EP3272958B1 - Bauelement zur wärmedämmung - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a component for thermal insulation according to the preamble of claims 1 and 6.
- components for thermal insulation are known in the prior art, which are used primarily to support building parts projecting from buildings, such as balcony slabs, through a thermally insulated component joint.
- the integrated reinforcement elements ensure the necessary transmission of force and torque, while the insulating body is responsible for complaining about the two components, insulated from each other while leaving a joint.
- tensile reinforcement elements are provided in the relevant prior art, which are usually made of a rod material made of metal, which consists in particular of stainless steel in the area of the insulating body and of reinforcing steel in the area outside of the insulating body.
- Stainless steel is used in the area of the insulating body or the component joint on the one hand because of its corrosion resistance and on the other hand because of its poor thermal conductivity and is therefore preferable to the reinforcing steel material in the area of the insulating body.
- the reinforcing steel material on the other hand, is mostly used in the area outside the insulating body, where neither corrosion resistance nor thermal insulation properties are important, since the reinforcing steel extends completely in the area of one of the two components.
- tensile reinforcement elements made of glass fiber or carbon fiber reinforced plastic material can be the WO-A 2012/071596 remove, in which the tension reinforcement elements consist of closed loops, which form a positive connection with the adjacent component due to their loop shape and thus ensure the required anchoring.
- Loop-shaped tensile reinforcement elements have always been proposed in the prior art; however, they had significant disadvantages due to their short integration length into the adjacent component and their resulting reduced ability to transmit greater tensile forces, the loop shape itself regularly causing a collision with the connecting reinforcement and thus, similarly to the cross-plates described above, causing installation problems.
- the EP 2 000 605 A2 discloses a component for thermal insulation according to the preambles of independent claims 1 and 6.
- the tensile reinforcement elements are designed as multi-part composite elements in that they comprise a central rod section at least in the region of the insulating body that they have a central rod section made of fiber-reinforced plastic material at least in the region of the insulating body and a separate anchoring rod section in an area outside the insulating body with geometric and / or material properties that differ at least partially from the central rod section, that the anchoring rod section and the central rod section are essentially aligned and at least indirectly to one another are determined that the anchoring rod section cooperates with an inner anchoring element for fixing to the central rod section, which engages in a radial inner region of the central rod section, and that the central rod section has an annular radial support element on its radial outer side.
- the tensile reinforcement elements are designed as multi-part composite elements in that they have a central rod section made of fiber-reinforced plastic material at least in the area of the insulating body and a separate anchoring bar section in an area outside the insulating body with geometric and / or geometrical and / or material properties, that the anchoring rod section and the central rod section are arranged essentially in alignment with one another and are at least indirectly fixed to one another, that the anchoring rod section interacts with an internal anchoring element for fixing to the central rod section, which engages in a radial inner region of the central rod section, and that the central rod section has a radial support region with extending at least partially in the circumferential direction of the central rod section Fibers, the inner anchoring area and radial support area at least partially overlapping radially.
- the material combination of the multi-part composite elements is based on the knowledge that one does not have to do without the special advantages of the plastic material in the area of the insulating body, just because in the area of the adjacent component, the plastic material may be preferred due to the anchoring problem due to other materials or geometries, in particular want to replace ribbed steel.
- the result is the above-mentioned multi-part composite element with an unusual component mix, in that it is made of a corrosion-resistant and very strong material, at least in the area of the insulating body there is poor heat-conducting fiber-reinforced plastic material and have other geometric or material properties outside the insulating body and can thus be adapted to the installation conditions in the adjacent components.
- This composite element surprisingly surpasses the previously known tensile reinforcement elements in all respects, but makes it possible to select the materials used for the different requirements in the insulating body or in the adjacent components with regard to their individual advantages and to be able to disregard disadvantageous materials or geometries. So you can use a central rod section made of fiber-reinforced plastic in the area of the insulating body, which is more cost-effective and significantly less thermally conductive than the stainless steel previously used there, while in the area of the adjacent concrete components there are no special requirements in terms of heat conductivity and therefore inexpensive, light manageable and subsequently bendable reinforcing steel rods can work, which can also easily and inexpensively provide for an optimal anchoring in the adjacent concrete components with appropriate external profiling.
- the anchoring rod section and the central rod section are arranged in alignment with one another and at least indirectly fixed to one another. This must be done in such a way that the mutual connection of the central rod section and the anchoring rod section can reliably transmit the tensile forces occurring there.
- the present invention proposes that the anchoring rod section cooperates with an inner anchoring element for fixing to the central rod section, which element engages in a radial inner region of the central rod section, and that, according to a first solution according to the invention, the central rod section has an annular radial support element on its radial outside and / or that, according to a second solution according to the invention, the central rod section has a radial support area with fibers extending at least partially in the circumferential direction of the central rod section, the inner anchoring area and radial support area at least partially overlapping radially.
- the annular radial support element is provided on the radial outside of the central rod section and thus ensures that the central rod section cannot expand and / or fibrillate or delaminate in the radial direction.
- the radial support element thus encompasses the central rod section like a barrel ring and absorbs any transverse forces acting in the radial direction, which are transmitted from the inner anchoring element to the central rod section.
- the radial support element can perform its function particularly effectively and reliably if the radial support element is arranged in the same axial section of the central rod section in which the inner anchoring element is also located.
- the radial support element overlaps the inner anchoring element with the interposition of the central rod section and, by means of the support, ensures that the connection between the inner anchoring element and central rod section is maintained, since the central rod section cannot move radially outward when tensile loads occur.
- the inner anchoring element and / or the radial support element expediently extend to the free end of the central rod section, on which the central rod section is fixed to the anchoring rod section; because radial support is most important at the free end, since there the central rod section is not held in the axial direction and the radial support element can counteract radial waiting.
- the radial support element and / or the radial support area is only in the axial area protruding from the insulating body arranged of the central rod section.
- annular radial support element or the additional fibers of the radial support region which extend at least partially in the circumferential direction of the central rod section, extend into the axial region of the insulating body or even under its traversal to the other side of the central rod section projecting from the insulating body, this would inevitably be the case Material cross section of the central rod section increased in the region of the insulating body and thus created an additional cold bridge, which should be avoided precisely by using the fiber-reinforced plastic material for the central rod section.
- the radial support element and / or the radial support area are also arranged somewhat spaced apart from the insulating body in order to also avoid any cold bridge effects with regard to any envelopes of the insulating body.
- the radial support element has a stop projecting inwards in the radial direction and the stop acts at least indirectly on the end face of the central rod section located at the free end of the central rod section.
- This stop not only ensures that the radial support element is arranged exactly in the overlap region with the inner anchoring element, but also that the radial support element cannot slip in the axial direction out of the intended end position during transport and in the installed state.
- the stop of the annular radial support element can also be connected at least indirectly to the inner anchoring element, thereby likewise securing against loss and fixing the position of the radial support element.
- the fibers running in the circumferential direction of the central rod section which are preferably arranged in the radial outer region of the central rod section, ensure that the connection between the inner anchoring element and central rod section is maintained, since the central rod section cannot deflect outwards in the radial direction when tensile loads occur.
- the inner anchoring region and / or radial support region expediently extend to the free end of the central rod section, at which the central rod section is fixed to the anchoring rod section; because radial support is most important at the free end, since there the central rod section is not held in the axial direction and can counteract radial maintenance due to the fibers running in the circumferential direction.
- tensile reinforcement elements generally extend between the two components adjacent to the component for thermal insulation and protrude into these components sufficiently far to be able to enter into a tensile force-transmitting anchoring with the components, it is advisable for the central rod section of a tensile reinforcement element to have two free ends each has an anchoring rod section. The advantages of the composite element can thus be made available in both components and thus at both ends of the tensile reinforcement elements.
- the anchoring rod sections Since the reinforcing steel of the terminal anchoring rod sections must maintain a minimum concrete cover for reasons of corrosion protection, the anchoring rod sections, if they are made of steel and in particular of reinforcing steel, must not extend up to the insulating body in order to avoid corrosion of the anchoring rod sections.
- the anchoring rod section should be fixed on the central rod section outside the insulating body in an area that is protected from corrosion by the required minimum concrete cover.
- the central rod section is essentially smooth-walled at least in the area between the insulating body and its free end on its radial outside. This avoids an excessive bond between the central rod section and the material of the adjacent component surrounding the central rod section and forms a buffer zone which ensures that the flexural rigidity of the tensile reinforcement elements does not abruptly, but only gradually, when leaving the insulating body and when entering the adjacent component changes.
- the excessive loads can cause delamination of the tensile reinforcement element made of fiber-reinforced plastic material; on the other hand, the building material can flake off at the front edge of the adjacent component, which in turn destroys or reduces the required minimum concrete cover and thus would remove the corrosion protection for the tensile reinforcement element.
- the essentially smooth-walled central rod section thus serves to prevent the tensile reinforcement element from being anchored close to the joint in the adjacent component, so that the anchoring takes place only in the connection region to the anchoring rod section and to the anchoring rod section itself.
- the object of the present invention deliberately accepts such an increase in the axial elongation by displacing the clamping points away from the insulating body into the adjacent components, thereby making the tensile reinforcement elements more flexible, which is advantageous the desired reduction in material fatigue.
- the anchoring rod section should extend in the installed state from the connection area with the central rod section in a horizontal direction over a length L 3 that is at least 20 times as large as the diameter dv of the Anchor bar section. This ensures that the tensile reinforcement elements according to the invention can be used without end anchors such as transverse plates, loops etc. and can still provide the desired anchoring, even against the background that the smooth-walled area of the central rod section between the insulating body and the connection area does not and the connection area itself hardly contributes to the anchoring.
- the tensile reinforcement element As with the known tensile reinforcement elements, there is also the possibility here of producing the tensile reinforcement element from a tube or rod material, both in the region of the anchoring rod section and above all in the region of the central rod section. In the case of the central rod section, however, care must be taken when using a tube material that the inner anchoring element can be reliably fixed and anchored on the radial inside of the central rod section.
- the anchoring rod section consists of reinforcing steel which has a thermal expansion coefficient, that is to say a thermal expansion in the order of magnitude of the thermal expansion coefficient or thermal expansion of concrete, and thus non-destructive corresponding temperature-related deformations or Stretches of the concrete can follow.
- the central rod section of the tensile reinforcement element consists of glass fiber-reinforced plastic material which, on the one hand, is sufficiently resilient in the direction of the tensile force and, on the other hand, has poor thermal conductivity, which is aimed at in the region of the insulating body.
- fiber-reinforced plastic material also includes fiber reinforcements, in particular glass fiber reinforcements, whose fiber content, in particular glass fiber content, is higher than 85% by weight, so that the weight of the matrix material used in addition to the fibers, such as synthetic resin, is less than 15% compared to the weight of this reinforcement element.
