Verbundbauwerk, bei dem Träger aus Stahl und Teile aus Stahlbeton zusammenwirken, und Verfahren zu seiner Herstellung. Die Erfindung betrifft ein Verbundbau werk, bei welchem Träger aus Stahl und Teile aus Stahlbeton zusammenwirken, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Verbundbauwerkes.
Man kennt bereits Brücken, bei welchen mit den Blechen des als Hohlkörper ausge bildeten Stahlträgers eine Stahlbetonplatte für die Fahrbahn durch Verdübelung fest verbunden ist, so dass die Fahrbahn-Stahl betonplatte zu einem Teil des Stahlträgers wird und infolgedessen bei positiven Biegungs- mnomenten des Trägers auf Druck und bei negativen Biegungsmomenten desselben auf Zug beansprucht wird. Positive Momente, auch Feldmomente genannt, entstehen über denn Feldern, während negative Momente, auch Stützmomente genannt, über den Stützen entstehen.
Zu diesen Beanspruchungen der Fahrbahnplatte als Druck- oder Zugplatte treten noch die örtlichen, Plattenmomente aus der Verkehrslast und vor allem auch die Be anspruchungen durch das Schwinden und Kriechen des Betons. Die Mitwirkung der Stahlbetonfahrbahnplatte bei der Aufnahme der Biegungsmomente der Stahlbalken und vor allem der unbedingt notwendige Korro sionsschutz der unter der Fahrbahnplatte lie genden Stahlkonstruktion sind jedoch nur so lange gewährleistet, als die Stahlbetonplatte frei von Haarrissen bleibt.
Besonders gefährdet ist die Stahlbeton platte an den Stellen der Hauptträger, an welchen zu den Zugspannungen aus dem Schwinden und den Beanspruchungen durch örtliche Lasten noch die Zugspannungen aus den Biegungsmomenten der Haupttragkon struktion hinzukommen.
Auf Grund dieser Erkenntnis hat man bei der bekannten Brücke nach der Ausrüstung eine Vorbelastung durch Fahrzeuge vorgenommen und damit in der Nähe der Stützen an der Oberseite künstlich Zugspannungen erzeugt, so dass noch der Be tonierung der Platte und; Entfernung der Belastungen in dein Bereich :der .Stützen in der Platte Druckvorspannungen entstanden, durch welche die erwähnten Zugspannungen überlagert wurden.
Dieser Verbesserung in dem Bereich der Stützen steht nun aber eine Verschlechterung des Spannungszustandes in den Feldmitten gegenüber, Tatsächlich ist 'die Platte in dem Bereich der gesamten Brückenlänge durch Haarrisse gefährdet, wobei naturgemäss an dem Stützen querschnitt besonders -ungünstige Verhältnisse herrschen. Entlastet man die Stützenquer- schnitte auf Kosten der Feldmitten, so wer den damit die Feldquerschnitte,
bei denen die Platte die vielleicht noch hätte aufnehmen können, so überlastet; dass dort mit Sicherheit Haarrisse auftreten, ohne dass damit die Gefahr für die .Stützenquer- schnitte beseitigt ist.
Mit, Hilfe dieser bekannten Vorspann methode, :die nur eine Umlagerung der Span nungen bedingt, gelingt es somit nicht, das Auftreten von Haarrissen in der Stahlbeton fahrbahnplatte wirksam zu vermeiden und damit einen ausreichenden Korrosionsschutz der Stahlträger über die gesamte Brücken länge sicherzustellen.
Die Erfindung bezweckt nun, die vorste hend geschilderten Nachteile hinsichtlich des Auftretens von Haarrissen zu vermeiden, da bei jedoch die Stahlträger wirtschaftlich aus zunutzen und darüber hinaus noch eine Er sparnis an Stahl zu erzielen.
Dieses Ziel kann mach der Erfindung da durch erreicht werden, dass in der Konstruk tionshöhe des Stahlträgers Seile angeordnet sind, die derart vorgespannt sind, dass der Stahlträger von Zugspannungen nur teilweise entlastet ist.
