DE19704019A1 - Trägerelement für den Stahlhochbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Trägerelement und ein Baukastensystem zum Errichten von Stahlhochbauten, ins­ besondere Brücken, sowie das betreffende Bauwerk selbst und ein Verfahren zum Herstellen der Trägerelemente.

Tragkonstruktionen von Brücken oder anderen Hoch­ bauten werden häufig aus Stahlprofilen errichtet. Dazu ist es aus "Stahlbau, Grundlagen der Berechnung und baulichen Ausbildung von Stahlbauten"; Petersen, C.; Vieweg-Verlag bekannt, einzelne Trägerelemente unterein­ ander mittels Schraubenverbindungen unter Zuhilfenahme von Laschen zu verbinden, die einen stumpfen Trägerstoß überbrücken. Wegen der bei Trägern in der Regel vorhande­ nen erheblichen Walztoleranzen, wegen Schweißverformungen oder wegen anderer Fertigungsmängel, sind die miteinander zu verbindenden Träger häufig unterschiedlich dick. Zwischen den Laschen und dem jeweils dünneren Träger ent­ stehen dadurch sogenannte Klaffungen, die durch Beiziehen der Schrauben überbrückt werden müssen. Überschreiten die Klaffungen ein Maß von bspw. 2mm, müssen nach jeweils örtlicher Aufmessung Zwischenfutter eingelegt werden. Außerdem gilt es zu vermeiden, daß die zur Verbindung verwendeten Schrauben wegen Abweichungen der Anlageflä­ chen von der Planparallelität eine Biegung erhalten. Die Klaffungen führen dennoch zu Spalten, nichtflächigen Anlagen oder ungleichen Druckverteilungen zwischen Lasche und Träger.

Aus der DE 29 04 324 A1 ist eine Tragkonstruktion bekannt, deren Ober- und Untergurt durch I-Trägerprofile gebildet sind. Diese sind über vorgefertigte, in Seiten­ ansicht etwa quadratische Fachwerkelemente miteinander verbunden, die mit den Trägerprofilen verschraubt werden. Dazu weisen die Fachwerkelemente fest mit diesen ver­ bundene Schraubenbolzen auf, die zu vorgefertigten Lö­ chern an dem Obergurt und dem Untergurt passen. Sich ergebende Stoßfugen zwischen zwei stirnseitig aneinander anschließenden Gurten sind durch Laschen überbrückt. Dazu sind die aneinanderstoßenden Gurte jeweils über eine obere und eine untere Platte sowie über zwei seitliche Platten miteinander verschraubt.

Auch hier ergibt sich bei den Laschenverbindungen die in "Stahlbau" erläuterte spezielle Problematik.

Aus der DE 30 45 704 A1 ist eine demontierbare Brücke oder Hochstraße bekannt, die einzelne, aus mehre­ ren Trägerelementen bestehende Brückenschüsse enthält. Die stirnseitig aneinanderstoßenden Brückenschüsse sind miteinander sowohl über Laschen als auch direkt mittels Bolzen verbunden. Die Laschen sind auflängsverlaufende Flächen der jeweiligen Brückenschüsse aufgeschraubt und überbrücken den Stoß. Eine an der Stirnseite jedes Brückenschusses vorhandene Querwand weist außerdem Löcher auf, durch die entsprechende Schrauben führen, die die Brückenschüsse miteinander verbinden.

Wie bei dem vorstehend diskutierten Stand der Tech­ nik liegt auch hier die Problematik im Bereich der La­ schenverbindungen.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, Trä­ gerelemente zu schaffen, mit denen Tragkonstruktionen schnell und kostengünstig errichtet werden können. Da­ rüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein entspre­ chendes Baukastensystem zur Errichtung von Bauwerken zu schaffen und ein Verfahren anzugeben, mit dem die Träger­ elemente herzustellen sind.

Die erstgenannte Aufgabe wird durch ein Trägerele­ ment mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Trägerelement weist einen Trägerkörper auf, der bspw. durch ein Walzprofil gebildet ist. Der Trägerkörper ist an wenigstens einer Stelle dazu eingerichtet, bspw. mittels Laschen oder ähnlicher Ele­ mente mit einem anderen Trägerelement verbunden zu wer­ den. Eine solche Stelle ist bspw. das Ende oder auch eine andere Verbindungsstelle eines Trägerkörpers. Dieser Bereich oder diese Stelle ist mit einer dickeren Wand­ stärke ausgebildet. Hier sind Anlageflächen mit definier­ ter Lage ausgebildet. Dickere Wandstärken können durch Materialauflagen gebildet sein. Die Materialauflagen sind dabei zunächst dicker als die Maßtoleranz des Trägerkör­ pers. Dadurch können die Anlageflächen unabhängig von den konkreten, innerhalb der Toleranz liegenden Maßen des Trägerkörpers insbesondere in ihrer Ausrichtung zuein­ ander relativ genau auf Sollmaß gebracht werden. Die Trägerelemente mit den fertig bearbeiteten Anlageflächen können deshalb vorgefertigt werden, wobei sie an der Baustelle dann ohne Nachbearbeitung zueinander passen. Dies vermindert in den Trägerelementen nach der Montage auftretende Spannungen, die ansonsten bspw. bei Schweiß­ verbindungen durch Temperaturausdehnungen auftreten.