- the anchoring rod sections are preferably made of steel, they can be anchored in a conventional manner in the adjacent components without this - as in the case of fiber-reinforced plastic rods - due to exotic deformations (in the form of the mentioned cross plates, loops etc.) and installation problems caused thereby would have to be bought with the connecting reinforcement or, if profiled plastic bars were used, due to damage in the mutual contact area, which is caused by the different thermal expansion coefficients of concrete on the one hand and plastic bar on the other.
- such anchoring is usually done by ribbing the outer surface of the reinforcing bars, this ribbing being able to be introduced very easily during the manufacturing process of these reinforcing elements.
- annular radial support element this should preferably consist of metal and in particular stainless steel.
- this should preferably consist of metal and in particular stainless steel.
- the annular radial support element can be made of plastic and in particular of fiber or glass fiber reinforced plastic, which is of course particularly advantageous with regard to the problem of corrosion.
- the fibers of the central rod section Like the fibers of the central rod section, it is recommended for the fibers that extend at least partially in the radial support area in the circumferential direction of the central rod section that these fibers are glass fibers. There are also advantages if colored fibers are used in the case of a somewhat transparent matrix material of the central section, so that the radial support area can be identified in an easily identifiable manner from the outside and thereby facilitate the correct assembly of the anchoring section and central section.
- the anchoring rod section and the central rod section are reliably and resiliently attached to one another.
- the inner anchoring element be fixed in the central rod section in a form-fitting, force-fitting and / or material-fitting manner and in particular by means of an adhesive connection and / or screw connection. This usually takes place shortly before the anchoring rod is to be attached to the central rod section.
- the inner anchoring element can also be fixed or anchored at an earlier point in time and in particular even during the manufacture of the central rod section in the central rod section, for example by being molded into it and in particular laminated into it during extrusion.
- connection techniques are also recommended for fixing the inner anchoring element on the anchoring rod section. So this can be fixed in a form-fitting, force-fitting and / or material-fitting manner and in particular via a welded connection on the anchoring rod section.
- a welded connection is particularly useful if the inner anchoring element is molded into the central rod section and represents a so-called welding insert.
- the anchoring rod section can be connected to the welding insert by means of induction welding, laser welding or similar suitable welding processes.
- the inner anchoring element is integrally formed on the anchoring rod section and / or is part of the anchoring rod section.
- the anchoring rod section together with the inner anchoring element can be inserted into the central rod section and fixed there. If the inner anchoring element has an external thread, the anchoring rod section can be screwed together with the inner anchoring element into the central rod section.
- the inner anchoring element In order to ensure a sufficiently tensile fixation of the anchoring rod section on the central rod section, it is advisable for the inner anchoring element to engage in the radial inner region of the central rod section over an axial length L 5 which is at least 4 times and particularly preferably at least 5 times as large as that Diameter d M of the central rod section.
- the annular radial support element has a length L 4 in the axial direction that is at least 1.5 times and particularly preferably at least 2 times as large as the diameter d M of the Central rod section.
- the radial support region with fibers extending at least partially in the circumferential direction of the central rod section has a length L 2 in the horizontal direction that is at least 1.5 times and particularly preferably at least 2 times and at most 15 times and particularly preferably at most 12 times the diameter dv of the anchoring section.
- the anchoring rod section should extend in the installed state from the connection area in a horizontal direction over a length L 3 that is at least 15 times and particularly preferably at least 20 times as large is like the diameter dv of the anchoring section.
- the component for thermal insulation according to the invention expediently has, in addition to the tensile reinforcement elements - as is also known from the relevant prior art and as is customary with such components for thermal insulation - pressure elements and / or transverse force elements for transmitting pressure and / or transverse force between the adjacent components .
- a hardening and / or setting building material in particular a cement-containing, fiber-reinforced building material such as concrete, such as high-strength or ultra-high-strength concrete or like high-strength or ultra-high-strength mortar, a synthetic resin mixture or a reaction resin mixture.
- Figure 1 shows a component for thermal insulation 1 with a multi-part cuboid insulating body 2, which is intended to be arranged in a component joint left between two concrete components (which are not shown here, but whose position is only indicated by the reference numerals A, B) and this to space two concrete components A, B from each other in a thermally insulated manner.
- the insulating body 2 is composed of several parts in order to enable the installation of reinforcement elements in the form of tension rods 3, in the form of transverse force rods 4 and in the form of pressure elements 5.
- the arrangement of the reinforcement elements takes place in the manner known and customary in the prior art, namely in that the tensile reinforcement elements 3 are arranged in the upper region, the so-called tensile zone of the insulating body 2, which extend in the installed state in the horizontal direction and for the transmission of tensile force between the serve both components A, B connected to the component for thermal insulation and for this purpose are anchored in these components.
- the so-called pressure zone of the insulating body 2 the pressure elements 5 are arranged, likewise with a horizontal direction of extension, but they do not or only slightly protrude from the insulating body 2.
- transverse force rods 4 that are inclined to the horizontal in the area within the insulating body 2 run and the loads to be absorbed by the reinforcement elements of the structural element for thermal insulation from the tensile zone on one side of the insulating body obliquely downward into the pressure zone on the other side of the insulating body, there angled vertically in the direction of the tensile zones and then after one further bend parallel to the tensile reinforcement elements.
- the tensile reinforcement elements 3 which are designed as multi-part composite elements with a rod-shaped central rod section 3a made of fiber-reinforced plastic and rod-shaped anchoring rod sections 3b made of reinforcing steel, are now essential for the present invention.
- the central rod section 3a extends in the area of the insulating body 2 in the horizontal direction and projects on both sides of the insulating body with its free end 7 somewhat in the horizontal direction, it being arranged with this projecting area in the installed state in the area of the adjacent components A, B. .
- Both anchoring bar sections 3b are arranged in alignment with the central bar section 3a and are each fixed to one of the two free ends 7 of the central bar section 3a.
- the central rod section 3a has on its radial outside in the region of the free ends 7 on the one hand, namely on the in Figure 1 right free end 7, an annular radial support element 6, which lies flat on the outer lateral surface of the central rod section and is fixed in this position by gluing.
- This radial support element 6 is used in connection with the embodiment according to Figure 2 discussed in more detail.
- a radial support area 16 is shown on the left free end 7 of the central rod section 3a, on which in connection with the embodiment according to FIG Figure 3 is discussed in more detail.
- the axial dimension by which the central rod section 3a protrudes with respect to the insulating body 2 is L 1 + L 2 , the length L 1 being the axial distance of the radial support element 6 from the insulating body 2, the length L 2 the length of the radial support region 16 in the axial direction and Length L 4 corresponds to the length of the radial support element 6 in the axial direction, wherein in Figure 1 the lengths L 2 and L 4 are the same size.
- the length L 3 finally indicates the extent to which the anchoring rod section 3b extends into the component A starting from the radial support element 6 or the end face 8 of the central rod section 3a.
- Figure 1 does not show the full length of the anchoring rod section 3a and thus the measure corresponds to the length L 3 in Figure 1 not the total length of the anchor rod section 3b.
- the central rod section 3a has a diameter d M that is larger than the diameter dv of the anchoring rod sections 3b.
- Figure 2 shows an alternative design of a component 11 for thermal insulation, the same components as in Figure 1 are provided with the same reference numerals.
- a radial support element 6 is also provided at each of the two free ends 7 of the central rod section 3a, which is indicated in a cutout C and in Figure 2a is reproduced in detail.
- the radial support element 6 consists of a cylindrical ring, the inner diameter of which is only insignificantly larger than the outer diameter of the central rod section 3a, so that it can lie flat against the outer side of the central rod section 3a.
- the detailed representation in Figure 2a the structure of the central rod section 3a can be seen on the basis of the schematic, broken-open representation: this consists of glass fiber-reinforced plastic with glass fibers 3f, which are oriented in the axial direction to absorb and transmit the tensile forces.
- the anchoring rod section 3b engages in Figure 2 not shown, however from Figure 4 visible inner anchoring element in the radial inner region of the central rod section 3a, the fibers 3f running in the axial direction cannot offer any excessive resistance in the radial direction, especially since in the region of the free end 7 of the central rod section 3a these fibers tend to dodge in the radial direction .
- the radial support element 6 is provided, which engages around the free end 7 of the central rod section 3a and prevents radial deflection of the fibers 3f.
- Figure 3 Recognizable which shows a further alternative design of a component 21 for thermal insulation, again the same components as in the Figures 1 and 2nd are provided with the same reference numerals.
- the central section 3a has a radial support area 16 in the region of its radial outer side 3u, which serves to prevent the central section 3b from expanding radially in the radial support area 16.
- FIG 3 a detail D is indicated, which in Figure 3a is reproduced in detail.
- This shows the connection of the anchoring section 3b to the central section 3a and in particular to the radial support region 16.
- the central rod section for absorbing tensile forces essentially has fibers 3fl which are oriented in the axial direction
- the radial support region 16 consists of fibers 3fu which extend in the circumferential direction of the central section 3a . These fibers 3fu have been arranged in the manufacture of the middle section 3a in addition to the fibers 3fl arranged in the axial direction in the area which is to form the radial support area 16.
- the radial support region 16 is provided with the fibers 3fu extending in the circumferential direction of the central section 3a.
- the radial support area 16 has the same or at least a similar outer diameter as the remaining area of the central section 3a.
- the radially inner region with the fibers 3fl extending in the longitudinal direction is first completed during manufacture and then the radially outer region is supplemented, 16 fibers 3fu being wound in the circumferential direction in the radial support region.
- Any disruptive outer diameter differences between the radial support area 16 and the remaining area of the central section 3a can optionally be filled with matrix material.
- FIG. 4a - 4f Suitable examples for the mutual definition of the middle section and the anchoring section is the Figures 4a - 4f can be seen, which will be discussed in more detail below, the same components as in the Figures 1 to 3 are provided with the same reference numerals.
- FIGs 4a - 4f it is shown in each case how different configurations of an inner anchoring element 9 engage in a radial inner region, namely a cylindrical bore 3c of the central rod section 3a.
- Figure 4a shows the insertion and fixing of the inner anchoring element 9 in the central rod section 3a by a press connection and / or by the additional use of an adhesive in order to actually create a stable connection which is suitable for transmitting tensile forces.
- the inner anchoring element 9 extends along an inner anchoring region 3v into the radial inner region of the central rod section 3a. Its axial length is in Figure 4a indicated by the reference symbol L 5 .
- the radial support area 16 also has an axial length which corresponds to the dimension L 5
- the radial support area 16 in the FIGS Figures 4a - 4f is indicated only schematically by a hidden boundary line extending in the radial direction.
- the inner anchoring element 9 - as in Figure 4a - From part of the anchoring rod section 3b, but is welded to the anchoring rod section 3b on the end face.
- the inner anchoring element 9 can, for example, in the manufacture of the The central rod section is laminated directly and only welded to the anchoring rod section 3b at a later point in time.
