AT306314B - Einrichtung zum Verstärken der Tragfähigkeit eines in ein bestehendes Bauwerk eingebauten Trägers - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verstärken der Tragfähigkeit eines in ein bestehendes Bauwerk eingebauten Trägers. Bei Gebäuden, Brücken, Hochbahnen u. dgl. sind   häufig   Träger vorgesehen, an zwei Stellen, die in dem durch den Träger überspannten Abstand voneinander liegen, entfernt sind, gestützt werden, um bestimmte Lasten zu tragen. Typischerweise tragen solche Träger die Betondecken in einem Bauwerk. 



   Es kommt häufig vor, dass die Träger nachträglich verstärkt werden müssen, damit sie Lasten tragen können, die grösser sind als jene für die sie ursprünglich bestimmt worden sind, oder um die Lasten anders als ursprünglich vorgesehen zu verteilen. Ein bekanntes Verfahren zum Vergrössern der Tragfähigkeit besteht darin, mit dem Träger Stahlplatten, Winkeleisen   od. dgl.   an dessen oberen und unteren Flansch zu vernieten oder zu verschrauben oder zu verschweissen. Falls die Last direkt auf dem oberem Flansch aufliegt, muss dabei die darauf lastende Konstruktion abgetragen oder angehoben werden. In manchen Fällen ist genügend Raum vorhanden, um ein   Profileisen,   wenn auch unter Schwierigkeiten, am unteren Flansch zu befestigen.

   Wenn der Träger durch das Tragen der Last verformt und gespannt worden ist, ist es häufig nötig, den Träger an einer oder mehreren Stellen aufzubocken, um ihn von den Belastungsspannungen zu befreien, bevor der Verstärkungsteil am oberen oder unteren Flansch befestigt wird. Jene Teile der Konstruktion, die entfernt worden sind, um Zugang zum Träger zu schaffen, müssen dann mit beträchtlichen Kosten wiederhergestellt werden. 



   Durch die Erfindung soll eine Möglichkeit geschaffen werden, die Tragfähigkeit eines Trägers oder ähnliche lasttragende Bauelemente zu verstärken, ohne dazu seine Querschnittsfläche zu vergrössern und dazu die Flansche zu verstärken. 



   Ferner soll die Erfindung es ermöglichen, die Belastung eines Trägers vergrössern zu können, ohne dazu darüberliegende Bauwerksteile abzutragen und ohne den Träger zwecks Befreiung von Belastungsspannungen aufzubocken. 



   Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass neben dem Träger ein sich vorzugsweise über dessen gesamte Länge erstreckender Druckstab angeordnet ist, der an mehreren Stellen auf seitlichen Vorsprüngen des Trägers ruht und unabhängig vom Träger in Längsrichtung zusammendrückbar gelagert ist, und dass die Enden eines biegsamen und nach unten durchgebogenen Zugglieds, das an wenigstens einer zwischen seinen Enden befindlichen Stelle am Träger angreift, unter Spannung an den Enden des Druckstabes befestigt sind, wobei die Angriffsstellen zur Übertragung einer der Belastung des Trägers entgegenwirkenden, als Folge der im Zugglied bestehenden Spannung auftretenden und als Folge der Durchbiegung des Zugglieds nach oben gerichteten Kraft eingerichtet sind.

   Zweckmässig wird dabei das Zugglied neben dem Steg des Trägers entlang von Widerlagern polygonartig gespannt, die einer vieleckigen Linie folgen. 



   Die Erfindung läuft darauf hinaus, die die Biegespannungen verursachende Ruhelast wenigstens teilweise durch die dem Träger durch das Zugglied erteilten Gegenkräfte auszugleichen. Da die Ruhelast durch diese nach oben gerichtete Kraft zumindest zum Teil aufgehoben wird, können neue zusätzliche Ruhe- oder Bewegungslasten ohne Vergrösserung der tragenden Querschnittsfläche auf den Träger aufgebracht werden. 



   Der hier verwendete   Ausdruck "Träger" umfasst   alle durch   Walzprofle   und daraus zusammengesetzte Träger oder aus zusammengesetzten Trägern bestehende Bauelemente aus Metall oder andern elastischen Werkstoffen. Bei einem Gitterträger sind die den oberen und unteren Gurt verspannenden Ausfachungen dem Steg des einfachen Trägers gleichzusetzen. Die Erfindung kann auch auf Bauteile angewendet werden, die nach Anbringen des Zuggliedes und des Druckgliedes in Beton eingebettet werden können, und bei schon eingebetteten Bauteilen, sofern das Zugglied an einer ihrer Flanken befestigt werden kann. 



   Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen. 



