vergussmörtel. Der Verlust an Tragfähigkeit im Stützen-Deckenknoten 1, der wegen der nicht durchgehenden Längsbewehrung 17 auftritt, wird durch die Vergrößerung der Querschnittsflächen der unteren Betonstütze 3 und der oberen Betonstütze 4 kompensiert. Die Fig. 5 zeigt, dass die Stahlbetondecke 11 bei diesem Ausführungsbeispiel seitlich an die untere Betonstütze 3 angrenzt. Es kann vorteilhaft sein, die Mantelfläche 26 des zylinderförmigen Abschnitts, der an das obere Ende 7 der unteren Betonstütze 3 anschließt, mit einer Verzahnung 23 auszubilden, um einen besseren Anschluss der Stahlbetondecke 11 an die untere Betonstütze 3 zu ermöglichen.

Eine Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stützen- Deckenknotens 1 ist in der Fig. 6 dargesteht. Die untere Betonstütze 3 und die obere Betonstütze 4 weisen bei diesem Beispiel in der mittleren Hälfte 6 ihrer Längserstreckung kreisförmige Querschnitte auf. Die untere Betonstütze 3 weist im oberen Viertel 9 eine kegelstumpfförmige Aufweitung 27 auf. Die obere Betonstütze 4 weist im unteren Viertel 10 eine kegelstumpfförmige Aufweitung 27 auf. Zwischen dem größten Querschnitt der kegelstumpfförmigen Aufweitung 27 und dem unteren Ende 8 weist die obere Betonstütze 4 einen kreisförmigen Querschnitt mit konstantem Durchmesser auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel findet eine Berührung des oberen Endes 7 der unteren Betonstütze 3 und des unteren Endes 8 der oberen Betonstütze 4 statt. Ein Abfräsen der Oberflächen am oberen Ende 7 und am unteren Ende 8 der Betonstützen 2 kann erforderlich sein, um eine direkte Kraftübertragung über Kontaktspannungen in der Berührungsebene zu ermöglichen. Ein Verlust an Tragfähigkeit, der durch die Herstellung stoleranzen in den Oberflächen des oberen Endes 7 und des unteren Endes 8 der Betonstützen 2 auftreten kann, wird durch die Vergrößerung der Querschnittsfläche der unteren Betonstütze 3 und der oberen Betonstütze 4 im Stützen-Deckenknoten 1 kompensiert. Die Fig. 6 zeigt, dass die Stahlbetondecke 11 bei diesem Ausführungsbeispiel seitlich an die obere Betonstütze 4 angrenzt. Es kann vorteilhaft sein, die Mantelfläche 26 des zylinderförmigen Abschnitts, der an das untere Ende 8 der oberen Betonstütze 4 anschließt, mit einer Verzahnung 23 auszubilden, um einen besseren Anschluss der Stahlbetondecke 11 an die obere Betonstütze 4 zu ermöglichen.

Eine Schnittansicht eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stützen- Deckenknotens 1 ist in der Fig. 7 dargesteht. Die untere Betonstütze 3 und die obere Betonstütze 4 weisen bei diesem Beispiel in der mittleren Hälfte 6 ihrer Längserstreckung kreisförmige Querschnitte auf. Die untere Betonstütze 3 weist im oberen Viertel 9 eine kegelstumpfförmige Aufweitung 27 auf. Zwischen dem größten Querschnitt der kegelstumpfförmigen Aufweitung 27 und dem oberen Ende 7 weist die untere Betonstütze 3 einen kreisförmigen Querschnitt mit konstantem Durchmesser, der kleiner als der größte Durchmesser der kegelstumpfförmigen Aufweitung 27 ist, auf. Am oberen Ende 7 der unteren Betonstütze 3 und am unteren Ende 8 der oberen Betonstütze 4 sind jeweils Stahlplatten 20 angebracht. Die Durchleitung der Normalkraft der oberen Betonstütze 4 im Stützen-Deckenknoten 1 erfolgt über Kontaktspannungen zwischen den Stahlplatten 20. Die Stahlbetondecke 11, die bei diesem Beispiel als Flachdecke 12 ausgebildet ist, hegt bei diesem Beispiel auf der kegelstumpfförmigen Aufweitung 27 der unteren Betonstütze 3 auf. Eine Schnittansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stützen-Deckenknotens 1 ist in der Fig. 8 dargestellt. Die untere Betonstütze 3 und die obere Betonstütze 4 weisen bei diesem Beispiel in der mittleren Hälfte 6 ihrer Längserstreckung kreisförmige Querschnitte auf. Die untere Betonstütze 3 weist im oberen Viertel 9 eine kegelstumpfförmige Aufweitung 27 auf. Die obere Betonstütze 4 weist im unteren Viertel 10 eine kegelstumpfförmige Aufweitung 27 auf. Im Stützen-Deckenknoten 1 findet eine Berührung des oberen Endes 7 der unteren Betonstütze 3 und des unteren Ende 8 der oberen Betonstütze 4 statt. Die Stahlbetondecke 11 wird an die kegelstumpfförmige Aufweitung 27 der oberen Betonstütze 4 angeschlossen.