- the inner anchoring element 9 of the anchoring section 3b is provided on its outside with a profiling which enables adhesive, mortar or similar connecting means to find more space and form-fit the profiling in order to improve or ensure the mutual connection.
- the inner anchoring element 9 of the anchoring section 3b is provided with an external thread and dips into the cylindrical opening 3c of the central section 3a, which opening 3c in turn has an internal thread and thus enables the anchoring section 3b and central section 3a to be screwed together.
- Figure 4f shows essentially the same embodiment, but with the difference that the inner anchoring element 9 is not integrally formed on the anchoring rod section, but rather is welded on the end face to the anchoring rod section 3b.
- the middle section 3a extends with its plastic material far beyond the insulating body and thus enables the anchoring sections 3b made of reinforcing steel to be connected to the middle section 3a in such an area 3n that is not yet at risk of corrosion.
- This enables significant advantages to be achieved, namely to be able to use the particularly advantageous plastic material of the middle section in the area of the insulating body, which is characterized above all by lower costs compared to stainless steel and a particularly poor thermal conductivity.
- the anchoring sections in the area of the components can finally be made of reinforcing steel, which has similar thermal expansion coefficients to the surrounding concrete and can therefore form an optimal connection with the concrete, through which the tensile force from the concrete into the tension reinforcement element and vice versa can be transmitted without the destruction that would otherwise occur due to excessive relative movements.
- the present invention offers the advantage of providing a component for thermal insulation which has tensile reinforcement elements in the form of multi-part composite elements.
- different materials can be used precisely according to their properties and advantages, which was not possible in the prior art and, above all, the inventive design of fixing the anchoring rod sections to the central rod section by means of a radial support element and / or a radial support area ensures that the anchoring section and central section can be fixed to each other in a simple but resilient manner.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauelement zur Wärmedämmung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 6.
- Im Stand der Technik sind verschiedene Ausführungsformen von Bauelementen zur Wärmedämmung bekannt, die vor allem dazu dienen, gegenüber Gebäuden vorkragende Gebäudeteile wie beispielsweise Balkonplatten durch eine wärmegedämmte Bauteilfuge hindurch aufzulagern. Dabei sorgen die integrierten Bewehrungselemente für die notwendige Kraft- bzw. Momentenübertragung, während der Isolierkörper dafür verantwortlich ist, die beiden Bauteile unter Belassung einer Fuge wärmegedämmt voneinander zu beanstanden.
- In der Regel werden im einschlägigen Stand der Technik Zugbewehrungselemente vorgesehen, die meist aus einem Stabmaterial aus Metall hergestellt sind, welches insbesondere im Bereich des Isolierkörpers aus Edelstahl besteht und im Bereich außerhalb des Isolierkörpers aus Betonstahl. Edelstahl wird im Bereich des Isolierkörpers bzw. der Bauteilfuge zum einen wegen seiner Korrosionsfestigkeit und zum anderen wegen seiner schlechten Wärmeleitfähigkeit verwendet und ist somit im Bereich des Isolierkörpers dem Betonstahlmaterial vorzuziehen. Das Betonstahlmaterial hingegen wird meist im Bereich außerhalb des Isolierkörpers verwendet, wo es weder auf die Korrosionsfestigkeit noch auf die Wärmedämmeigenschaften ankommt, da sich der Betonstahl vollständig im Bereich eines der beiden Bauteile erstreckt.
- In jüngerer Zeit wurden Anstrengungen unternommen, die Bauelemente zur Wärmedämmung weiter zu optimieren, wobei man versuchte, die bis dahin fast ausschließlich aus Metall bestehenden Zugbewehrungselemente aus Kunststoffmaterial herzustellen, da dieses deutlich kostengünstiger als Edelstahl ist und außerdem eine gegenüber Edelstahl noch schlechtere Wärmeleitfähigkeit aufweist. Ein Beispiel für ein solches Bauelement zur Wärmedämmung mit Zugbewehrungselementen aus Kunststoffmaterial ist der
DE-U 20 2012 101 574 zu entnehmen. Die in dieser Schrift als Zugentlastungsstangen bezeichneten Zugbewehrungselemente bestehen aus glasfaserverstärktem Kunststoff, wobei zwei zueinander benachbarte Stangen jeweils über eine Querplatte an ihren Enden miteinander verbunden sein kann, um eine höhere und stabilere Zugkraftübernahme zu erzielen. Dieser umständlichen und Einbauprobleme beim Anschluss der Bauteilbewehrung hervorrufenden Verankerungsart zweier Zugentlastungsstangen mittels einer Querplatte kann man unschwer entnehmen, dass Zugbewehrungselemente aus Kunststoff vor allem dann schlecht in den angrenzenden Bauteilen zu verankern sind, wenn sie wie im geschilderten Stand der Technik glattwandig ausgeführt sind und deshalb eine Endverankerung in Form einer Querplatte benötigen. - Eine alternative Lösung zur Verwendung von Zugbewehrungselementen aus Glasfaser- oder Carbonfaser-verstärktem Kunststoffmaterial kann man der
WO-A 2012/071596 entnehmen, bei der die Zugbewehrungselemente aus geschlossenen Schlaufen bestehen, die aufgrund ihrer Schlaufenform eine formschlüssige Verbindung mit dem angrenzenden Bauteil eingehen und so für die erforderliche Verankerung sorgen. Schlaufenförmige Zugbewehrungselemente wurden im Stand der Technik zwar immer wieder vorgeschlagen; sie wiesen jedoch wegen ihrer geringen Einbindelänge in das angrenzende Bauteil und ihrer daraus resultierenden geringeren Fähigkeit, größere Zugkräfte zu übertragen, wesentliche Nachteile auf, wobei die Schlaufenform selbst regelmäßig für eine Kollision mit der Anschlussbewehrung und somit ähnlich wie die zuvor beschriebenen Querplatten für Einbauprobleme sorgte. - Diese Bauelemente zur Wärmedämmung mit Zugbewehrungselementen aus Kunststoffmaterial konnten sich bisher nicht durchsetzen, da ihre Verankerung in den angrenzenden Bauteilen zu bisher nicht gelösten Problemen führten: Denn entweder müssen die Zugbewehrungselemente durch besondere Geometrien (z.B. durch Schlaufenform, Querplatten und dergleichen) einen belastbaren Formschluss mit dem angrenzenden Bauteil eingehen, was wiederum für Einbauprobleme aufgrund der in diesem Bereich anzuordnenden Anschlussbewehrung sorgt; oder aber man muss versuchen, die aus faserverstärktem Kunststoff bestehenden Zugbewehrungselemente aus Rohr- bzw. Stabmaterial mit an ihrer Außenseite vorgesehener Profilierung bzw. Rippung vorzusehen, wobei jedoch die Verankerung dieser gerippten Kunststoff-Zugbewehrungselemente im angrenzenden Bauteil darunter leidet, dass der faserverstärkte Kunststoff einerseits und das Betonmaterial des angrenzenden Bauteils andererseits in der Regel so deutlich unterschiedliche Temperaturdehnzahlen aufweisen, dass zwangsläufig unterschiedliche temperaturbedingte Relativbewegungen entstehen, die Spannungen bzw. Dehnungen im gegenseitigen Anlagebereich hervorrufen. Dies führt zu Zerstörungen, indem entweder die Rippen oder die sogenannten Betonkonsolen zwischen den Rippen abscheren. Hieraus folgt, dass die Zugbewehrungselemente meist ihre Funktion nicht mehr erfüllen können.
- Ein weiterer Nachteil der Zugbewehrungselemente aus Kunststoffmaterial ist die im Vergleich zu Stahl fehlende nachträgliche Biegbarkeit, die es erforderlich macht, dass die gewünschte Form und Länge der Zugbewehrungselemente bereits bei der Stabherstellung berücksichtigt wird. Hierdurch steigt die Anzahl der auf Lager zu haltenden Zugbewehrungselemente aufgrund entsprechend hoher Variantenzahl beträchtlich, was erhebliche Nachteile in logistischer Hinsicht bedeutet. Die
EP 2 000 605 A2 schlägt zur Verringerung der Korrosionsgefahr vor, die Bewehrungsstäbe über eine Verbindungshülse mechanisch miteinander zu verbinden. - Die
EP 2 000 605 A2 offenbart ein Bauelement zur Wärmedämmung gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche 1 und 6. - Von diesem Stand der Technik ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bauelement zur Wärmedämmung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 zu verbessern, indem es insbesondere die beschriebenen Nachteile von Zugbewehrungselementen aus Kunststoffmaterial vermeidet und insbesondere eine verbesserte Verankerung der Zugbewehrungselemente in den angrenzenden Betonbauteilen ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Bauelement zur Wärmedämmung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche, deren Wortlaut hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird, um unnötige Textwiederholungen zu vermeiden. Gemäß der ersten erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die Zugbewehrungselemente dadurch als mehrteilige Kompositelemente ausgebildet sind, dass sie zumindest im Bereich des Isolierkörpers einen Mittelstababschnitt aus dass sie zumindest im Bereich des Isolierkörpers einen Mittelstababschnitt aus faserverstärktem Kunststoffmaterial und in einem Bereich außerhalb des Isolierkörpers einen separaten Verankerungsstababschnitt aufweisen mit zumindest teilweise vom Mittelstababschnitt abweichenden geometrischen und/oder Materialeigenschaften, dass der Verankerungsstababschnitt und der Mittelstababschnitt im Wesentlichen zueinander fluchtend angeordnet und zumindest mittelbar aneinander festgelegt sind, dass der Verankerungsstababschnitt zur Festlegung am Mittelstababschnitt mit einem Innenverankerungselement zusammenwirkt, das in einen radialen Innenbereich des Mittelstababschnitts eingreift, und dass der Mittelstababschnitt auf seiner radialen Außenseite ein ringförmiges Radialabstützungselement aufweist.
- Gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die Zugbewehrungselemente dadurch als mehrteilige Kompositelemente ausgebildet sind, dass sie zumindest im Bereich des Isolierkörpers einen Mittelstababschnitt aus faserverstärktem Kunststoffmaterial und in einem Bereich außerhalb des Isolierkörpers einen separaten Verankerungsstababschnitt aufweisen mit zumindest teilweise vom Mittelstababschnitt abweichenden geometrischen und/oder Materialeigenschaften, dass der Verankerungsstababschnitt und der Mittelstababschnitt im Wesentlichen zueinander fluchtend angeordnet und zumindest mittelbar aneinander festgelegt sind, dass der Verankerungsstababschnitt zur Festlegung am Mittelstababschnitt mit einem Innenverankerungselement zusammenwirkt, das in einen radialen Innenbereich des Mittelstababschnitts eingreift, und dass der Mittelstababschnitt einen Radialabstützungsbereich aufweist mit sich zumindest teilweise in Umfangsrichtung des Mittelstababschnitts erstreckenden Fasern, wobei sich Innenverankerungsbereich und Radialabstützungsbereich zumindest teilweise radial überlappen.