Bei Verbundkonstruktionen mit durch laufenden 'Stahlträgern sind die Stahlbeton bauteile vorzugsweise in dem Bereich der negativen Stützmomente, in dem die Zugspan nungen der Stahlbetonbauteile durch die durch die Vorspannung der Seile erzeugten Druckspannungen nicht überlagert sind, auf den Stahlträgern beweglich gelagert und nur indem Bereich der positiven Feldmomente, in dem die Zugspannungen der Stahlbetonbau teile durch die durch die Vorspannung der Seile erzeugten Druckspannungen überlagert sind, mit den Stahlträgern gekoppelt.
In der folgenden Beschreibung sind Aus führungsbeispiele eines Verbundbauwerkes nach der Erfindung und ein Verfahren zum Herstellen dieses Verbundbauwerkes an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Fig.1 zeigt im Längsschnitt. eine aus ge koppelten Verbundträgern aus Stahl und Stahlbeton bestehende Balkenbrücke.
Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Brücke nach Fig. 1.
Fig. 3 stellt einen Querschnitt einer vor gespannten Brücke dar, deren 'Stege eben falls in Stahlbeton ausgeführt sind.
Fig. 4 stellt einen Längsschnitt einer Brücke mit gewölbeartigem Stählbetonträger und Vorspannung durch gerade Seile dar.
Fig.5 zeigt im Längsschnitt eine über mehrere Stützen durchlaufende Balkenbrücke. Fig. 6 zeigt im Querschnitt und Fig. 7 im Längsschnitt ein Schalendach. In sämtlichen Figuren sind mit 1 die Stahlträger, mit 2 die mit diesen zu Verbund trägern gekoppelten Stahlbetonteile, mit 3 die Vorspannseile und mit 4 die Enden be zeichnet, an denen die Seile am Verbundträger verankert sind. Die Stahlträger 1 werden zweckmässig als Hohlkörper ausgeführt und die Vorspannseile 3 bestehen aus hochwerti gem Stahl.
Wie die Fig.1 und 2 an einer über zwei Stützen sich erstreckenden Balkenbrüeke er kennen lassen, sind mehrere Seile 3 gruppen weise in der Konstruktionshöhe des Stahl trägers angeordnet und an den Enden 4 des Verbundträgers verankert. Von dort aus wer den sie kurz vor Inbetriebnahme der Brücke mittels hydraulischer Pressen in Spannung gesetzt, wobei sie den gekoppelten Verbund träger vorspannen, um in der Betondruck- platte 2 auf der gesamten Brückenlänge eine möglichst gleichmüssige Drudkvorspannung hervorzurufen.
Da diese Vorspannung erst in einem Zeitpunkt vorgenommen wird, in dem der Beton Kriechwirkungen nur noch in beschränktem Umfang unterworfen ist, las sen sieh damit die gewünschten Druckvor- spannungen im Beton leicht erzielen. Um ein ungehindertes Bewegen der Seile 3 bei der Anspannung zu ermöglichen, werden diese ge genüber den Querwänden des Stahlträgers 1 mit Hilfe von Rollen oder Pendeln beweglieh gelagert.
Während bei den bekannten ausschliesslich aus Stahlbeton hergestellten vorgespannten Balkenbrücken der Seilquerschnitt und die Grösse der Vorspannung so bemessen werden, dass bei Eigengewichtsbelastung in:
dem Be tonquerschnitt auf der gesamten Querschnitts höhe nnzr Druckspannungen auftreten, durch welche die Biegezugspannungen aus Verkehr überdeckt werden, wird diese Vorspanntmg bei Stahlbrücken mit gekoppelter Stahlbeton druckplatte nicht so weit. getrieben, weil sonst eine wirtschaftliche Ausnutzung des Stahls nieht erzielt. würde. Die Spannung der Seile und ihr Querschnitt werden hierbei so bemes sen, dass die Stahlträger 1 nur teilweise ent lastet werden und auf der Unterseite der Stahlträger noch hohe Zugspannungen ver bleiben.