Durch die paßgenaue Vorfertigung der Trägerelemente beschränkt sich der Arbeitsaufwand an der Baustelle auf einen einfachen Montageprozeß ohne Nachbearbeitung der Trägerelemente. Dies ergibt eine Kostenreduzierung. An den Trägerelementen sind außer den Anlageflächen vorzugs­ weise auch bereits die Verbindungslöcher ausgebildet, die im Einzelfall mit Innengewinde versehen sein können. Die Materialauflagen mit den paßgenauen Anlageflächen er­ möglichen nicht nur eine problemlose Montage sondern auch eine gute Kraftverteilung an der Anlagefläche.

Nach der Vorbearbeitung der Trägerelemente kann in der Fabrik ein erforderlicher Rostschutz aufgetragen werden. An der Baustelle sind keine spanenden Bearbei­ tungen mehr erforderlich. Ein aufgetragener Rostschutz bleibt unverletzt.

Der Trägerkörper kann über seine Länge ein im we­ sentlichen konstantes Profil aufweisen und aus Einzel­ elementen zusammengeschweißt sein. Bei kleineren Träger­ elementen können Walzprofile verwendet werden. Bedarfs­ weise kann das bspw. als I-Profil ausgebildete Träger­ element in seinem Stegbereich auch Öffnungen zur Ge­ wichtsersparnis aufweisen.

Während der Trägerkörper in seinen Außenmaßen einer relativ großen Toleranz unterliegt, sind die Abstände planparalleler Bezugsflächen vorzugsweise so eng tole­ riert, daß Verbindungslaschen problemlos ohne Zwischenla­ ge von Zwischenfuttern an den Bezugsflächen befestigt werden können. Dies kann erreicht werden, indem die Maßabweichungen geringer als 1/10 mm gehalten werden.

Die Materialauflagen können sowohl durch Einzel­ elemente wie aufgeschweißte oder fest angeschraubte Platten, Profilmaterialelemente oder ähnliches als auch durch Auftragschweißungen gebildet sein. In jedem Fall werden sie mit dem Trägerkörper verbunden, bevor die Anlage- und Bezugsflächen an den Materialauflagen ausge­ bildet werden.

Während der Trägerkörper vorzugsweise ein Walzprofil ist, sind die Anlageflächen an den Trägerelementen vor­ zugsweise durch spanende Bearbeitung der verdickten Wandbereiche ausgebildet. Dabei wird allerdings lediglich die Materialauflage angeschnitten, so daß eine Schwächung des Trägerkörpers unterbleibt.

Die Anlageflächen können eben ausgebildet sein, wobei die Laschen an die Anlageflächen mit hochfesten Schrauben angepreßt werden. Die Lasche steht mit der Anlagefläche dann in Reibverbindung, wodurch eine im Gebrauchszustand kraftschlüssige, starre Verbindung erhalten wird, die hinsichtlich der Steifigkeit mit einer Schweißung vergleichbar ist.

Es ist jedoch auch möglich, eine formschlüssige Verbindung zu erhalten, indem in der Materialauflage Nuten, Hinterschneidungen oder dergleichen vorgesehen werden. Dies wird erreicht, indem die jeweilige Anlage­ fläche in wenigstens zwei im Winkel zueinander stehende Anlageflächenbereiche unterteilt wird. Dies kann überdies dadurch erreicht werden, daß in die Materialauflage bzw. den Trägerkörper Paßstifte mit relativ großem Durchmesser eingedrückt werden, für die die Verbindungslaschen ent­ sprechende Aufnahmeöffnungen aufweisen. Die Mantelfläche des Paßstiftes gehört, soweit sie über die Materialaufla­ ge übersteht, zu der Auflagefläche und steht im Winkel zu dieser.

Zur formschlüssigen Kopplung können auch Paßschrau­ ben verwendet werden. Die Paßlöcher lassen sich auf einer Fräsmaschine so genau fertigen, daß bei Montage kein nachträgliches gemeinsames Aufreiben zugehöriger Löcher erforderlich ist. Schrauben aus weniger festem Material (Baustahl) können verwendet werden, wenn deren Durch­ messer entsprechend größer ist. Entsprechende Gewindelö­ cher (M40) können mit der CNC-Fräsmaschine gefertigt werden.