- Der Materialkombination der mehrteiligen Kompositelemente liegt die Erkenntnis zugrunde, dass man auf die besonderen Vorteile des Kunststoffmaterials im Bereich des Isolierkörpers nicht verzichten muss, nur weil man im Bereich des angrenzenden Bauteils das Kunststoffmaterial wegen der Verankerungsproblematik ggf. lieber durch andere Materialien bzw. Geometrien, insbesondere gerippten Stahl ersetzen möchte. Das Ergebnis ist somit das genannte mehrteilige Kompositelement mit einem ungewöhnlichen Komponentenmix, indem es zumindest im Bereich des Isolierkörpers aus einem korrosionsbeständigen und sehr schlecht wärmeleitenden faserverstärkten Kunststoffmaterial besteht und außerhalb des Isolierkörpers andere geometrische oder Materialeigenschaften aufweisen und so an die Einbauverhältnisse in den angrenzenden Bauteilen angepasst werden kann. Dies hat sich im Fall der herkömmlichen Metall-Zugstäbe bewährt, welche üblicherweise im Bereich des Isolierkörpers einen Mittelstababschnitt aus Edelstahl und außerhalb des Isolierkörpers Verankerungsstababschnitte aus Betonstahl aufweisen.
- Dieses Kompositelement übertrifft überraschenderweise die bisher bekannten Zugbewehrungselemente in jeglicher Hinsicht, ermöglicht es doch, für die unterschiedlichen Anforderungen im Isolierkörper bzw. in den angrenzenden Bauteilen die verwendeten Materialien hinsichtlich ihrer individuellen Vorteile auszuwählen und nachteilige Materialien bzw. Geometrien unberücksichtigt lassen zu können. So kann man im Bereich des Isolierkörpers einen Mittelstababschnitt aus faserverstärktem Kunststoff verwenden, der kostengünstiger und deutlich schlechter wärmeleitend ist als der bisher dort verwendete Edelstahl, während man im Bereich der angrenzenden Betonbauteile in wärmeleitender Hinsicht keinen besonderen Anforderungen unterworfen ist und deshalb mit den kostengünstigen, leicht handhabbaren und nachträglich biegbaren Betonstahl-Stäben arbeiten kann, die mit entsprechender Außenprofilierung auch einfach und kostengünstig für eine optimale Verankerung in den angrenzenden Betonbauteilen sorgen können.
- Wie bereits vorstehend erwähnt, sind der Verankerungsstababschnitt und der Mittelstababschnitt zueinander fluchtend angeordnet und zumindest mittelbar aneinander festgelegt. Dies muss in einer solchen Art und Weise erfolgen, dass die gegenseitige Verbindung von Mittelstababschnitt und Verankerungsstababschnitt die dort auftretenden Zugkräfte zuverlässig übertragen kann. Um dies zu erreichen, schlägt die vorliegende Erfindung vor, dass der Verankerungsstababschnitt zur Festlegung am Mittelstababschnitt mit einem Innenverankerungselement zusammenwirkt, das in einen radialen Innenbereich des Mittelstababschnitts eingreift, und dass gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Lösung der Mittelstababschnitt auf seiner radialen Außenseite ein ringförmiges Radialabstützungselement aufweist und/oder dass gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung der Mittelstababschnitt einen Radialabstützungsbereich aufweist mit sich zumindest teilweise in Umfangsrichtung des Mittelstababschnitts erstreckenden Fasern, wobei sich Innenverankerungsbereich und Radialabstützungsbereich zumindest teilweise radial überlappen.
- Die Verwendung und Festlegung des Innenverankerungselementes im Mittelstababschnitt alleine würde bei dem verwendeten faserverstärktem Kunststoffmaterial des Mittelstababschnitts gegebenenfalls nicht ausreichen, die auftretenden Zugkräfte zerstörungsfrei zu übertragen. Aus diesem Grunde wird das ringförmige Radialabstützungselement auf der radialen Außenseite des Mittelstababschnitts vorgesehen und sorgt so dafür, dass sich der Mittelstababschnitt nicht in Radialrichtung aufweiten und/oder ausfasern bzw. delaminieren kann. Das Radialabstützungselement umgreift somit den Mittelstababschnitt wie ein Fassring und fängt etwaige in Radialrichtung wirkende Querkräfte ab, die vom Innenverankerungselement auf den Mittelstababschnitt übertragen werden.
- Besonders wirksam und zuverlässig kann das Radialabstützungselement seine Funktion ausüben, wenn das Radialabstützungselement im selben Axialabschnitt des Mittelstababschnitts angeordnet ist, in dem sich auch das Innenverankerungselement befindet. Hierbei überlappt das Radialabstützungselement das Innenverankerungselement unter Zwischenfügung des Mittelstababschnitts und sorgt durch das Abstützen dafür, dass die Verbindung zwischen Innenverankerungselement und Mittelstababschnitt aufrechterhalten bleibt, da der Mittelstababschnitt bei auftretenden Zugbelastungen nicht in Radialrichtung nach außen ausweichen kann.
- Zweckmäßigerweise erstrecken sich das Innenverankerungselement und/oder das Radialabstützungselement bis zum freien Ende des Mittelstababschnitts, an dem der Mittelstababschnitt am Verankerungsstababschnitt festgelegt ist; denn gerade am freien Ende ist die radiale Abstützung am wichtigsten, da dort der Mittelstababschnitt in axialer Richtung nicht gehalten ist und so das Radialabstützungselement einer radialen Aufwartung entgegenwirken kann.
- Um unnötige Materialanhäufungen und eine damit einhergehende Verschlechterung der Wärmedämmeigenschaften des Mittelstababschnitts zu vermeiden, ist das Radialabstützungselement und/oder der Radialabstützungsbereich nur im gegenüber dem Isolierkörper vorstehenden Axialbereich des Mittelstababschnitts angeordnet. Denn wenn sich das ringförmige Radialabstützungselement oder die zusätzlichen sich zumindest teilweise in Umfangsrichtung des Mittelstababschnitts erstreckende Fasern des Radialabstützungsbereichs bis in den Axialbereich des Isolierkörpers hinein oder gar unter dessen Durchquerung bis auf die andere gegenüber dem Isolierkörper vorstehende Seite des Mittelstababschnitts erstrecken würden, wäre hierbei zwangsläufig der Materialquerschnitt des Mittelstababschnitts im Bereich des Isolierkörpers erhöht und damit eine zusätzliche Kältebrücke geschaffen, die es gerade durch den Einsatz des faserverstärkten Kunststoffmaterials für den Mittelstababschnitt zu vermeiden gilt. Das Radialabstützungselement und/oder der Radialabstützungsbereich sind zudem etwas beabstandet vom Isolierkörper angeordnet sind, um auch etwaige Kältebrückeneffekte in Bezug auf etwaige Umhüllungen des Isolierkörpers zu vermeiden.
- Um das exakte Positionieren des ringförmige Radialabstützungselements und somit auch dessen zuverlässige Funktion zu gewährleisten, ist es empfehlenswert, wenn das Radialabstützungselement einen in Radialrichtung nach innen vorstehenden Anschlag aufweist und der Anschlag die am freien Ende des Mittelstababschnitts befindliche Stirnseite des Mittelstababschnitts zumindest mittelbar beaufschlagt. Dieser Anschlag sorgt nicht nur dafür, dass das Radialabstützungselement genau im Überlappungsbereich mit dem Innenverankerungselement angeordnet wird, sondern auch dass das Radialabstützungselement während des Transports und im eingebauten Zustand nicht in axialer Richtung aus der ihm zugedachten Endposition heraus verrutschen kann. Gegebenenfalls kann der Anschlag des ringförmigen Radialabstützungselements auch zumindest mittelbar mit dem Innenverankerungselement verbunden sein, wodurch ebenfalls eine Verlierersicherung und Lagefixierung des Radialabstützungselements zur Verfügung gestellt wird.
- Ähnliche Effekte und Vorteile werden erreicht durch den Radialabstützungsbereich des Mittelstababschnitts mit sich zumindest teilweise in Umfangsrichtung des Mittelstababschnitts erstreckenden Fasern, wobei sich der Innenverankerungsbereich und der Radialabstützungsbereich zumindest teilweise radial überlappen und insbesondere Innenverankerungsbereich und Radialabstützungsbereich zumindest teilweise im selben Axialabschnitt des Mittelstababschnitts angeordnet sind.
- Hierbei sorgen die in Umfangsrichtung des Mittelstababschnitts verlaufenden Fasern, die bevorzugt im radialen Außenbereich des Mittelstababschnitts angeordnet sind dafür, dass die Verbindung zwischen Innenverankerungselement und Mittelstababschnitt aufrechterhalten bleibt, da der Mittelstababschnitt bei auftretenden Zugbelastungen nicht in Radialrichtung nach außen ausweichen kann.
- Zweckmäßigerweise erstrecken sich der Innenverankerungsbereich und/oder Radialabstützungsbereich bis zum freien Ende des Mittelstababschnitts, an dem der Mittelstababschnitt am Verankerungsstababschnitt festgelegt ist; denn gerade am freien Ende ist die radiale Abstützung am wichtigsten, da dort der Mittelstababschnitt in axialer Richtung nicht gehalten ist und so durch die in Umfangsrichtung verlaufenden Fasern einer radialen Aufwartung entgegenwirken können.
- Da sich Zugbewehrungselemente in der Regel zwischen den beiden an das Bauelement zur Wärmedämmung angrenzenden Bauteilen erstrecken und in diese Bauteile ausreichend weit vorstehen, um eine zugkraftübertragende Verankerung mit den Bauteilen eingehen zu können, empfiehlt es sich, wenn der Mittelstababschnitt eines Zugbewehrungselementes an seinen beiden freien Enden jeweils einen Verankerungsstababschnitt aufweist. Somit lassen sich die Vorteile des Kompositelements in beiden Bauteilen und somit an beiden Enden der Zugbewehrungselemente zur Verfügung stellen.
- Da der Betonstahl der endständigen Verankerungsstababschnitte aus Korrosionsschutzgründen eine Mindestbetonüberdeckung einhalten muss, dürfen sich die Verankerungsstababschnitte, sofern sie aus Stahl und insbesondere aus Betonstahl bestehen, nicht bis an den Isolierkörper heran erstrecken, um eine Korrosion der Verankerungsstababschnitte zu vermeiden. Hierbei sollte die Festlegung des Verankerungsstababschnitts am Mittelstababschnitt außerhalb des Isolierkörpers in einem Bereich erfolgen, der durch die erforderliche Mindestbetonüberdeckung vor Korrosion geschützt ist.