Durch die Anordnung der Vorspannseile 3 kann der Querschnitt des Stahlträgers 1 in der Zugzone wesentlich leichter gehalten und dadurch an Stahl gespart, werden.
Um die Festigkeit des Betons der Stahl betondruckplatte 2zu erhöhen und auch auf diese Weise das Auftreten von Haarrissen zu vermeiden, wird die Querdehnung der Betonplatte 2, wie in Fig.2 dargestellt ist, durch eine über ihre ganze Unterseite sich erstreckende Platte 5 und durch mit dieser ver bundene kräftige Randeinfassungen 6 verhin dert. Hierdurch wird eine Betonfestigkeit er zielt, die zwischen der Prismenfestigkeit und der dieser gegenüber höheren Würfelfestigkeit liegt. Diese Verhinderung der Querdehnung hat ausserdem den Vorteil, dass in der Quer richtung die Zugspannung aus der Schwin dung durch Druckspannungen überlagert wird.
Man kann entsprechend der Fig. 3 einen Teil der Stege auch in Stahlbeton ausführen, jedoch kommt diese Ausführungsart nur bei weniger schlanken Trägern in Frage, weil in folge der nicht vorhandenen obern Stahl platte die Betonspannungen höher werden und anderseits weil wegen der nicht behin derten Querdehnung die Prismenfestigkeit ge ringer ist als bei einer Ausführung nach Fig. 2.
Bei freiaufliegenden, gekoppelten Ver bundträgern aus Stahl und Stahlbeton ist die in Fig. 4 dargestellte Lösung, bei welcher die Seile 3 gerade durchgespannt wer den können, besonders vorteilhaft. An Stelle der hängewerkartigen Zuganker tritt jetzt eine gewölbeartig angeordnete Stahlbetondruck platte. Damit sind allerdings an den Auf lagern zusätzliehe Stahlbetonmassen erforder lieh, die aber wegen ihres geringen Hebel armes die Biegungsmomente nur geringfügig beeinflussen, In Fig. 5 wird eine durchlaufende Brücke, und zwar eine Strassenbrücke, gezeigt. Die Seitenöffnungen sind im Verhältnis zu der Hauptspannweite klein angenommen, so dass in den Seitenöffnungen im wesentlichen nega tive Momente entstehen.
In der Nähe der Pfeiler und in den Seitenöffnungen treten an der Oberseite der Stahlträger starke Zugspan nungen auf. In demn Bereich der negativen Stützmomente, in dem die Zugspannungen der Stahlbetonplatte durch die durch die Vor spannung der Seile 3 erzeugten Druckspan nungen nicht überlagert sind, ist die Stahl betonfahrbahnplatte beweglich auf den Stahl trägern gelagert. Damit wird die Fahrbahn in diesem Bereich schwerer, weil unter der Platte eine Isolierung mit einer Betonschutz schicht vorgesehen werden muss Dieses Mehr gewicht ist aber, wie schon erwähnt, nur von ganz geringem Einfluss auf die Biegungs- momente aus Eigengewicht.
Um an Stahl zu sparen und zugleich zwecks Vergrösserung der Trägheitsmomente an den Stützen, wird die untere Stahlplatte des Hohlträgers im Bereich a der negativen Momente durch eine Beton platte verstärkt, deren Dicke nach den Stützen hin zunimmt.
Der Arbeitsvorgang ist nun folgender: Zunächst werden die Seitenöffnungen mit einer gewissen Auskragung der Träger in die Mittelöffnung montiert, und schon in dieseln frühen Zeitpunkt wird,die untere Stahlbeton druckplatte 2 betoniert. Zweckmässig können wenigstens in der Seitenöffnung auch schon die beweglich aufgelagerten Betonfahrbahn platten hergestellt werden. Nach vollendeter Montage der Mittelöffnung- und Betonierung der gekoppelten Fahrbahnplatte ist die Brücke fertig zum Ausrüsten.