In den Abbildungen Fig. 9 bis Fig. 12 ist ein siebtes erfindungsgemäßes Beispiel für einen erfindungsgemäßen Stützen-Deckenknoten 1 dargestellt. Eine Schnittansicht des siebten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stützen-Deckenknotens 1 ist in der Fig. 9 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt, dass es möglich ist, vorgefertigte Betonstützen 2 mit erfindungsgemäßen Stützen-Deckenknoten 1 auszubilden, die eine Länge aufweisen, die der zweifachen Geschosshöhe entspricht. Die Montage von vorgefertigten Betonstützen 2 mit einer Länge, die der zweifachen Geschosshöhe entspricht, führt zu einer Beschleunigung des Bauablaufs, weil das zeitaufwändige Aufstellen und Einjustieren der Betonstützen 2 nur in jedem zweiten Geschoss erledigt werden muss.

Die Fig. 9 zeigt, dass es möglich ist Diagonalstäbe 28 an die erfindungsgemäßen Stützen- Deckenknoten 1 anzu schließen. Der Anschluss eines druckbeanspruchten Diagonalstabes 28 kann gemäß Fig. 9 mit Stahlplatten 20 an den Enden des Diagonalstabes 28 und/oder mit auf der Baustelle eingebrachten Schichten 24 aus Vergussmörtel erfolgen. Die Anordnung und Vorspannung eines Spannglieds 29 ermöglicht die Aufnahme von Zugkräften in einem Diagonalstab 28. Eine untere Verankerung 30 des in den Diagonalstäben 28 angeordneten Spannglieds 29 ist in der Fig. 9 dargestellt. Der in der Fig. 10 dargestellte Schnitt durch einen beispielhaften Diagonalstab 28 zeigt, dass das Spannglied 29 innerhalb eines Hüllrohrs 31 angeordnet ist und dass das Volumen zwischen dem Spannglied 29 und dem Hüllrohr 31 mit Verpressmörtel 32 verfüllt ist.

Das Detail A der Fig. 9 ist in der Fig. 11 in einer Ansicht dargestellt. Die Betonstützen 2 weisen in diesem Beispiel rechteckige Querschnitte auf. Bei der unteren Betonstütze 3 wird im oberen Viertel 9 eine Seitenabmessung der unteren Betonstütze 3 vergrößert. Der innerhalb der Höhe der Stahlbetondecke 11 angeordnete Bereich der unteren Betonstütze 3 weist einen konstanten Querschnitt auf, der größer ist als der Querschnitt in der mittleren Hälfte 6 der Längserstreckung der unteren Betonstütze 3. Die obere Betonstütze 4 weist angrenzend an ihr unteres Ende 8 eine Querschnittsfläche auf, die größer ist als der Querschnitt in der mittleren Hälfte 6 ihrer Längserstreckung. Die obere Betonstütze 4 ist an ihrem unteren Ende 8 mit einer Stahlplatte 20 ausgestattet. Zwischen dem oberen Ende 7 der unteren Betonstütze 3 und dem unteren Ende 8 der oberen Betonstütze 4 ist eine Schicht 24 aus Vergussmörtel angeordnet.

Die Stahlbetondecke 11 ist bei diesem Ausführungsbeispiel seitlich an den Stützen- Deckenknoten 1 angeschlossen, weil in diesem Beispiel die Betonstützen 2 in der Fassade eines Hochhauses angeordnet sind. Zur besseren Verbindung der Stahlbetondecke 11 mit dem Stützen-Deckenknoten 1 ist in der Berührungsfläche zwischen der Stahlbetondecke 11 und der unteren Betonstütze 3 eine Verzahnung 23 vorhanden.

Die Fig. 12 zeigt ein der Fig. 11 entsprechendes Detail für einen in einer Ecke des Hochhauses angeordneten Stützen-Deckenknoten 1.

In den obigen Beispielen wurden Betonstützen 2 mit kreisförmigem oder quadratischem Querschnitt beschrieben. Betonstützen können jedoch beliebige Querschnittsformen, beispielsweise eine polygonale oder elliptische Form aufweisen.

Neben„Stahlbeton“ umfasst die vorliegende Erfindung alle dem Fachmann bekannten gängigen Betonarten sowie weitere gängige gießfähige Baumaterialien, wie zum Beispiel Eis oder gussfähiges Kunstharz.

Liste der Bezugszeichen:

1 Stützen-Deckenknoten

2 Betonstütze

3 Untere Betonstütze

4 Obere Betonstütze

5 Stützenachse

6 Mittlere Hälfte der Längserstreckung einer Betonstütze

7 Oberes Ende der unteren Betonstütze

8 Unteres Ende der oberen Betonstütze

9 Oberes Viertel der unteren Betonstütze

10 Unteres Viertel der oberen Betonstütze

11 Stahlbetondecke

12 Flachdecke

13 Rippendecke

14 Unterseite der Stahlbetondecke

15 Oberseite der Stahlbetondecke

16 Bewehrungslage

17 Längsbewehrung

18 Umschnürungsbewehrung

19 Ringförmige Bewehrung

20 Stahlplatte

21 Körper

22 Doppelboden

23 Verzahnung

24 Schicht aus Vergussmörtel

25 Rippe

26 Mantelfläche

27 kegelstumpfförmige Aufweitung

28 Diagonalstab

29 Spannglied

30 Verankerung

31 Hüllrohr

32 Verpressmörtel

33 Aussparung