- Die Beabstandung des Anschlussbereiches vom Isolierkörper lässt sich jedoch noch für einen weiteren wesentlichen Effekt und Vorteil ausnutzen: Der Mittelstababschnitt ist zumindest im Bereich zwischen dem Isolierkörper und seinem freien Ende auf seiner radialen Außenseite im Wesentlichen glattwandig ausgebildet. Dadurch wird ein übermäßiger Verbund zwischen dem Mittelstababschnitt und dem den Mittelstababschnitt umgebenden Material des angrenzenden Bauteils vermieden und eine Pufferzone gebildet, die dafür sorgt, dass sich die Biegesteifigkeit der Zugbewehrungselemente beim Verlassen des Isolierkörpers und beim Eintritt in das angrenzende Bauteil nicht abrupt, sondern nur allmählich ändert. Denn ein abrupter Steifigkeitssprung würde zu hohen Belastungen im Zugbewehrungselement sowie an der Vorderkante des angrenzenden Bauteils führen: Einerseits können die zu hohen Belastungen eine Delamination des aus faserverstärktem Kunststoffmaterial bestehenden Zugbewehrungselements hervorrufen; andererseits kann das Baumaterial an der Vorderkante des angrenzenden Bauteils abplatzen, was wiederum die erforderliche Mindestbetonüberdeckung zerstört bzw. reduziert und somit den Korrosionsschutz für das Zugbewehrungselement aufheben würde.
- Der im Wesentlichen glattwandige Mittelstababschnitt dient somit dazu, eine fugennahe Verankerung des Zugbewehrungselements im angrenzenden Bauteil zu verhindern, so dass die Verankerung erst im Anschlussbereich an den Verankerungsstababschnitt sowie dem Verankerungsstababschnitt selbst erfolgt. Indem man den Anschlussbereich vom fugennahen Randbereich bzw. vom Isolierkörper weg in das angrenzende Bauteil verlegt, vergrößert man die Länge der Abschnitte des Zugbewehrungselements mit reduzierter Biegesteifigkeit. Dadurch sind die so eingespannten Zugbewehrungselemente insgesamt biegeweicher und deutlich besser in der Lage, temperaturbedingten Relativbewegungen zwischen den angrenzenden Bauteilen in Quer- bzw. Schubrichtung zu folgen. Diese Erhöhung der Biege- bzw. Schubweichheit vermeidet eine zu schnelle bzw. starke Ermüdung der Zugbewehrungselemente.
- Während im Stand der Technik Anweisungen dahingehend zu finden sind, dass die freie, d.h. nicht radial abgestützte Länge eines aus faserverstärktem Kunststoffmaterial bestehenden Zugbewehrungselementes zwischen den beiden Einspannstellen möglichst kurz bemessen sein muss, um die Gesamtdehnung des Zugbewehrungselementes in Axialrichtung möglichst klein zu halten, nimmt der Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine solche Erhöhung der axialen Dehnung absichtlich in Kauf, indem die Einspannstellen vom Isolierkörper weg in die angrenzenden Bauteile verschoben sind, um dadurch die Zugbewehrungselemente biegeweicher zu gestalten, was in vorteilhafter Weise die gewünschte Reduzierung der Materialermüdung zur Folge hat.
- Mit anderen Worten: Wäre - wie im Stand der Technik üblich - ein aus einem Kunststoffmaterial bestehendes Zugbewehrungselement mit einer gerippten Mantelfläche versehen und unmittelbar in ein angrenzendes Betonbauteil eingesetzt und dort verankert, so würde sich der Bereich mit reduzierter Biegesteifigkeit auf die Abmessungen des Isolierkörpers beschränken. Es ist offensichtlich, dass ein solches zu biegesteifes Zugbewehrungselement nicht in der Lage sein würde, den üblichen temperaturbedingten Relativbewegungen der beiden angrenzenden Bauteile in ausreichendem Maße zu folgen. Gleichzeitig würde das Zugbewehrungselement im Übergangsbereich zwischen Isolierkörper und angrenzendem Bauteil durch den abrupten Übergang zwischen den unterschiedlichen umgebenden Materialien einen Steifigkeitssprung aufweisen, der zu übermäßigen und ggf. mit Zerstörungen einhergehenden Belastungen des Zugbewehrungselements wie auch des Materials des angrenzenden Bauteils führen würde.
- Um die erforderliche Verankerung der Zugbewehrungselemente in den angrenzenden Bauteilen zur Verfügung stellen zu können, sollte sich der Verankerungsstababschnitt im eingebauten Zustand vom Verbindungsbereich mit dem Mittelstababschnitt ausgehend in horizontaler Richtung über eine Länge L3 erstrecken, die zumindest zwanzigmal so groß ist wie der Durchmesser dv des Verankerungsstababschnitts. Dadurch ist sichergestellt, dass die erfindungsgemäßen Zugbewehrungselemente ohne Endverankerungen wie Querplatten, Schlaufen etc. verwendet werden können und dennoch für die gewünschte Verankerung sorgen können und dies sogar vor dem Hintergrund, dass der glattwandige Bereich des Mittelstababschnitts zwischen Isolierkörper und Anschlussbereich nicht und der Anschlussbereich selbst kaum zur Verankerung beiträgt.
- Wie bei den bekannten Zugbewehrungselementen besteht auch hier die Möglichkeit, das Zugbewehrungselement aus einem Rohr- oder Stabmaterial herzustellen und zwar sowohl im Bereich des Verankerungsstababschnitts als vor allem auch im Bereich des Mittelstababschnitts. Im Falle des Mittelstababschnitts muss allerdings bei Verwendung eines Rohrmaterials dafür Sorge getragen werden, dass das Innenverankerungselement zuverlässig auf der radialen Innenseite des Mittelstababschnitts festgelegt und verankert werden kann.
- Was die Materialien des mehrteiligen Kompositelements, also des Zugbewehrungselementes betrifft, so ist es bevorzugt, dass der Verankerungsstababschnitt aus Betonstahl besteht, der eine Temperaturdehnzahl, also eine Wärmedehnung in der Größenordnung der Temperaturdehnzahl bzw. Wärmedehnung von Beton aufweist und somit zerstörungsfrei entsprechenden temperaturbedingten Verformungen bzw. Dehnungen des Betons folgen kann. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der Mittelstababschnitt des Zugbewehrungselements aus glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial besteht, das zum einen in Zugkraftrichtung ausreichend belastbar ist und zum anderen eine schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweist, die im Bereich des Isolierkörpers angestrebt ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Formulierung "faserverstärktes Kunststoffmaterial" auch solche Faserbewehrungen, insbesondere Glasfaserbewehrungen umfasst, deren Faseranteil, insbesondere Glasfaseranteil höher als 85 Gew.-% ist, so dass das Gewicht des zusätzlich zu den Fasern verwendeten Matrixmaterials, wie Kunstharz weniger als 15 % verglichen mit dem Gewicht dieses Bewehrungselements beträgt.
- Dadurch dass die Verankerungsstababschnitte vorzugsweise aus Stahl bestehen, lassen sie sich in herkömmlicher Weise in den angrenzenden Bauteilen verankern, ohne dass dies - wie im Falle von faserverstärkten Kunststoffstäben - durch exotische Umformungen (in Form der erwähnten Querplatten, Schlaufen etc.) und hierdurch verursachte Einbauprobleme mit der Anschlussbewehrung erkauft werden müsste oder bei Verwendung profilierter Kunststoffstäbe durch Schäden im gegenseitigen Anlagebereich, welche durch die unterschiedlichen Temperaturdehnzahlen von Beton einerseits und Kunststoffstab andererseits hervorgerufen werden. Im Falle von Bewehrungsstäben aus Stahl hingegen erfolgt eine solche Verankerung in der Regel durch eine Rippung der Mantelfläche der Bewehrungsstäbe, wobei diese Rippung ganz einfach während des Herstellungsprozesses dieser Bewehrungselemente eingebracht werden kann.
- Was das ringförmige Radialabstützungselement betrifft, so sollte dies bevorzugter Weise aus Metall und insbesondere Edelstahl bestehen. Vor allem wenn der Abstand der axialen Position des Radialabstützungselements vom Isolierkörper bzw. der Bauteilfuge vergleichsweise gering ist, muss man für eine ausreichende Betonüberdeckung sorgen, um eine Korrosion des Radialabstützungselements zu vermeiden.
- Alternativ kann das ringförmige Radialabstützungselement aus Kunststoff und insbesondere aus faser- oder glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen, was natürlich vor allem hinsichtlich der Korrosionsproblematik von Vorteil ist.
- Wie auch die Fasern des Mittelstababschnitts empfiehlt es sich für die sich im Radialabstützungsbereich zumindest teilweise in Umfangsrichtung des Mittelstababschnitts erstreckenden Fasern, dass diese Fasern Glasfasern sind. Außerdem ergeben sich Vorteile, wenn bei einigermaßen transparentem Matrixmaterial des Mittelabschnitts farbige Fasern verwendet werden, um so den Radialabstützungsbereich von außen leicht identifizierbar zu kennzeichnen und dadurch den korrekten Zusammenbau von Verankerungsabschnitt und Mittelabschnitt zu erleichtern.
- Besonders wichtig für die Funktion des erfindungsgemäßen Kompositelements ist es, dass der Verankerungsstababschnitt und der Mittelstababschnitt zuverlässig und belastbar aneinander festgelegt sind. Hierfür empfiehlt es sich, dass das Innenverankerungselement in formschlüssiger, kraftschlüssiger und/oder stoffschlüssiger Weise und insbesondere über eine Klebverbindung und/oder Schraubverbindung im Mittelstababschnitt festgelegt ist. Dies erfolgt in der Regel erst kurz bevor der Verankerungsstab am Mittelstababschnitt festgelegt werden soll. Ebenso kann das Innenverankerungselement jedoch auch zu einem früheren Zeitpunkt und insbesondere auch schon bei der Herstellung des Mittelstababschnitts im Mittelstababschnitt festgelegt bzw. verankert werden, beispielsweise indem es in diesen beim Extrudieren eingeformt und insbesondere einlaminiert wird.
- Je nach Art der Festlegung des Innenverankerungselements im Mittelstababschnitt empfehlen sich auch verschiedene Anschlusstechniken für das Festlegen des Innenverankerungselements am Verankerungsstababschnitt. So kann dieses in formschlüssiger, kraftschlüssiger und/oder stoffschlüssiger Weise und insbesondere über eine Schweißverbindung am Verankerungsstababschnitt festgelegt sein. Eine Schweißverbindung ist vor allem dann sinnvoll, wenn das Innenverankerungselement in den Mittelstababschnitt eingeformt ist und einen sogenannten Welding Insert darstellt. Hierbei kann der Verankerungsstababschnitt mittels Induktionsschweißen, Laserschweißen oder ähnliche geeignete Schweißverfahren am Welding Insert angeschlossen werden.