In diesem Zu stand ergeben sich nur geringe Feldmomente, weil an den Stützen infolge der vorhandenen Betondruckplatten grosse Trägheitslnomente im Vergleich zu dem Scheitel vorhanden sind. Nach weiterer Erhärtung der gekoppelten. Fahrbahnplatte werden nun :die- durchge henden Seile 3 stufenweise in Vorspan- nun.g gesetzt und damit. in der gekoppelten Fahrbahnplatte j)rttekspannungen erzeugt.
Zugleich steigen auch die Druckspannungen in den untern Betondruckplatten im Bereich der negativere Momente an.
In dem Bereich der positiven Feldmomente, in dem die Zugspanungen der Stahlbeton platte durch die durch die Vorspannung der Seile 3 erzeugten Druckspannungen über lagert sind, ist die Stahlbetonfahrbahnplatte mit den Stahlträgern 1 gekoppelt. Hierdurch ergibt sich eine sehr leichte Fahrbahn, da die Isolierung und deren Schutzsehicht wegfallen. Damit werden auch die statisch bestimmten Gesamtmomente kleiner und infolge der sta tischen Mitwirkung der Fahrbahnplatte sinkt der Stahlverbrauch.
Bei grösseren Seitenöffnungen gegenüber Fig. 5 ergeben sich auch für die Seitenöff nungen grössere Bereiche positiver Momente, in denen die obern Fahrbahnplatten mit den Stahlträgern gekoppelt werden können.
In dem Stützenbereich und in den kurzen Seitenöffnungen werden die untern Stahlplat ten des Hohlkörpers 1 mit den kräftigen Stahlbetondruckplatten 2 gekoppelt. Dieses vermehrte Gewicht hat auf die Gesamtmo mente nur einen geringen Einfluss. Die Beton druckplatten gestatten es aber, die Stahlquer schnitte erheblich zu vermindern.
Eine weitere Verminderung des Stahlver brauches ergibt sich durch Vorspannung mit tels hochwertiger Seile, die in Bruchzustand eine Spannung von etwa 10 000 kg/cm2 be sitzen, während die Bleche aus Stahl 52 nur mit Spannungen von @s = 3600 kg/em2 ar beiten. Mit dieser Stahlersparnis ist aber zu gleich auch eine Verminderung des Eigen gewichtes verbunden.
Die Stahlbleche, die mit darüberliegenden Stahlbetonplatten gekoppelt sind, sind durch Beulung nicht gefährdet. Hierdurch ergibt sich eine weitere Einsparung von Stahl.
Da diese gekoppelten Systeme von Balken brücken eine sehr grosse Steifigkeit besitzen, lassen sich damit sehr schlanke Brücken her stellen. Bei frei aufliegenden Eisenbahn brücken sind Schlankheitsverhältnisse llh (Länge zur Höhe) von 16 bis 18, bei Strassen brücken von 2,5 bis 30 möglich. Bei durch- laufenden Balkenbrücken sind die Schlank heitsverhältnisse entsprechend grösser.
Die Kopplung der Stahlbetondruckplatten mit den Blechender Stahlhohlträger erfolgt. durch aufgeschweisste leichte Profile, durch angeschweisste Rundeisen und durch vorge spannte Schraubenbolzen, durch welche an dem Übergang vom Beton zum Stahl ein Nor maldruck und damit eine erhöhte Reibung erzeugt wird. Wenn man zweckmässig die Stahlträger aus Blechen in Form von Hohl kästen herstellt, sind die Haftspannungen an den Übergängen so gering, dass sie bei Be rücksichtigung der oben angegebenen Siche rungen mit Sicherheit aufgenommen werden können.