   Es zeigen Fig. l eine Seitenansicht eines erfindungsgemäss verstärkten Trägers, Fig. 2 in vergrössertem Massstab einen Endabschnitt der Verspannungseinheit nach Fig. l, die Fig. 3 und 4 Schnitte nach Linie III bzw. IV-IV gemäss Fig. l, Fig. 5 eine Seitenansicht ähnlich der Fig. l einer andern Ausführungsform der Erfindung, Fig. 6 einen Schnitt der Linie VI-VI in Fig. 5, die Fig. 7, 8 und 9 Seitenansichten weiterer Ausführungsformen und   Fig. 10   eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung. 



     Fig. 10   zeigt einen   I-Träger   mit einem unteren und einem oberen Flansch, der   bei--S'und S"--in   der Nähe seiner Enden unterstützt wird. Wenn eine   Last--L-auf   diesen Träger aufgebracht wird, drückt neben dem Eigengewicht des Trägers (durch einen   Pfeil--W-bezeichnet)   auch die Last-L-nach unten auf die Stützen-S'und S"-.

   Wenn gemäss der Erfindung die ganze oder ein Teil der auf dem Träger im Bereich der Last--L-ruhenden Belastung ausgeglichen werden soll, wird ein Zugglied--T--zwischen den die Kräfte übertragenden   Punkten--P'und P"--gespannt,   die vorzugsweise genau über den   Stützen--S'und S"--   liegen, um die nach unten wirkende Kraftkomponente, die von der Sehne--T--aufgenommen wird, wie durch die   Pfeile--F'und F"--dargestellt,   direkt auf die Stützen zu übertragen. Das aus einem Spannkabel bestehende Zugglied wird an seinem   Scheitelpunkt-V--mit   später beschriebenen und durch einen Stift 
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 den nach unten gerichteten Kräften entgegen.

   Die Axialdruckkomponenten--C'und C"--des Spannkabels werden von einem für diesen Zweck vorgesehenen Druckstab--M--aufgenommen, das frei und unabhängig vom Träger ist, so dass sie nicht auf den   Träger--I--übertragen   werden. Die auf die Sehne--T--wirkende 

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 Spannung wird durch   Pfeile-T'und T"-bezeichnet.   Der   Druckstab-M-ist   gleitbar angeordnet und wird nur zur Verhinderung des Verbiegens am Träger gehalten. Zur Übertragung der nach unten wirkenden Kräfte --F' und F"-- auf die   Stützen--S'und S"--sind   am Träger Versteifungen vorgesehen, die später beschriebene Kraftübertragungsteile bilden.

   Diese Versteifungen können durch die vorhandenen Versteifungen bekannter Träger oder durch für diesen Zweck vorgesehene Platten oder Winkeleisen gebildet werden und diese Versteifungsteile können in den Bereichen, durch die die   Sehne--T--läuft,   verstärkt werden. 



   Die Fig. l bis 4 zeigen   Stahlträger--l-der   auf Stützen --11 und 12-- ruht und eine Ruhelast in Form einer   Betondecke-10-trägt.   



   Der   Träger--l--besitzt   ein I-Profil mit einem   Steg--13--und Flansche--14   und 15--. Die 
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Versteifungen-16-verspannt,12-einen kleineren Abstand als von seinem eigenen Mittelpunkt. Der Druckstab ist gemäss der Fig. 2 und 3 ein nach unten offenes Winkelprofil und ist mit den Enden des hier als Spannkabel ausgeführten   Zugglieds--2--   durch Schraubmuttern --4-- über abgeschrägte Unterlagskörper --4'-- verbunden. Wenn das Zugglied --2-- gespannt wird, wirken auf den Druckstab --3-- Axialdruckkräfte. Dieser Druck wird, abgesehen von vernachlässigbaren Reibungskräften, nicht auf den Träger --1-- übertragen, da der Druckstab --3-- längs des Trägers frei beweglich ist.

   Das   Zugglied --2-- und   der   Druckstab --3-- werden   von seitlichen Vorsprüngen --5-- des Trägers --1-- gehalten, die ähnlich oder gleich den die Flansche verspannenden   Versteifungen--16--sind.   Die   Vorsprünge --5-- lagern   den Druckstab frei verschiebbar. Andere Vorsprünge --6-- umgreifen das Zugglied --2-- von oben und dienen zur Übertragung der nach oben gerichteten Kraftkomponente des Zugglieds auf den   Träger--l--an   den Eckpunkten eines Vielecks ; diese Eckpunkte sind die   Vorsprünge --6-- und   die Muttern-4--.