- Eine andere vorteilhafte Verbindungstechnik besteht darin, dass das Innenverankerungselement an den Verankerungsstababschnitt einstückig angeformt ist und/oder Teil des Verankerungsstababschnitts ist. In diesem Fall kann man den Verankerungsstababschnitt zusammen mit dem Innenverankerungselement in den Mittelstababschnitt einsetzen und dort festlegen. Weist das Innenverankerungselement ein Außengewinde auf, so kann man den Verankerungsstababschnitt zusammen mit dem Innenverankerungselement in den Mittelstababschnitt einschrauben.
- Um eine ausreichend zugsichere Fixierung des Verankerungsstababschnitt am Mittelstababschnitt zu gewährleisten, ist es empfehlenswert, wenn das Innenverankerungselement über eine axiale Länge L5 in den radialen Innenbereich des Mittelstababschnitts eingreift, die zumindest 4-mal und besonders bevorzugt zumindest 5-mal so groß ist wie der Durchmesser dM des Mittelstababschnitts. Für die erste erfindungsgemäße Lösung empfiehlt es sich außerdem, dass gleichzeitig (oder alternativ) das ringförmige Radialabstützungselement eine Länge L4 in Axialrichtung aufweist, die zumindest 1,5-mal und besonders bevorzugt zumindest 2-mal so groß ist wie der Durchmesser dM des Mittelstababschnitts.
- Im Falle der zweiten erfindungsgemäßen Lösung empfiehlt es sich, dass der Radialabstützungsbereich mit sich zumindest teilweise in Umfangsrichtung des Mittelstababschnitts erstreckenden Fasern eine Länge L2 in horizontaler Richtung aufweist, die zumindest 1,5-mal und besonders bevorzugt zumindest 2-mal und höchstens 15-mal und besonders bevorzugt höchstens 12-mal so groß ist wie der Durchmesser dv des Verankerungsabschnitts.
- Um die erforderliche Verankerung der Zugbewehrungselemente in den angrenzenden Bauteilen zur Verfügung stellen zu können, sollte sich der Verankerungsstababschnitt im eingebauten Zustand vom Anschlussbereich ausgehend in horizontaler Richtung über eine Länge L3 erstrecken, die zumindest 15-mal und besonders bevorzugt zumindest 20-mal so groß ist wie der Durchmesser dv des Verankerungsabschnitts. Dadurch ist sichergestellt, dass die erfindungsgemäßen Zugbewehrungselemente ohne Endverankerungen wie Querplatten, Schlaufen etc. verwendet werden können und dennoch für die gewünschte Verankerung sorgen können und dies sogar vor dem Hintergrund, dass der glattwandige Bereich des Mittelabschnitts zwischen Isolierkörper und Anschlussbereich nicht und der Anschlussbereich selbst kaum zur Verankerung beiträgt.
- Das erfindungsgemäße Bauelement zur Wärmedämmung weist zweckmäßigerweise zusätzlich zu den Zugbewehrungselementen - wie es auch aus dem einschlägigen Stand der Technik bekannt und wie es bei derartigen Bauelementen zur Wärmedämmung üblich ist - Druckelemente und/oder Querkraftelemente zur Druckkraft- und/oder Querkraftübertragung zwischen den angrenzenden Bauteilen auf.
- Soweit vorliegend bezüglich des Materials der angrenzenden Bauteile, also insbesondere des Gebäudes und des vorkragenden Außenteils von Beton die Rede ist, so soll hierunter jegliche Form eines aushärtenden und/oder abbindfähigen Baustoffs verstanden werden, insbesondere ein zementhaltiger, faserbewehrter Baustoff wie Beton, wie hochfester oder ultra-hochfester Beton oder wie hochfester oder ultra-hochfester Mörtel, ein Kunstharzgemisch oder ein Reaktionsharzgemisch.
- Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen; hierbei zeigen
- Figur 1
- ein erfindungsgemäßes Bauelement zur Wärmedämmung in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht;
- Figur 2
- ein alternatives erfindungsgemäßes Bauelement zur Wärmedämmung mit einer ersten Ausgestaltungsform zur gegenseitigen Festlegung eines Mittelstababschnitts und eines Verankerungsstababschnitt gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Lösung;
- Figur 3
- ein weiteres alternatives erfindungsgemäßes Bauelement zur Wärmedämmung mit einer zweiten Ausgestaltungsform zur gegenseitigen Festlegung eines Mittelstababschnitt und eines Verankerungsstababschnitt gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung; und
- Figuren 4a - 4f
- weitere verschiedene Ausgestaltungsformen zur gegenseitigen Festlegung von Mittelstababschnitt und Verankerungsstababschnitt.
-
Figur 1 zeigt ein Bauelement zur Wärmedämmung 1 mit einem mehrteiligen quaderförmigen Isolierkörper 2, der dazu vorgesehen ist, in einer zwischen zwei Betonbauteilen (die hier nicht dargestellt sind, sondern deren Position nur durch die Bezugszeichen A, B angedeutet ist) belassenen Bauteilfuge angeordnet zu werden und diese beiden Betonbauteile A, B voneinander in wärmegedämmter Art zu beabstanden. Der Isolierkörper 2 ist aus mehreren Teilen zusammengesetzt, um den Einbau von Bewehrungselementen in Form von Zugstäben 3, in Form von Querkraftstäben 4 und in Form von Druckelementen 5 zu ermöglichen. - Die Anordnung der Bewehrungselemente erfolgt in der im Stand der Technik bekannten und üblichen Art und Weise, nämlich indem im oberen Bereich, der sogenannten Zugzone des Isolierkörpers 2 die Zugbewehrungselemente 3 angeordnet sind, die sich im eingebauten Zustand in horizontaler Richtung erstrecken und zur Zugkraftübertragung zwischen den beiden an das Bauelement zur Wärmedämmung angeschlossenen Bauteilen A, B dienen und hierzu in diesen Bauteilen verankert werden. Im unteren Bereich, der sogenannten Druckzone des Isolierkörpers 2 werden die Druckelemente 5 angeordnet und zwar ebenso mit horizontaler Erstreckungsrichtung, wobei sie jedoch nicht bzw. nur kaum gegenüber dem Isolierkörper 2 vorstehen. Schließlich sind noch Querkraftstäbe 4 vorgehen, die im Bereich innerhalb des Isolierkörpers 2 geneigt zur Horizontalen verlaufen und den von den Bewehrungselementen des Bauelements zur Wärmedämmung aufzunehmenden Belastungen entsprechend von der Zugzone auf der einen Seite des Isolierkörpers schräg nach unten in die Druckzone auf der anderen Seite des Isolierkörpers verlaufen, um dort vertikal in Richtung der Zugzonen nach oben abgewinkelt und anschließend nach einer weiteren Abwinklung parallel zu den Zugbewehrungselementen zu verlaufen.
- Wesentlich für die vorliegende Erfindung sind nun die Zugbewehrungselemente 3, die als mehrteilige Kompositelemente ausgebildet sind mit einem stabförmigen Mittelstababschnitt 3a aus faserverstärktem Kunststoff und stabförmigen Verankerungsstababschnitten 3b aus Betonstahl. Der Mittelstababschnitt 3a erstreckt sich im Bereich des Isolierkörpers 2 in horizontaler Richtung und steht beidseits des Isolierkörpers jeweils mit seinem freien Ende 7 etwas in horizontaler Richtung vor, wobei er jeweils mit diesem vorstehenden Bereich im eingebauten Zustand im Bereich der angrenzenden Bauteile A, B angeordnet wird. Beide Verankerungsstababschnitte 3b sind fluchtend mit dem Mittelstababschnitt 3a angeordnet und jeweils an einem der beiden freien Enden 7 des Mittelstababschnitts 3a festgelegt.
- Der Mittelstababschnitt 3a weist auf seiner radialen Außenseite im Bereich der freien Enden 7 einerseits, nämlich an dem in
Figur 1 rechten freien Ende 7, ein ringförmiges Radialabstützungselement 6 auf, das auf der äußeren Mantelfläche des Mittelstababschnitts flächig anliegt und in dieser Lage durch Kleben festgelegt ist. Auf dieses Radialabstützungselement 6 wird im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäßFigur 2 näher eingegangen. Und andererseits, nämlich an dem inFigur 1 linken freien Ende 7 des Mittelstababschnitts 3a ist ein Radialabstützungsbereich 16 dargestellt, auf den im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäßFigur 3 näher eingegangen wird. - Das axiale Maß, um das der Mittelstababschnitt 3a gegenüber dem Isolierkörper 2 vorsteht, beträgt L1 + L2, wobei die Länge L1 dem axialen Abstand des Radialabstützungselements 6 vom Isolierkörper 2, die Länge L2 der Länge des Radialabstützungsbereichs 16 in Axialrichtung sowie die Länge L4 der Länge des Radialabstützungselements 6 in Axialrichtung entspricht, wobei in
Figur 1 die Längen L2 und L4 gleich groß sind. - Die Länge L3 gibt schließlich das Maß an, um das sich der Verankerungsstababschnitt 3b ausgehend vom Radialabstützungselement 6 bzw. der Stirnseite 8 des Mittelstababschnittes 3a in das Bauteil A erstreckt.
Figur 1 zeigt dabei nicht die volle Länge des Verankerungsstababschnittes 3a und somit entspricht auch das Maß der Länge L3 inFigur 1 nicht der Gesamtlänge des Verankerungsstababschnittes 3b. - Der Mittelstababschnitt 3a weist einen Durchmesser dM auf, der größer ist als der Durchmesser dv der Verankerungsstababschnitte 3b.
- Geeignete Beispiele für die gegenseitige Festlegung von Mittelstababschnitt 3a einerseits und Verankerungsstababschnitten 3b andererseits sind den
Figuren 2 und3 zu entnehmen, auf die nachfolgend näher eingegangen werden soll:
Figur 2 zeigt eine alternative Bauform eines Bauelements 11 zur Wärmedämmung, wobei gleiche Bauteile wie inFigur 1 mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Wie bereits in Figur eins am rechten freien Ende 7 des Mittelstababschnittes 3a ist auch an den beiden freien Enden 7 des Mittelstababschnitts 3a jeweils ein Radialabstützungselement 6 vorgesehen, das in einem Ausschnitt C angedeutet und inFigur 2a im Detail wiedergegeben ist. - Das Radialabstützungselement 6 besteht aus einem zylindrischen Ring, dessen Innendurchmesser nur unwesentlich größer ist als der Außendurchmesser des Mittelstababschnitts 3a, um so flächig an der Außenseite des Mittelstababschnitts 3a anliegen zu können. Der Detaildarstellung in
Figur 2a kann man aufgrund der schematischen aufgebrochenen Darstellung den Aufbau des Mittelstababschnitts 3a erkennen: Dieser besteht aus glasfaserverstärktem Kunststoff mit Glasfasern 3f, die zur Aufnahme und Übertragung der Zugkräfte vor allem in axialer Richtung orientiert sind. Greift nun der Verankerungsstababschnitt 3b über ein inFigur 2 nicht dargestelltes, jedoch ausFigur 4 ersichtliches Innenverankerungselement in den radialen Innenbereich des Mittelstababschnitts 3a ein, so können die in axialer Richtung verlaufenden Fasern 3f etwaigen Belastungen in Radialrichtung keinen allzu großen Widerstand entgegensetzen, vor allem da im Bereich des freien Endes 7 des Mittelstababschnitts 3a diese Fasern dazu neigen, in Radialrichtung auszuweichen. Um dies zu verhindern, ist das Radialabstützungselement 6 vorgesehen, das das freie Ende 7 des Mittelstababschnitts 3a umgreift und ein radiales Ausweichen der Fasern 3f verhindert. - Somit sorgt erst das Radialabstützungselement 6 für eine belastbare und dauerhaft wirksame Verbindung des Mittelstababschnitts mit dem Verankerungsstababschnitt.