Das im vorhergehenden beschriebene Ver fahren lässt sich auch in vorteilhafter Weise bei echten Hängebrücken anwenden. Zwar treten in den Versteifungsträgern der Hänge brücken sowohl positive als auch negative Mo mente auf, wobei aber die positiven Momente ihrer Grösse nach überwiegen. Um die Grösse der Vorspannkräfte, die durch zusätzliche Seile erzeugt werden und mit denen die ge koppelte Betonfahrbahnplatte unter Druck gesetzt wird, einzuschränken,. muss der Eigen wert der Hängebrücken niedrig gewählt. wer den.
Bei kleinen Eigenweiten sind die oben angegebenen Momente verhältnismässig gering, so dass unter Berücksichtigung der Vorspan- nung auch bei ungünstigster Verkehrslast- stellung die l'ahrbahnplatte frei von Zugspan nungen bleibt.
Durch die beschriebene Konstruktionsart lassen sich Hängebrücken mit ausserordent licher Schlankheit. herstellen. Die notwendige Steifigkeit erreicht man in einfacher Weise, indem man den Pfeil der Brücke im Verhält nis zur Spannweite gering wählt und damit einen vergrösserten Horizontalschub erzeugt. Durch einen flachen Pfeil erhält man zu glei cher Zeit eine in ästhetischer Beziehung sehr zusagende Brückenform.
Die gleichen Vorteile, die sich durch die gopphmg von -Stahlbetondruekplatten mit Stahlträgern bei Balkenbrücken erreichen lassen, ergeben sich auch für die räumlich wirkenden Schalenträger, wenn man die nach Zylinderflächen geformten Stahlbetonschalen mit Stegen ans Stahl koppelt und die damit geschaffenen Verbundkonstruktionen durch hoehwertige Seile vorspannt.
In Fig. 6 und 7 ist ein derartiger Schalen träger dargestellt. An den Kämpfern der Stahlbeton-Schalengewölbe 1 werden diese mit Stahlträgern 2 gekoppelt und die Stahlträ ger werden durch hochwertige Seile 3, die an den Balkenenden 4 mittels Stahlplatten ver ankert sind, mit. Hilfe von hydraulischen Pressen vorgespannt. Zu den schon bei den Brückenbauten erwähnten Vorteilen tritt hier als besonders grosser Vorzug noch die Tat- saehe, dass bei dieser Verbundkonstruktion die Einrüstung ganz erheblich verbilligt wird, wie der nachstehend beschriebene Arbeits vorgang zeigt.
Es werden zunächst die Stahlträger 2 mit Hilfe von zwei oder drei Unterstützungs böcken montiert. Um Kipperscheinungen zu vermeiden, werden jeweils benachbarte Träger durch leichte Konstruktionen gegeneinander abgesteift. Diese Verbände können nun, auch für die Einrüstung der Schalen benutzt wer den, wobei die hohen und damit teuren Lehr- gerüste unterhalb der Stahlträger wegfallen.
Diese Verbundschalen sind besonders für grosse Trägerspannweiten vorteilhaft, bei denen in Richtung der Trägerspannweite auf den Stahlträgern Krane laufen. Durch diese Kombination der Stahlbetonschalen mit vor gespannten Stahlträgern lassen sich die Spannweiten derartiger Schalenträger bei sehr geringen Durchbiegungen um mehr als 50 % steigern. Die gewölbten Stahlbetonschalen sind lediglich längs ihrer ebenen Begren zungsflächen auf durch Seile vorgespannten Stahlstegen gelagert und mit diesen gekoppelt.
Composite structure in which steel beams and parts made of reinforced concrete interact and process for its manufacture. The invention relates to a composite structure in which beams made of steel and parts made of reinforced concrete interact, and a method for producing such a composite structure.
Bridges are already known in which a reinforced concrete slab for the roadway is firmly connected to the sheet metal of the hollow steel girder by means of anchoring, so that the roadway reinforced concrete slab becomes part of the steel girder and, as a result, when the girder has positive bending moments Pressure and at negative bending moments of the same on train. Positive moments, also called field moments, arise over the fields, while negative moments, also called supporting moments, arise over the supports.