   Gemäss   Fig. 4 sind Querträger-7-,   die vom Träger --1-- abstehen, mit Ansätzen --7'-- versehen, die öffnungen zur Führung des Druckstabes   --3-- und   des Zugglieds--2--aufweisen. 
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 diese Öffnungen umgebende Bereich mit Platten, Winkeleisen od. dgl. verstärkt werden. Fig. 4 zeigt, dass der Druckstab --3-- entlang von vorspringenden Verbindungswinkeln --8-- befestigt werden kann, während in der Anordnung gemäss Fig. 3 die Vorsprünge --5-- diesem Zweck dienen. 



   Die Anlagepunkte zwischen dem   Zugglied --2-- und   dem   Träger-l-folgen   einem Polygonzug, der im wesentlichen mit der Momentenlinie des Trägers unter der Ruhelast übereinstimmt. Dadurch wird durch das Zugglied --2-- die Last ziemlich gleichmässig über den Träger verteilt, selbst wenn ursprünglich die Spannungsverteilung ungleichmässig war. Falls Querträger nicht vorhanden sind, können Verstärkungs- 
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 werden. 



   Zum Spannen des Zugglieds --2-- und zum Verankern der Enden am Druckglied dienen   z. B.   



  Hydraulikzylinder, die das Kabel genügend spannen, wodurch der Träger --1-- unter der Ruhelast im wesentlichen eben oder sogar leicht nach oben gewölbt gehalten wird, ohne ihn einem Druck in Längsrichtung zu unterwerfen. Der   Druckstab--3-kann   nach dem Spannen in den Punkten, in denen er gehalten wird, durch Verschweissen am Träger befestigt werden, was nichts an der Tatsache ändert, dass die axiale Spannung vom Druckstab aufgenommen wird. 



   Gemäss den Fig. 5 und 6 ist der   Träger-la-ein   Gitterträger, dessen Flansche Verstärkungsplatten   - 18   bzw. 19-- tragen. Fachwerksstreben --8a-- tragen Vorsprünge --5a, 6a--, die von einem Druckstab 
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 teilweise gemäss den Fig. l bis 4 beschaffen sein oder die   Bauteile--2a   und 3a-- können die Versteifungen in Ausnehmungen durchsetzen, deren Ränder nicht verstärkt sind, vgl. Fig. 6 links. 



   Fig. 7 zeigt einen   Träger--lb--,   der auf Endstützen --11,12-- und einer   Mittelstütze--20--ruht.   



  Ein   Spannkabel-2b-folgt   der Momentenlinie als Polygonzug und greift nur mit seinen Enden an einem   Druckstab --3b-- an,   während es in den Eckpunkten des Polygons am Träger verankert ist. 



   In der Anordnung gemäss Fig. 8 ragt ein   Träger--lc--über   die Stützen --11 und 12--hinaus, während sich das Kabel ebenfalls über diese Stützen hinaus erstreckt. Zum Unterschied von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen erstreckt sich in dieser Ausführungsform ein Druckstab --3c-- unterhalb des dazugehörigen   Zugglieds--2c--.   



   Fig. 9 zeigt, wie man eine Verstärkungseinrichtung nach der Erfindung in eine Vielzahl von Zuggliedern --2d, 2d', 2d"--mit entsprechenden   Druckgliedern--3d,   3d', 3d"-- unterteilen kann, die alle von einem 
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Claims (1)

1. 2d"--begrenzenPATENTANSPRÜCHE : 1. Einrichtung zum Verstärken der Tragfähigkeit eines in ein bestehendes Bauwerk eingebauten Trägers, EMI3.1 Länge erstreckender Druckstab (3) angeordnet ist, der an mehreren Stellen auf seitlichen Vorsprüngen (5) des Trägers (1) ruht und unabhängig vom Träger in Längsrichtung zusammendrückbar gelagert ist, und dass die Enden eines biegsamen und nach unten durchgebogenen Zugglieds (2), das an wenigstens einer zwischen seinen Enden befindlichen Stelle am Träger (1) angreift, unter Spannung an den Enden des Druckstabes (3) befestigt sind, wobei die Angriffsstellen zur übertragung einer der Belastung des Trägers entgegenwirkenden, als Folge der im Zugglied bestehenden Spannung auftretenden und als Folge der Durchbiegung des Zugglieds nach oben gerichteten Kraft eingerichtet sind.

   EMI3.2 Führungsöffnungen versehenen Vorsprünge (5) des Trägers (1) Versteifungsplatten sind, die starr mit dem Steg (13) und mit wenigstens einem Gurt des Trägers verbunden sind. EMI3.3 Druckstab (3) und das Zugglied (2) innerhalb des durch Ober- und Untergurt (14,15) des Trägers (1) begrenzten Raumes angeordnet sind. EMI3.4 der Berührungspunkte vom Zugglied (2) dem Träger (1) von einer durch die Endpunkte des Zugglieds gelegten Linie dem auf dem Träger an den genannten Berührungspunkten wirkenden Moment angenähert proportional sind.