Mit den erfindungsgemäßen Trägerelementen läßt sich ein Fertigteilsystem schaffen, das wenigstens einen Vorrat zueinander passender Trägerelemente enthält. Mit einem solchen Baukastensystem lassen sich entsprechende Bauwerke schnell und kostengünstig errichten.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Träger­ elemente erhalten, an denen Verbindungsstellen vorgefer­ tigt sind. Diese sind eng toleriert und gestatten eine Montage einer Trägerkonstruktion ohne Nacharbeit der einzelnen Trägerelemente. Die Trägerelemente, die bspw. eine Länge von bis zu über zehn Metern haben können, werden dazu aus einem Trägerkörper hergestellt, der aus entsprechenden Blechzuschnitten vorgefertigt ist. An seinen Verbindungsstellen wird dieser bspw. durch Auf­ schweißen von Platten mit Materialauflagen versehen, die auf Maß gefräst werden. Zusätzlich oder alternativ können Befestigungsöffnungen, bspw. für Paßschrauben, oder Gewindelöcher maßhaltig auf einer Fräsmaschine erzeugt werden. Die Fräsmaschine hat vorzugsweise einen Verfahr­ weg, der gleich oder größer als die Länge des zu bearbei­ tenden Trägerelementes ist. Durch das Verfahren ist die erforderliche Paßgenauigkeit im Bereich der Verbindungs­ stellen hergestellt, wobei das Trägerelement ansonsten großzügig toleriert sein kann. Nachdem die Verbindungen zwischen den Trägerelementen vor Ort relativ problemlos durch einen einfachen Montageprozeß hergestellt werden können, ist es möglich, das gewünschte Bauwerk aus leich­ ten, per LKW oder Bahn transportierbaren Trägerelementen aufzubauen. Die industrielle Vorfertigung der Träger­ elemente senkt die Gesamtkosten des Bauwerks.

Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen ergeben sich aus Unteransprüchen. In der Zeichnung sind Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 eine Fachwerkträgerkonstruktion in einer sche­ matisierten Seitenansicht,

Fig. 2 und 2a einen aus Einzelträgerelementen zusammengesetz­ ten Träger, der weitgehend mit dem Träger nach Fig. 1 übereinstimmt, ohne Verbindungsplatten, in einer schematisierten Seitenansicht,

Fig. 3 ein Trägerelement mit einem zur Verbindung mit einem weiteren Trägerelement vorbereiteten, endseitigen Verbindungsbereich, in schemati­ sierter und ausschnittsweiser perspektivischer Darstellung,

Fig. 3a einen aus zwei Trägerelementen mit stumpfem Trägerstoß zusammengesetzten I-Träger, in einer schematisierten Seitenansicht,

Fig. 3b den I-Träger nach Fig. 3, in einer im Trägerstoß geschnittenen Querschnittsansicht,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform des endseitig zur Verbindung mit einem weiteren Trägerelement eingerichteten Trägerelementes nach Fig. 3 sowie eines Verbindungselementes, mit in zwei Richtungen formschlüssiger Verbindung, in aus­ schnittsweiser schematisierter Perspektivdar­ stellung,

Fig. 5 ein zur Verbindung mit einem entsprechenden Trägerelement eingerichtetes Trägerelement mit einem vorbereiteten, in einer Richtung form­ schlüssigen Verbindungsbereich, in schemati­ sierter ausschnittsweiser Perspektivdarstel­ lung,

Fig. 5a bis 5b formschlüssige Stoßverbindungen zweier Träger­ elemente in schematisierten Darstellungen,

Fig. 6 ein mit einer formschlüssigen Laschenverbindung mit einem weiteren Trägerelement verbundenes Trägerelement, in schematisierter quergeschnit­ tener Darstellung,

Fig. 7 den Untergurt des Fachwerkträgers nach Fig. 1 oder 2, mit aufgeschraubten Laschen, in schema­ tisierter Querschnittsdarstellung,

Fig. 8 zwei miteinander formschlüssig mit entsprechen­ den Verbindungselementen zu verbindende Träger­ elemente, in einer schematisierten Ansicht.

Fig. 9 eine auf Pfeilern stehende Brücke in einer ausschnittsweisen Querschnittsansicht,

Fig. 10 die Brücke nach Fig. 9 in einer ausschnitts­ weisen Seitenansicht und

Fig. 11 die Brücke nach den Fig. 9 und 10 in einer perspektivischen ausschnittsweisen Explosions­ darstellung.

Beschreibung

Die Fig. 1, 2 und 2a veranschaulichen jeweils einen Träger 1, der aus einzelnen Trägerelementen 2, 3, 4, 5, 6 zusammengesetzt ist. Diese sind jeweils einzeln nicht wesentlich länger als bspw. sechzehn Meter und in Schraubtechnik miteinander verbunden. Die Länge der Trägerelemente ist so bemessen, daß sich diese noch relativ einfach transportieren lassen. Solche relativ kleinen Trägerelemente lassen sich bspw. mit LKWs trans­ portieren und mit gebräuchlichen Kränen an der betreffen­ den Baustelle an ihren Platz bringen. Die Trägerelemente 2, 3, 4, 5, 6 sind vorzugsweise industriell vorzufertigen und liegen mit ihren Abmessungen innerhalb eines vor­ gegebenen Maßrasters eines Baukastensystemes. Sie können sowohl durch Walzprofile als auch in Schweißtechnik aus einzelnen Platten zusammengefügt sein.