In addition to these stresses on the deck as a pressure or tension plate, there are also local plate moments from the traffic load and, above all, the stresses caused by the shrinkage and creep of the concrete. The involvement of the reinforced concrete slab in absorbing the bending moments of the steel beams and, above all, the absolutely necessary corrosion protection of the steel structure below the slab are only guaranteed as long as the reinforced concrete slab remains free of hairline cracks.
The reinforced concrete slab is particularly at risk at the points of the main girders where the tensile stresses from the bending moments of the main support structure are added to the tensile stresses from shrinkage and the stresses caused by local loads.
On the basis of this knowledge, after equipping the known bridge, a preload was carried out by vehicles and thus artificially tensile stresses were generated in the vicinity of the supports on the upper side, so that the slab and the Be toning; Removal of the loads in your area: the supports in the plate, compressive pre-stresses were created through which the tensile stresses mentioned were superimposed.
However, this improvement in the area of the supports is offset by a deterioration in the state of tension in the center of the field. In fact, the plate is endangered by hairline cracks in the area of the entire bridge length, with particularly unfavorable conditions naturally prevailing on the support cross-section. If the column cross-sections are relieved at the expense of the field centers, the field cross-sections,
where the record might still have been able to record, so overloaded; that hairline cracks will definitely occur there without eliminating the risk for the column cross-sections.
With the help of this well-known prestressing method: which only requires a rearrangement of the stresses, it is not possible to effectively avoid the occurrence of hairline cracks in the reinforced concrete deck and thus ensure adequate corrosion protection of the steel girders over the entire length of the bridge.
The aim of the invention is to avoid the disadvantages outlined above with regard to the occurrence of hairline cracks, since, however, the steel girders can be economically exploited and, moreover, a savings in steel can be achieved.
This goal can be achieved according to the invention that in the construction height of the steel girder ropes are arranged which are pretensioned in such a way that the steel girder is only partially relieved of tensile stresses.
In composite structures with steel girders running through, the reinforced concrete components are preferably movably mounted on the steel girders in the area of the negative supporting moments in which the tensile stresses of the reinforced concrete elements are not superimposed by the compressive stresses generated by the pretensioning of the cables and only in the area of the positive ones Field moments in which the tensile stresses of the reinforced concrete parts are superimposed by the compressive stresses generated by the pretensioning of the cables, coupled with the steel girders.
In the following description, exemplary embodiments of a composite structure according to the invention and a method for producing this composite structure are explained in more detail with reference to the drawing.
Fig.1 shows in longitudinal section. a girder bridge consisting of coupled composite girders made of steel and reinforced concrete.
FIG. 2 is a cross-section through the bridge of FIG. 1.
Fig. 3 shows a cross section of a pre-tensioned bridge whose 'webs are also made in reinforced concrete if.
Fig. 4 shows a longitudinal section of a bridge with a vault-like reinforced concrete beam and prestressing by straight cables.
FIG. 5 shows in a longitudinal section a girder bridge running through several supports. Fig. 6 shows in cross section and Fig. 7 in longitudinal section a shell roof. In all figures, 1, the steel girders, with 2 the reinforced concrete parts coupled to these composite girders, with 3 the prestressing cables and with 4 the ends be characterized, where the ropes are anchored to the composite girder. The steel girders 1 are expediently designed as a hollow body and the prestressing cables 3 are made of high-quality steel.
As FIGS. 1 and 2 on a girder bridge extending over two supports, several ropes 3 are arranged in groups in the construction height of the steel girder and anchored at the ends 4 of the composite girder. From there, shortly before the bridge is put into operation, they are tensioned by means of hydraulic presses, whereby they prestress the coupled composite girders in order to produce a pressure prestressing that is as uniform as possible in the concrete pressure plate 2 over the entire length of the bridge.