- Die erfindungswesentlichen Aspekte sind auch aus
Figur 3 erkennbar, die eine weitere alternative Bauform eines Bauelements 21 zur Wärmedämmung zeigt, wobei wiederum gleiche Bauteile wie in denFiguren 1 und2 mit denselben Bezugszeichen versehen sind. InFigur 3 ist ersichtlich, dass der Mittelabschnitt 3a im Bereich seiner radialen Außenseite 3u einen Radialabstützungsbereich 16 aufweist, der dazu dient, ein radiales Aufweiten des Mittelabschnitts 3b im Radialabstützungsbereich 16 zu verhindern. - In
Figur 3 ist ein Ausschnitt D angedeutet, der inFigur 3a im Detail wiedergegeben ist. Dieser zeigt den Anschluss des Verankerungsabschnittes 3b an den Mittelabschnitt 3a und insbesondere den Radialabstützungsbereich 16. Während der Mittelstababschnitt zur Aufnahme von Zugkräften im Wesentlichen Fasern 3fl aufweist, die in Axialrichtung orientiert sind, besteht der Radialabstützungsbereich 16 aus sich in Umfangsrichtung des Mittelabschnitts 3a erstreckenden Fasern 3fu. Diese Fasern 3fu sind bei der Herstellung des Mittelabschnittes 3a zusätzlich zu den in Axialrichtung angeordneten Fasern 3fl in dem Bereich angeordnet worden, der den Radialabstützungsbereich 16 bilden soll. - Zum Anschluss des Verankerungsstababschnitts 3b am Mittelstababschnitt 3a ist ein - in
Figur 3 nicht dargestelltes, jedoch ausFigur 4 ersichtliches - Innenverankerungselement 9 vorgesehen, das einerseits am Verankerungsabschnitt 3b festgelegt ist und andererseits in einen radialen Innenbereich des Mittelabschnitts 3a eingreift. - Im selben Axialabschnitt wie das Innenverankerungselement 9 ist der Radialabstützungsbereich 16 mit den sich in Umfangsrichtung des Mittelabschnitts 3a erstreckenden Fasern 3fu vorgesehen.
- Der Radialabstützungsbereich 16 weist denselben bzw. einen zumindest ähnlichen Außendurchmesser auf wie der restliche Bereich des Mittelabschnitts 3a. Hierzu wird beispielsweise bei der Herstellung zunächst der radial innere Bereich mit den sich in Längsrichtung erstreckenden Fasern 3fl fertiggestellt und anschließend der radial äußere Bereich ergänzt, wobei im Radialabstützungsbereich 16 Fasern 3fu in Umfangsrichtung gewickelt werden. Etwaige störende Außendurchmesserunterschiede zwischen dem Radialabstützungsbereich 16 und dem restlichen Bereich des Mittelabschnitts 3a können ggf. mit Matrixmaterial aufgefüllt werden.
- Geeignete Beispiele für die gegenseitige Festlegung von Mittelabschnitt und Verankerungsabschnitt ist den
Figuren 4a - 4f zu entnehmen, auf die nachfolgend näher eingegangen werden soll, wobei wiederum gleiche Bauteile wie in denFiguren 1 bis 3 mit denselben Bezugszeichen versehen sind. In denFiguren 4a - 4f ist jeweils dargestellt, wie unterschiedliche Ausgestaltungen eines Innenverankerungselements 9 in einen radialen Innenbereich, nämlich eine zylindrische Bohrung 3c des Mittelstababschnitts 3a eingreift. -
Figur 4a zeigt das Einstecken und Festlegen des Innenverankerungselements 9 im Mittelstababschnitt 3a durch eine Pressverbindung und/oder durch das zusätzliche Verwenden eines Klebstoffes, um tatsächlich eine stabile Verbindung zu schaffen, die zur Übertragung von Zugkräften geeignet ist. Das Innenverankerungselement 9 erstreckt sich entlang eines Innenverankerungsbereichs 3v in den radialen Innenbereich des Mittelstababschnitts 3a. Dessen axiale Länge ist inFigur 4a mit dem Bezugszeichen L5 angedeutet. InFigur 4a weist auch der Radialabstützungsbereich 16 eine axiale Länge auf, die dem Maß L5 entspricht, wobei der Radialabstützungsbereich 16 in denFiguren 4a - 4f nur schematisch durch eine sich in Radialrichtung erstreckende verdeckte Begrenzungslinie angedeutet ist. Folglich überlappen sich der Innenverankerungsbereich 3v einerseits und der Radialabstützungsbereich 16 andererseits entlang der gesamten axialen Länge L5. - Bei der Ausführungsform gemäß
Figur 4b besteht das Innenverankerungselement 9 nicht - wie inFigur 4a - aus einem Teil des Verankerungsstababschnitts 3b, sondern ist stirnseitig an das Verankerungsstababschnitt 3b angeschweißt. Das Innenverankerungselement 9 kann beispielsweise bei der Herstellung des Mittelstababschnitts direkt einlaminiert und erst zu einem späteren Zeitpunkt an den Verankerungsstababschnitt 3b angeschweißt werden. Ebenso ist es aber natürlich auch möglich, eine zylindrische Bohrung 3c in den Mittelstababschnitt 3a einzubringen und das Innenverankerungselement 9 dort - vor oder nach dem Verbinden mit dem Verankerungsstababschnitt 3b - durch beispielsweise Kleben festzulegen. - In
Figur 4c ist das Innenverankerungselement 9 des Verankerungsabschnitts 3b auf seiner Außenseite mit einer Profilierung versehen ist, die es ermöglicht, dass Klebstoff, Mörtel oder ähnliche Verbindungsmittel mehr Platz finden und einen Formschluss mit der Profilierung eingehen, um die gegenseitige Verbindung verbessern bzw. sicherstellen zu können. - Dieselbe Profilierung der Außenseite des Innenverankerungselements 9 ist bei der Ausführungsform gemäß
Figur 4d vorgesehen. Der wesentliche Unterschied gegenüber der Ausführungsform gemäßFigur 4c besteht nunmehr darin, dass der Mittelstababschnitt 3a' nicht aus einem Vollmaterial besteht, in welches eine zylindrische Bohrung 3c eingebracht ist, sondern aus einem Rohrmaterial mit einer zylindrischen Durchgangsbohrung 3c'. - In
Figur 4e ist das Innenverankerungselement 9 des Verankerungsabschnitts 3b mit einem Außengewinde versehen und taucht in die zylinderförmige Öffnung 3c des Mittelabschnitts 3a ein, welche Öffnung 3c wiederum ein Innengewinde aufweist und so das Verschrauben von Verankerungsabschnitt 3b und Mittelabschnitt 3a ermöglicht. -
Figur 4f zeigt im Wesentlichen eine gleiche Ausgestaltungsform, jedoch mit dem Unterschied, dass das Innenverankerungselement 9 nicht einstückig an den Verankerungsstababschnitt angeformt ist, sondern es stirnseitig an den Verankerungsstababschnitt 3b angeschweißt ist. - Wie man aus
Figur 1 ersehen kann, erstreckt sich der Mittelabschnitt 3a mit seinem Kunststoffmaterial weit bis über den Isolierkörper hinaus und ermöglicht es somit den aus Betonstahl bestehenden Verankerungsabschnitten 3b, an den Mittelabschnitt 3a in einem solchen Bereich 3n angeschlossen zu werden, der noch nicht korrosionsgefährdet ist. Dadurch lassen sich wesentliche Vorteile erzielen, nämlich im Bereich des Isolierkörpers das besonders vorteilhafte Kunststoffmaterial des Mittelabschnitts verwenden zu können, das sich vor allem durch im Vergleich zu Edelstahl günstigere Kosten und eine besonderes schlechte Wärmeleitfähigkeit auszeichnet. Und außerdem im Bereich außerhalb des Isolierkörpers können schließlich im Bereich der Bauteile die Verankerungsabschnitte aus Betonstahl bestehen, welcher ähnliche Temperaturdehnzahlen wie der ihn umgebende Bauteil-Beton aufweist und somit eine optimale Verbindung mit dem Beton eingehen kann, durch den die Zugkraft vom Beton in das Zugbewehrungselement und umgekehrt übertragen werden kann, ohne dass es zu den ansonsten auftretenden Zerstörungen aufgrund zu großer Relativbewegungen kommt. - Zusammenfassend bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, ein Bauelement zur Wärmedämmung zur Verfügung zu stellen, das Zugbewehrungselemente in Form von mehrteiligen Kompositelementen aufweist. Hierdurch lassen sich verschiedene Materialien genau entsprechend ihren Eigenschaften und Vorteilen einsetzen, was im Stand der Technik bisher so nicht möglich war und vor allem sorgt die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Festlegung der Verankerungsstababschnitte am Mittelstababschnitt mittels eines Radialabstützungselements und/oder eines Radialabstützungsbereichs dafür, dass Verankerungsabschnittes und Mittelabschnitt in einfacher, jedoch belastbarer Weise aneinander festgelegt werden können.