In Fig. 3 ist ein einzelner Träger 2 abschnittsweise veranschaulicht. Sein in der Fig. dargestelltes Ende 7 ist zur Verbindung mit einem gleichartigen Trägerelement 2 vorbereitet. Das Trägerelement 2 weist einen Trägerkör­ per 8 auf, der durch ein I-Walzprofil gebildet wird. Zwischen einem im wesentlichen flachen Obergurt 11 und einem im Abstand parallel zu diesem verlaufenden Unter­ gurt 12 erstreckt sich ein Steg 13, der den Obergurt 11 mit dem Untergurt 12 verbindet. Die Abmessungen des Trägerkörpers 8, d. h. der Abstand des Obergurtes 11 von dem Untergurt 12, variieren innerhalb einer Toleranz von einigen Millimetern. Um problemlos eine Stoßverbindung zu einem weiteren gleichartigen Trägerelement mit Laschen 14 überbrücken zu können, sind sowohl der Steg 13 als auch der Obergurt 11 und der Untergurt 12 an ihren Flachseiten mit Platten 16 bis 23 verschweißt. Die Platten 16 bis 23 sind dabei dicker als die maximal zu erwartende Maßtole­ ranz zwischen Obergurt 11 und Untergurt 12. Sie bilden Materialauflagen, an denen in einem spanenden Bearbei­ tungsvorgang, bspw. mittels einer CNC-Fräsmaschine, An­ lageflächen 26 bis 33 ausgebildet sind. Die Anlageflächen 26 bis 33 sind Planflächen, die in einem festgelegten Maßraster liegen. Dadurch ist der Abstand A zwischen der Anlagefläche 26 und 27 bzw. 28 definiert festgelegt. Entsprechend ist auch der Abstand B zwischen der Anlage­ fläche 32 bzw. 31 und der Anlagefläche 33 festgelegt. Gleiches gilt für die Abstände C zwischen den Anlageflä­ chen 28 und 32 sowie 27 und 31. Auch der Abstand D, der den Abstand zwischen der Anlagefläche 29 und der Anlage­ fläche 30 kennzeichnet, ist durch diese spanende Bearbei­ tung innerhalb einer engen Toleranz festgelegt. Diese Toleranz ist so bestimmt, daß zwei aneinanderstoßende Trägerelemente 2 durch Laschen 14 miteinander verschraubt werden können, ohne daß Klaffungen, d. h. Spalte, zwischen der Lasche 14 und der Anlagefläche 33 bzw. einer anderen Anlagefläche auftreten. Die Maßabweichungen sind so gering, daß keine Beilagen oder dergleichen erforderlich werden.

Neben den Anlageflächen 26 bis 33 sind im Bereich der Platten 16 bis 23 außerdem entsprechende Bohrungen 36 vorbereitet, die innerhalb eines vorgegebenen Maßrasters liegen, das mit dem Bohrungsraster übereinstimmt, das von in der Lasche 14 vorgesehenen Bohrungen 37 festgelegt ist. Bedarfsweise können die Bohrungen 37 mit Innengewin­ de versehen werden. Dies gilt insbesondere, wenn zur Verbindung lediglich einseitig Laschen 14 vorgesehen werden sollen. Werden Laschen 14 lediglich einseitig vor­ gesehen, genügen u. U. drei Laschen 14 zum Überbrücken eines Trägerstoßes. Ansonsten werden bei I-Trägern acht Laschen 14 benötigt. Gewindelöcher und Anlageflächen können in einer Aufspannung gefräst werden.

In montiertem Zustand ist die Lasche 14 mit ihrer trägerelementseitigen Planfläche an die Anlagefläche 33 des Trägerelementes 2 sowie an eine entsprechende An­ lagefläche eines weiteren, nicht dargestellten, sich anschließenden Trägerelementes angepreßt. Entsprechendes gilt für die nicht weiter dargestellten Laschen 14, die an die übrigen Anlageflächen 26 bis 32 mittels Schrauben angepreßt sind. Die Laschen 14 bilden mit den Anlageflä­ chen 26 bis 33 reibschlüssige Verbindungen, durch die die Trägerelemente 2 steif miteinander verbunden sind.

Die Herstellung der Trägerelemente 2, 3, 4, 5, 6 gliedert sich, wenn nicht von einem Walzprofil ausgegan­ gen wird, kurz zusammengefaßt in die folgenden Schritte:

• - Ausschneiden von Blechen für Obergurt, Untergurt und Steg sowie von Auflageblechen oder dickeren Blechen für die Endbereiche der Trägerelemente,
• - Zusammenschweißen der Bleche, um eine Ausgangsform für das Trägerelement zu erhalten,
• - spannungsarm glühen,
• - sandstrahlen und
• - Fertigbearbeitung auf einer Portalfräsmaschine.

Die zur Ausbildung der Anlageflächen 26 bis 32 mittels der Portalfräsmaschine erforderlichen Bereiche größerer Materialstärken, in denen die größere Material­ stärke vor dem Abfräsen die Dicken- und Abstandstoleranz der übrigen Bereiche des Trägerelements überbrückt, können unterschiedlich erzeugt werden. Es ist dazu sowohl möglich, auf Obergurt, Untergurt und Steg an den ge­ wünschten Verbindungsstellen Auflagen vorzusehen, als auch, wie die Fig. 3a und 3b schematisch zeigen, an das Ende des Trägerelements 2 Abschnitte 2′ gleichen Profils mit größerer Materialstärke stumpf anzuschweißen.