Since this prestressing is only carried out at a point in time when the concrete is only subject to creep effects to a limited extent, the desired compressive prestresses can easily be achieved in the concrete. In order to allow unhindered movement of the ropes 3 when tensioned, these ge compared to the transverse walls of the steel girder 1 with the help of rollers or pendulums are stored movable.
While in the known prestressed girder bridges made exclusively of reinforced concrete, the cable cross-section and the size of the prestress are dimensioned in such a way that with dead weight loading in:
the concrete cross-section over the entire cross-sectional height nnzr compressive stresses occur, by which the bending tensile stresses from traffic are covered, this prestressing is not so great in steel bridges with a coupled reinforced concrete pressure plate. driven because otherwise the steel would not be used economically. would. The tension of the ropes and their cross-section are dimensioned so that the steel girders 1 are only partially relieved and high tensile stresses remain on the underside of the steel girders.
Due to the arrangement of the prestressing cables 3, the cross-section of the steel girder 1 in the tensile zone can be kept much lighter and thus saved steel.
In order to increase the strength of the concrete of the steel concrete pressure plate 2 and also in this way to avoid the occurrence of hairline cracks, the transverse expansion of the concrete plate 2, as shown in Figure 2, by a plate 5 extending over its entire underside and by with this ver a related strong edging 6 prevented. As a result, a concrete strength is he aims, which is between the prism strength and this compared to higher cube strength. This prevention of transverse expansion also has the advantage that in the transverse direction the tensile stress from the shrinkage is superimposed by compressive stresses.
You can also run part of the webs in reinforced concrete according to Fig. 3, but this type of construction is only possible with less slender beams, because the concrete tensions are higher due to the non-existent upper steel plate and, on the other hand, because of the non-hindered transverse expansion the prism strength is lower than in an embodiment according to FIG. 2.
In free-lying, coupled United girders made of steel and reinforced concrete, the solution shown in Fig. 4, in which the ropes 3 stretched straight through who can, is particularly advantageous. Instead of the suspension-like tie rods, there is now a vault-like reinforced concrete pressure plate. Thus, however, additional reinforced concrete masses are required on the store, but because of their low lever arm only slightly influence the bending moments. In Fig. 5, a continuous bridge, namely a road bridge, is shown. The side openings are assumed to be small in relation to the main span, so that essentially negative moments arise in the side openings.
In the vicinity of the pillars and in the side openings, strong tensile stresses occur on the top of the steel girders. In the area of the negative supporting moments, in which the tensile stresses of the reinforced concrete slab by the compressive stresses generated by the tension of the ropes 3 are not superimposed, the reinforced concrete slab is movably mounted on the steel girders. This makes the carriageway heavier in this area because insulation with a protective concrete layer has to be provided under the slab. However, as already mentioned, this additional weight has only a very slight influence on the bending moments from its own weight.
To save on steel and at the same time to increase the moments of inertia on the supports, the lower steel plate of the hollow beam is reinforced in the area a of the negative moments by a concrete plate, the thickness of which increases towards the supports.
The process is now as follows: First, the side openings are mounted with a certain overhang of the carrier in the central opening, and the lower reinforced concrete pressure plate 2 is concreted in this early point in time. Expediently, the movably supported concrete carriageway panels can already be produced at least in the side opening. After the installation of the central opening and concreting of the coupled deck slab has been completed, the bridge is ready for equipping.
In this state there are only small field moments because there are large moments of inertia on the supports as a result of the existing concrete pressure plates compared to the apex. After further hardening of the coupled. Carriageway slab are now: The continuous ropes 3 are gradually placed in pre-tensioning and thus. Rttek stresses generated in the coupled roadway slab j).
At the same time, the compressive stresses in the lower concrete pressure plates also increase in the area of the more negative moments.