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- 1 - Bauelement zur Wärmedämmung
- 2 - Isolierkörper
- 3 - Zugstäbe
- 3a - Mittelstababschnitt
- 3b - Verankerungsstababschnitte
- 3f - Fasern
- 3fl - in Axialrichtung orientierte Fasern
- 3fu - in Umfangsrichtung orientierte Fasern
- 3u - radiale Außenseite des Mittelstababschnitts
- 3v - Innenverankerungsbereich
- 4 - Querkraftstäbe
- 5 - Druckelemente
- 6 - Radialabstützungselement
- 7 - freies Ende des Mittelstababschnitts
- 8 - Stirnseite des Mittelstababschnitts am freien Ende 7
- 9 - Innenverankerungselement
- 11 - Bauelement zur Wärmedämmung
- 16 - Radialabstützungsbereich
- 21 - Bauelement zur Wärmedämmung
- A - Betonbauteil
- B - Betonbauteil
- C - Ausschnitt Detail aus
Fig. 2 - D - Ausschnitt Detail aus
Fig. 3 - dM - Durchmesser des Mittelstababschnitts
- dv - Durchmesser der Verankerungsstababschnitte
- L1 - axialer Abstand des Radialabstützungselements vom Isolierkörper
- L2 - Länge des Radialabstützungsbereichs in Axialrichtung
- L3 - Maß, um das sich der Verankerungsstababschnitt ausgehend vom Radialabstützungselement in das Bauteil A bzw. B erstreckt
- L4 - axiale Länge des ringförmigen Radialabstützungselements
- L5 - Maß, um das sich das Innenverankerungselement in den radialen Innenbereich des Mittelstababschnitts 3a erstreckt
Claims (19)
- Bauelement zur Wärmedämmung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere zwischen einem Gebäude (A) und einem vorkragendem Außenteil (B), bestehend aus einem zwischen den beiden Bauteilen anzuordnenden Isolierkörper (2) und aus Bewehrungselementen in Form von zumindest stabförmigen Zugbewehrungselementen (3), die im eingebauten Zustand des Bauelementes (10) im Wesentlichen horizontal und quer zur im wesentlichen horizontalen Längserstreckung des Isolierkörpers durch diesen hindurchverlaufen und jeweils in horizontaler Richtung gegenüber dem Isolierkörpers vorstehen und hierbei an eines der beiden vorzugsweise aus Beton bestehenden Bauteile anschließbar sind, wobei die Zugbewehrungselemente (3) zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoffmaterial bestehen, wobei die Zugbewehrungselemente (3) dadurch als mehrteilige Kompositelemente ausgebildet sind, wobei sie zumindest im Bereich des Isolierkörpers (2) einen Mittelstababschnitt (3a) aus faserverstärktem Kunststoffmaterial und in einem Bereich außerhalb des Isolierkörpers (2) einen separaten Verankerungsstababschnitt (3b) aufweisen mit zumindest teilweise vom Mittelstababschnitt (3a) abweichenden geometrischen und/oder Materialeigenschaften, wobei der Verankerungsstababschnitt (3b) und der Mittelstababschnitt im Wesentlichen zueinander fluchtend angeordnet und zumindest mittelbar aneinander festgelegt sind, wobei der Verankerungsstababschnitt (3b) zur Festlegung am Mittelstababschnitt (3a) mit einem Innenverankerungselement (9) zusammenwirkt, das in einen radialen Innenbereich des Mittelstababschnitts (3a) eingreift, wobei der Mittelstababschnitt (3a) zumindest im Bereich zwischen dem Isolierkörper (2) und seinem freien Ende (7) auf seiner radialen Außenseite im Wesentlichen glattwandig ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelstababschnitt (3a) auf seiner radialen Außenseite ein separates ringförmiges Radialabstützungselement (6) aufweist, und dass das Radialabstützelement (6) nur im gegenüber dem Isolierkörper (2) vorstehenden Axialabschnitt des Mittelstababschnitts (3a) angeordnet ist und
dass das Radialabstützelement (6) etwas beabstandet vom Isolierkörper angeordnet ist. - Bauelement zur Wärmedämmung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich das Innenverankerungselement (9) im radialen Innenbereich des Mittelstababschnitts (3a) in Axialrichtung erstreckt und dass das auf der radialen Außenseite des Mittelstababschnitts (3a) angeordnete ringförmige Radialabstützungselement (6) zumindest teilweise im selben Axialabschnitt des Mittelstababschnitts (3a) angeordnet ist. - Bauelement zur Wärmedämmung nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich das Innenverankerungselement (9) und/oder das Radialabstützungselement (6) bis zum freien Ende (7) des Mittelstababschnitts (3a) erstrecken, an dem der Mittelstababschnitt (3a) am Verankerungsstababschnitt (3b) festgelegt ist. - Bauelement zur Wärmedämmung nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das ringförmige Radialabstützungselement einen in Radialrichtung nach innen vorstehenden Anschlag aufweist und dass der Anschlag die am freien Ende des Mittelstababschnitts befindliche Stirnseite des Mittelstababschnitts zumindest mittelbar beaufschlagt. - Bauelement zur Wärmedämmung nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das ringförmige Radialabstützungselement (6) aus Metall und insbesondere Edelstahl besteht. - Bauelement zur Wärmedämmung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere zwischen einem Gebäude (A) und einem vorkragendem Außenteil (B), bestehend aus einem zwischen den beiden Bauteilen anzuordnenden Isolierkörper (2) und aus Bewehrungselementen in Form von zumindest stabförmigen Zugbewehrungselementen (3), die im eingebauten Zustand des Bauelementes (10) im Wesentlichen horizontal und quer zur im wesentlichen horizontalen Längserstreckung des Isolierkörpers durch diesen hindurchverlaufen und jeweils in horizontaler Richtung gegenüber dem Isolierkörpers vorstehen und hierbei an eines der beiden vorzugsweise aus Beton bestehenden Bauteile anschließbar sind, wobei die Zugbewehrungselemente (3) zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoffmaterial bestehen, wobei die Zugbewehrungselemente (3) dadurch als mehrteilige Kompositelemente ausgebildet sind, wobei sie zumindest im Bereich des Isolierkörpers (2) einen Mittelstababschnitt (3a) aus faserverstärktem Kunststoffmaterial und in einem Bereich außerhalb des Isolierkörpers (2) einen separaten Verankerungsstababschnitt (3b) aufweisen mit zumindest teilweise vom Mittelstababschnitt (3a) abweichenden geometrischen und/oder Materialeigenschaften, wobei der Verankerungsstababschnitt (3b) und der Mittelstababschnitt (3a) im Wesentlichen zueinander fluchtend angeordnet und zumindest mittelbar aneinander festgelegt sind, wobei der Verankerungsstababschnitt (3b) zur Festlegung am Mittelstababschnitt (3a) mit einem Innenverankerungselement (9) zusammenwirkt, das in einen radialen Innenbereich des Mittelstababschnitts eingreift und sich dort über einen Innenverankerungsbereich (3v) in Axialrichtung erstreckt, wobei der Mittelstababschnitt einen Radialabstützungsbereich (16) aufweist und wobei sich Innenverankerungsbereich (3v) und Radialabstützungsbereich (16) zumindest teilweise radial überlappen, wobei der Mittelstababschnitt (3a) zumindest im Bereich zwischen dem Isolierkörper (2) und seinem freien Ende (7) auf seiner radialen Außenseite im Wesentlichen glattwandig ausgebildet ist und wobei der Radialabstützungsbereich (16) nur im gegenüber dem Isolierkörper (2) vorstehenden Axialabschnitt des Mittelstababschnitts (3a) angeordnet ist und wobei der Radialabstützungsbereich (16) etwas beabstandet vom Isolierkörper angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialabstützungsbereich (16) sich zumindest teilweise in Umfangsrichtung des Mittelstababschnitts (3a) erstreckende Fasern (3f) aufweist und dass sich diese in Umfangsrichtung erstreckenden Fasern des Radialabstützungsbereichs nicht bis in den Axialbereich des Isolierkörpers hinein erstrecken.
- Bauelement zur Wärmedämmung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass Innenverankerungsbereich (3v) und Radialabstützungsbereich (16) zumindest teilweise im selben Axialabschnitt des Mittelstababschnitts angeordnet sind. - Bauelement zur Wärmedämmung nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich Innenverankerungsbereich (3v) und/oder Radialabstützungsbereich (16) bis zum freien Ende (7) des Mittelstababschnitts (3a) erstrecken, an dem der Mittelstababschnitt (3a) am Verankerungsstababschnitt (3b) festgelegt ist. - Bauelement zur Wärmedämmung nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Radialabstützungsbereich (16) im radialen Außenbereich (3u) des Mittelstababschnitts (3a) angeordnet ist. - Bauelement zur Wärmedämmung nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die sich im Radialabstützungsbereich (16) zumindest teilweise in Umfangsrichtung des Mittelstababschnitts (3a) erstreckenden Fasern (3fu) Glasfasern sind. - Bauelement zur Wärmedämmung nach zumindest Anspruch 1 oder Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mittelstababschnitt (3a) an seinen beiden freien Enden (7) einen Verankerungsstababschnitt (3b) aufweist. - Bauelement zur Wärmedämmung nach zumindest Anspruch 1 oder Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der stabförmige Mittelstababschnitt (3a) aus einem Voll- und/oder Rohrmaterial und/oder dass der stabförmige Mittelstababschnitt (3a) aus glasfaserfaserverstärktem Kunststoffmaterial besteht. - Bauelement zur Wärmedämmung nach zumindest Anspruch 1 oder Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verankerungsstababschnitt (3b) aus Stahl, insbesondere Betonstahl und/oder aus faserverstärktem, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial besteht. - Bauelement zur Wärmedämmung nach zumindest Anspruch 1 oder Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Innenverankerungselement (9) im Mittelstababschnitt (3a) in formschlüssiger, kraftschlüssiger und/oder stoffschlüssiger Weise und insbesondere über eine Klebverbindung und/oder Schraubverbindung festgelegt ist und/oder dass das Innenverankerungselement (9) in den Mittelstababschnitt (3a) eingeformt und insbesondere einlaminiert ist. - Bauelement zur Wärmedämmung nach zumindest Anspruch 1 oder Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Innenverankerungselement (9) in formschlüssiger, kraftschlüssiger und/oder stoffschlüssiger Weise und insbesondere über eine Schweißverbindung am Verankerungsstababschnitt (3b) festgelegt ist und/oder dass das Innenverankerungselement (9) an den Verankerungsstababschnitt (3b) einstückig angeformt ist und/oder Teil des Verankerungsstababschnitts (3b) ist. - Bauelement zur Wärmedämmung nach zumindest Anspruch 1 oder Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Innenverankerungselement (9) über eine axiale Länge (L5) in den radialen Innenbereich des Mittelstababschnitts eingreift, die zumindest 4-mal und insbesondere zumindest 5-mal so groß ist wie der Durchmesser (dM) des Mittelstababschnitts (3a). - Bauelement zur Wärmedämmung nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das ringförmige Radialabstützungselement eine Länge (L4) in Axialrichtung aufweist, die zumindest 1,5-mal und insbesondere zumindest 2-mal so groß ist wie der Durchmesser (dM) des Mittelstababschnitts (3a). - Bauelement zur Wärmedämmung nach zumindest Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Radialabstützungsbereich (16) mit sich zumindest teilweise in Umfangsrichtung des Mittelstababschnitts (3a) erstreckenden Fasern (3fu) eine Länge (L2) in horizontaler Richtung aufweist, die zumindest 1,5-mal und insbesondere zumindest 2-mal und höchstens 15-mal und insbesondere höchstens 12-mal so groß ist wie der Durchmesser (dv) des Verankerungsabschnitts (3b). - Bauelement zur Wärmedämmung nach zumindest Anspruch 1 oder Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bauelement zur Wärmedämmung (1) zusätzlich zu den Zugbewehrungselementen (3) Druckelemente (5) und/oder Querkraftelemente (4) aufweist.
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