Eine entsprechende, in den Figuren gestrichelt darge­ stellte Schweißnaht verläuft quer zu der Trägerlängs­ richtung.

Anstelle der reibschlüssigen Verbindung zwischen Trägerelement und angepreßter Lasche kann die Verbindung auch als Formschlußverbindung gestaltet werden. Dies erfolgt, indem in die Anlageflächen 26 bis 32 mehrere Paßstifte von bspw. 10 cm Durchmesser eingesetzt werden, denen entsprechende, in den Laschen vorgesehene Löcher zugeordnet sind. Die Schrauben haben dann lediglich noch Haltefunktion und können entsprechend schwach ausgelegt werden.

Anstelle der Paßstifte können in den Anlageflächen 26 bis 32 des Trägerelementes 2, 3, 4, 5, 6 auch Nuten, bspw. Längsnuten, eingebracht werden, denen entsprechen­ de, an den Laschen 14 ausgebildete Rippen zugeordnet sind. Es können auch zwei oder mehrere Parallelnute und entsprechende parallele Rippen an den Trägerelementen 2, 3, 4, 5, 6 und den Laschen 14 vorgesehen werden. Wegen der geringeren erforderlichen Anpreßkraft kann die Anzahl der erforderlichen Schrauben und/oder deren Durchmesser deutlich reduziert werden. Außerdem können Schrauben aus weniger festem Material verwendet werden.

Die so abgewandelte Ausführungsform eines Trägerele­ mentes 2 ist in Fig. 4 dargestellt, wobei im folgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Das Trägerelement 2 ist an seinem Ende 7 mit aufgeschweißten Platten 16 bis 23 versehen, von denen wenigstens einige mit längs oder quer verlaufenden Nuten 39, 40, 41, 42 versehen sind. Diese passen zu entsprechend geformten Stegen 43, 44, die an entsprechender Stelle an der dem Trägerelement 2 zugewandten Seite der Lasche 14 ausgebil­ det sind. Die Stege 43, 44 stimmen dabei derart in Breite und Höhe mit der Nut 42 sowie einer entsprechenden Nut eines weiteren Trägerelementes 2 überein, daß sie in montiertem Zustand im wesentlichen spielfrei in der betreffenden Nut 42 aufgenommen sind. Sowohl die Anlage­ flächen 26 bis 33 als auch die Nute 39 bis 42 und die Stege 43, 44 sind in Fräsbearbeitungsvorgängen mit gerin­ ger Maßtoleranz ausgebildet. Die Seitenflächen oder -flanken der Nute 39 bis 42 sowie der Stege 43, 44 bilden somit Anlageflächenbereiche, die zu den übrigen Anlage­ flächen im Winkel stehen. Sie dienen der formschlüssigen Übertragung von Zug- und Druckspannungen sowie Biegemo­ menten.

Bei der abgewandelten, in Fig. 5 veranschaulichten Ausführungsform des Trägerelementes 2 wird gleichfalls von formschlüssigen Kraftübertragungsmitteln Gebrauch gemacht, wie es bei dem Trägerelement 2 nach Fig. 4 der Fall ist. Während bei dem Trägerelement nach Fig. 4 jedoch die Nute 39, 42 quer- und die Nute 40, 41 längs­ verlaufend angeordnet sind, sind bei dem Trägerelement 2 nach Fig. 5 alle Nute in Querrichtung zu dem Trägerele­ ment 2 orientiert. Die hier erforderlichen Verbindungs­ laschen sind entsprechend ausgebildet.

Entsprechende formschlüssige gelaschte Stoßverbin­ dungen zwischen Trägerelementen 2 mit asymmetrischem, an ein U-Profil angenähertem I-Profil sind aus den schemati­ schen Darstellungen der Fig. 5a und 5b ersichtlich. Die Trägerelemente 2 sind sowohl an dem Steg 13 als auch an dem Obergurt 11 und dem Untergurt 12 lediglich ein­ seitig mit einer Lasche 14 versehen. Gleiches gilt für die Stoßverbindung nach den Fig. 5c und 5d, die eine solche Verbindung für ein symmetrisches I-Profil dar­ stellen. Die Verbindungsplatten oder Laschen 14 sind nach Fig. 5a und 5b vom Inneren der Brücke her angeschraubt und dadurch besser wettergeschützt. Es können Gewinde­ sacklöcher verwendet werden.