In the area of the positive field moments, in which the tensile stresses of the reinforced concrete plate are superimposed by the compressive stresses generated by the prestressing of the cables 3, the reinforced concrete deck is coupled to the steel girders 1. This results in a very light roadway, as the insulation and its protective layer are omitted. This means that the statically determined total moments are also smaller, and the steel consumption is reduced as a result of the static contribution of the deck slab.
With larger side openings compared to FIG. 5, there are also larger areas of positive moments for the side openings, in which the upper deck slabs can be coupled to the steel girders.
In the support area and in the short side openings, the lower Stahlplat th of the hollow body 1 with the strong reinforced concrete pressure plates 2 are coupled. This increased weight has only a minor influence on the overall moments. However, the concrete pressure plates allow the steel cross-sections to be reduced considerably.
A further reduction in Stahlver consumption results from pretensioning with high-quality ropes, which have a tension of around 10,000 kg / cm2 when broken, while the steel sheets 52 only work with tensions of @s = 3600 kg / em2. This saving in steel is also associated with a reduction in its own weight.
The steel sheets, which are coupled with the reinforced concrete slabs above, are not endangered by buckling. This results in a further saving of steel.
Since these coupled systems of girder bridges have a very high degree of rigidity, they can be used to produce very slim bridges. Slenderness ratios llh (length to height) of 16 to 18 are possible for free-standing railway bridges, and 2.5 to 30 for road bridges. In the case of continuous girder bridges, the slenderness ratios are correspondingly greater.
The coupling of the reinforced concrete pressure plates with the sheet metal of the hollow steel girders takes place. with light welded profiles, welded round bars and pre-tensioned screw bolts, which generate a normal pressure and thus increased friction at the transition from concrete to steel. If the steel girders are expediently made from sheet metal in the form of hollow boxes, the adhesive stresses at the transitions are so low that they can be safely absorbed if the safeguards given above are taken into account.
The process described above can also be used advantageously in real suspension bridges. Both positive and negative moments occur in the stiffening girders of the slopes, but the positive moments outweigh their size. In order to limit the size of the pre-tensioning forces that are generated by additional ropes and with which the coupled concrete deck is put under pressure. the intrinsic value of the suspension bridges must be chosen to be low. will.
In the case of small intrinsic widths, the torques specified above are relatively small, so that, taking into account the pre-tensioning, the roadway slab remains free of tensile stresses even with the most unfavorable traffic load position.
The type of construction described enables suspension bridges with extraordinary slimness. produce. The necessary rigidity can be achieved in a simple manner by choosing the arrow on the bridge to be small in relation to the span and thus generating an increased horizontal thrust. A flat arrow gives you a bridge shape that is aesthetically pleasing at the same time.
The same advantages that can be achieved through the use of reinforced concrete pressure plates with steel girders in girder bridges also result for the three-dimensional shell girders if the reinforced concrete shells, which are shaped like cylindrical surfaces, are coupled to the steel with bars and the composite structures thus created are prestressed with high-quality ropes.
In Fig. 6 and 7, such a shell carrier is shown. At the fighters of the reinforced concrete shell vault 1 these are coupled with steel girders 2 and the Stahlträ ger are anchored by high quality ropes 3, which are ver anchored to the beam ends 4 by means of steel plates. Preloaded with the help of hydraulic presses. In addition to the advantages already mentioned in connection with the bridge construction, a particularly great advantage is the fact that with this composite construction the scaffolding is considerably cheaper, as the work process described below shows.
First, the steel girders 2 are mounted using two or three support blocks. In order to avoid the occurrence of tipping, neighboring girders are braced against each other by lightweight structures. These associations can now also be used for scaffolding the shells, whereby the high and therefore expensive falsework underneath the steel girders is no longer necessary.
These composite shells are particularly advantageous for large girder spans where cranes run on the steel girders in the direction of the girder span. Through this combination of reinforced concrete shells with pre-tensioned steel girders, the spans of such shell girders can be increased by more than 50% with very little deflection. The arched reinforced concrete shells are only stored along their flat limiting surfaces on steel webs prestressed by ropes and coupled to them.