In Fig. 6 ist ein Trägerelement 2 veranschaulicht, das als Kastenprofil ausgebildet ist. Zur Verbindung mit einem weiteren gleichartigen Trägerelement dienen Laschen 14, die mit dem Trägerelement 2 verschraubt sind. Dazu sind an dem kastenprofilförmigen Trägerkörper 8 an zwei einander gegenüberliegenden Seiten Profilelemente 51, 52 befestigt, die als Anlagefläche für die Lasche 14 eine als randoffene Nut ausgebildete Anlagefläche 53 aufwei­ sen. Die Anlageflächen 53 sind dabei so ausgebildet, daß das Profilelement 51 und das Profilelement 52 zwei in einer gemeinsamen Ebene liegende, streifenförmige Flä­ chenbereiche sowie zwei aufeinander zu weisende, zuein­ ander parallele Flächenbereiche aufweisen. Deren Abstände sind so festgelegt, daß die Lasche 14 spielfrei zwischen die Profilelemente 51, 52 paßt und klaffungsfrei an den Anlageflächen 53 anliegt. Mittels Schrauben 54, 55 sind die Laschen 14 so an die Profilelemente 51, 52 angepreßt, daß zwischen den Laschen 14 und den Profilelementen 51, 52 eine form- und reibschlüssige Verbindung besteht.

In Fig. 7 ist ein als Untergurt des Fachwerkträgers nach Fig. 1 dienendes Trägerelement 2 mit reibschlüssiger Befestigung einer Strebe veranschaulicht, die über La­ schen 62 angeschlossen ist. Das Trägerelement 2 weist einen kastenprofilförmigen Trägerkörper 8 auf, an dessen Seitenflächen Platten 63, 64 angeschweißt sind. Diese Platten, die wie die Profilelemente des Trägerelementes 2 nach Fig. 6 mit Öffnungen 65 versehen sein können, in denen ein Innengewinde ausgebildet ist, sind an ihrer Außenseite auf Maß bearbeitet und weisen somit Anlageflä­ chen 66, 67 auf, die als Bezugsflächen dienen. An die Anlageflächen 66, 67 sind mittels in die Öffnungen 65 eingesetzten Schrauben 68 die Laschen 62 angepreßt. Wie bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen wird durch die Materialauflage, d. h. durch die Platten 63, 64, eine Wandstärke erreicht, die die Ausbildung relativ großer Gewindebohrungen ermöglicht. Die Anzahl der zur Verbin­ dung erforderlichen Schrauben kann dadurch auf ein ver­ nünftiges Maß beschränkt werden.

In Fig. 8 sind schematisch zwei formschlüssig mit­ einander zu verbindende Trägerelemente 2 veranschaulicht. Diese bspw. kastenprofilförmige Trägerelemente 8 auf­ weisenden Trägerelemente 2 sind bspw. an ihrer Oberseite und an ihrer Unterseite oder an ihren Seitenflächen mit Platten 71, 72 versehen, die an ihrer Außenseite auf Maß bearbeitete Planflächen 73, 74 aufweisen. An der von dem jeweiligen Ende 7 abliegenden Seite sind die Platten 73, 74 mit randoffenen Nuten 75, 76 versehen, die sich quer zu der Trägerlängsrichtung erstrecken.

An den zur Verbindung dienenden Laschen 14 sind entsprechende, in die Nuten 75, 76 greifende, leisten­ artige Vorsprünge 77, 78 ausgebildet, die in montiertem Zustand in die Nuten 75, 76 greifen. Die Laschen 14 werden hier ebenfalls durch Schrauben an den Trägerele­ menten 2 gehalten.

Eine unter Verwendung von Trägerelementen 2 errich­ tete Brücke ist in den Fig. 9, 10 und 11 veranschau­ licht. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, sind auf Brückenpfei­ lern 51 zwei zueinander parallele Längsträger 52, 53 gehalten. Die Brückenpfeiler 51 sind geschweißte Stahl­ konstruktionen und, falls möglich, im Ganzen oder in Teilen vorgefertigt. Ein Pfeiler von bspw. 40 m Höhe (Querschnitt 4 m × 2,5 m) läßt sich aus drei Stücken (12,5 m × 4 m × 2,5 m) mit jeweils vollständigem Quer­ schnitt sowie einem Endstück zusammensetzen. Die Stirn­ flächen der Stücke werden gefräst. Die Kraft wird über die ebenen Stirnflächen übertragen. Innenliegende An­ lageflächen für Laschen werden ebenfalls gefräst. Die Bearbeitung erfolgt auf Portal-Fräsmaschinen. Der Ver­ fahrweg beträgt mindestens 12,5 m × 4 m × 2,5m, d. h. entspricht der Größe des Trägerelements. Zur Verbindung dienen Gewindesacklöcher, die einen verbesserten Korro­ sionsschutz der Schrauben ermöglichen. Die Verbindungs­ stellen der Brückenpfeiler 51 sind, wie im Zusammenhang mit den Trägerelementen 2, 3, 4, 5, 6 erläutert, mittels einer CNC-Portalfräsmaschine paßgenau vorbearbeitet.

Die Längsträger 52, 53 sind aus mehreren kürzeren (bspw. 16 m) Trägerelementen 2 bspw. mittels stumpfer Laschenverbindungen nach Fig. 3 bis 5 zusammengesetzt und überspannen eine Weite von bspw. 48 m. Die Trägerelemente 2 weisen eine Steghöhe von ungefähr 2,5 m auf. Auf die Längsträger 52, 53 sind Querträger 54 aufgelegt, die durch Trägerelemente 2′ entsprechend kleinerer Abmessun­ gen gebildet sind. Die Querträger 54 tragen Betonplatten 56, auf die Gleise oder eine Fahrbahn aufgebracht sein können. In die Betonplatten 56 sind Einsätze mit den maßhaltig vorbearbeiteten Anlageflächen beziehungsweise Befestigungsöffnungen einbetoniert. Die Befestigungsöff­ nungen werden auf der Fräsmaschine nach Einbetonieren der Einsätze ausgebildet. Auch bei einer Stahlplatte werden die Befestigungsöffnungen auf einer Fräsmaschine vor­ bearbeitet. Solche Platten können auch direkt auf die Längsträger aufgesetzt werden.

Sowohl zwischen den Längsträgern 52, 53 und den Querträgern 54 als auch zwischen den Querträgern 54 und den Betonplatten 56 sind Schraubverbindungen 57, 58 vor­ gesehen. Zur Vorbereitung derselben sind die Trägerele­ mente 2, 2′ vor der Montage der Brücke zunächst an den erforderlichen Verbindungsstellen mit Platten 61 (Fig. 11) versehen worden, die mittels einer CNC-Portalfräsma­ schine auf Maß gefräst wurden. Die Position der entste­ henden Anlageflächen ist somit mit enger Toleranz festge­ legt. Außerdem sind die Schraubenlöcher vorgefertigt. Der Aufbau der Brücke erfolgt vor Ort in reiner Montagetech­ nik aus kleineren und somit transportier- sowie handhab­ baren Teilen. Die Trägerteile sind maßhaltig derart vorbearbeitet, daß gleichartige Trägerteile beim Zusam­ menbau der Brücke untereinander beliebig austauschbar sind, ohne daß Nacharbeit erforderlich wäre. Insbesondere ist es nicht länger erforderlich, auf der Baustelle Löcher auf Trägerelemente zu übertragen. Alle Löcher sind an den Trägerelementen bereits maßhaltig vorgefertigt.

Insbesondere zum Errichten von Bauwerken aus Stahl­ elementen sind Trägerelemente 2, 3, 4, 5, 6 vorgesehen worden, an deren zur Verbindung mit anderen Trägerelemen­ ten dienenden Bereichen 7 durch aufgeschweißte Platten 16 bis 23 oder anderweitige Profilelemente 51, 52 ein Mate­ rialauftrag vorgenommen worden ist. An diesen Platten 16 bis 23 oder Profilelementen 51, 52 sind vorzugsweise in einem spanenden Bearbeitungsvorgang Bezugs- oder Anlage­ flächen 26 bis 33, 53 ausgebildet, die im Rahmen der erforderlichen Montagegenauigkeit exakt zu den Anlageflä­ chen anderer Trägerelemente und zu entsprechenden Laschen 14 passen. Derartig vorbereitete Trägerelemente 2 bis 6 können an die Baustelle transportiert und dort ohne gesonderte Justage, insbesondere ohne Zuhilfenahme von Zwischenlagen, montiert werden. Dabei sind insbesondere die Relativmaße A, B, C, D an den Verbindungsstellen eingehalten.

Claims (28)

1. Trägerelement (2, 3, 4, 5, 6), insbesondere für den Brückenbau,
mit einem Trägerkörper (8), der wenigstens an einer Stelle (7) zur Verbindung mit wenigstens einem anderen Trägerkörper (2, 3, 4, 5, 6) mittels Verbindungslaschen (14) eingerichtet ist,
wobei der Trägerkörper (8) wenigstens an der mit einem anderen Trägerelement (2, 3, 4, 5, 6) zu verbinden­ den Stelle (7) Flächenbereiche (26 bis 33) aufweist, die als Anlageflächen für die Verbindungslaschen (14) dienen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlageflächen (26 bis 33) an Bereichen (16 bis 23) ausgebildet sind, bei denen die Materialdicke des Trägerkörpers (8) gegenüber dem übrigen Trägerkörper (8) vergrößert ist.

2. Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bereiche (16 bis 23) durch Material­ auflagen gebildet sind.

3. Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Trägerkörper (8) ein über seine Länge im wesentlichen konstantes Trägerprofil aufweist und/oder als Walzprofil ausgebildet ist.

4. Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abmessungen des Trägerkörpers (8) hinsichtlich der Abstände zwischen seinen Außenflächen lediglich bis auf einige Millimeter genau festgelegt sind.

5. Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die an den Bereichen (16 bis 23) vorgesehe­ nen Anlageflächen (26 bis 33) als Bezugsflächen ausgebil­ det sind, deren Abstände zueinander und voneinander innerhalb einer engen Toleranz festgelegt sind.

6. Trägerelement nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abstände (A, B, C, D) zueinander par­ alleler Bezugsflächen innerhalb einer engen Fertigungs­ toleranz derart festgelegt sind, daß Laschen (14), die die Trägerelemente (2, 3, 4, 5, 6) mit maximaler Maßab­ weichung der Anlageflächen (26 bis 33) miteinander ver­ binden, an den beiden Anlageflächen (33) beider Träger­ elemente (2) anliegen, ohne dabei bleibend verformt zu werden.

7. Trägerelement nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fertigungstoleranz genauer als ein Zehntel Millimeter festgelegt ist.

8. Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bereiche (16 bis 23) durch Elemente gebildet sind, die mit dem Trägerkörper (8) fest ver­ bunden sind.

9. Trägerelement nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elemente Platten (16 bis 23) sind.

10. Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elemente Abschnitte aus Profilmaterial (51, 52) sind.

11. Trägerelement nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elemente (16 bis 23; 51, 52) mit dem Trägerkörper (8) verschweißt sind.

12. Trägerelement nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elemente mit dem Trägerkörper (8) verschraubt sind.

13. Trägerelement nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anlageflächen (26 bis 33; 51, 52) an den Trägerelementen (8) nach der Verbindung mit dem Trä­ gerkörper (8) durch spanende Bearbeitung ausgebildet sind.

14. Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anlageflächen (16 bis 33) eben ausge­ bildet sind.

15. Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anlageflächen (16 bis 33) wenigstens zwei im Winkel zueinander stehende Anlageflächenbereiche aufweisen.

16. Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es in den Bereichen (16 bis 23) mit größe­ rer Materialstärke Bohrungen (36) zur Aufnahme von Schrauben aufweist.

17. Trägerelement (2, 3, 4, 5, 6), insbesondere für den Brückenbau,
mit einem Trägerkörper (8) , der wenigstens an einer Stelle (7) zur Verbindung mit wenigstens einem anderen Trägerkörper (2, 3, 4, 5, 6) eingerichtet ist,
wobei der Trägerkörper (8) wenigstens an der mit einem anderen Trägerelement (2, 3, 4, 5, 6) zu verbinden­ den Stelle (7) Außenflächen (26 bis 33) aufweist, die als Anlageflächen dienen, dadurch gekennzeichnet,
daß in den Anlageflächen Befestigungsöffnungen ausgebildet sind und
daß die Befestigungsöffnungen mit einer Toleranz vorgefertigt sind, die einen Zusammenbau ohne Nacharbeit gestattet.

18. Trägerelement nach Anspruch 1 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß Stirnflächenbereiche des Trägerele­ ments auf Maß gefräst sind und daß das Trägerelement, das zum Aufbau eines hohlkastenförmigen Trägers oder Pfeilers vorgesehen ist, einen mit dem zu errichtenden Träger oder Pfeiler überstimmenden Querschnitt aufweist.

19. Fertigteilsystem zur Errichtung von Trägerkon­ struktionen, insbesondere Brücken,
mit Trägerelementen (2, 3, 4, 5, 6) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, wobei bei den Träger­ elementen (2, 3, 4, 5, 6) die Abstände (A, B, C, D) der zueinander parallelen Anlageflächen (26 bis 33) überein­ stimmend festgelegt sind, und
mit Verbindungselementen (14), die jeweils eine zu einer Anlagefläche (26 bis 33) komplementäre Anlagefläche aufweisen.

20. Fertigteilsystem nach Anspruch 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungselemente (14) in mon­ tiertem Zustand mittels Schrauben an den Trägerelementen (2, 3, 4, 5, 6) gehalten sind.

21. Fertigteilsystem nach Anspruch 20, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungselemente (14) in mon­ tiertem Zustand reibschlüssig an den Trägerelementen (2, 3, 4, 5, 6) gehalten sind.

22. Fertigteilsystem nach Anspruch 20, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungselemente (14) in mon­ tiertem Zustand formschlüssig an den Trägerelementen (2, 3, 4, 5, 6) gehalten sind.

23. Fertigteilsystem mit wenigstens zwei Träger­ elementen nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß es Paßschrauben enthält, die zur formschlüssigen Ver­ bindung in die maßhaltig vorgefertigten Befestigungsöff­ nungen einzusetzen sind.

24. Fertigteilsystem mit Trägerelementen nach An­ spruch 1 und/oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerelemente (2, 3, 4, 5, 6) auf Maß derart vorbearbei­ tet sind, daß gleichartige Trägerelemente innerhalb eines Bauwerkes untereinander austauschbar sind.

25. Bauwerk mit Trägerelementen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18.

26. Verfahren zur Herstellung einer Trägerkonstruk­ tion, insbesondere einer Brücke,
bei dem Trägerelemente vorgefertigt werden, indem ein Trägerkörper an einer zur Verbindung mit weiteren Trägerelementen vorgesehenen Stelle mit wenigstens einem Bereich größerer Materialstärke versehen wird, der nach­ folgend spanend bearbeitet wird, um Anlageflächen aus zu­ bilden, deren Abstand voneinander innerhalb einer engen Toleranz liegt, und
bei dem an vorgegebenen Stellen Befestigungsöff­ nungen maßhaltig vorgefertigt werden.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bereiche größerer Materialstärke erzeugt werden, indem an dem Träger Materialauflagen ausgebildet werden.

28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeich­ net, daß die spanende Bearbeitung eine CNC-Fräsbearbei­ tung ist.