DE2156016A1

DE2156016A1 - PREFABRICATED STEEL COMPOSITE BEAM

Info

Publication number: DE2156016A1
Application number: DE19712156016
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. P Antrag
Original assignee: Dyckerhoff and Widmann AG
Current assignee: Walter Bau AG
Priority date: 1971-11-11
Filing date: 1971-11-11
Publication date: 1973-05-17

Description

"Vorgefertigter Stahlverbundtrtiger" Die Erfindung betrifft einen vorgefertigten Stahlverbundträger, bei dem der Stahlträgersteg am oberen Rand in die Querrichtung vorgespannte Betondruckplatte eingebettet ist. "Prefabricated composite steel tiger" The invention relates to one prefabricated steel composite girder, in which the steel girder web at the upper edge in the transverse direction of prestressed concrete pressure plate is embedded.

Die Herstellung von Stahlträgern in Verbindbauweise ist bekannt. Bei Verbundträgern handelt es sich um balkenartige Tragwerke, bei denen der zur Aufnahme der Zugspannungen dienende Untergurt und der Trägersteg atts Stabil bestehen und bei denen zur Aufnahme der Druckspannungen eine Druckplatte aus Beton oder Stahlbeton angeordnet ist. Im allgemeinen besitzen diese Verbundträger einen stählernen Obergurt, auf dessen Flanschen die Druckplatte aufgelegt und mit dem sie durch besondere Verbundmittel schubfest so verbunden ist, daß Stahlträger und Druckplatte gemeinsam tragen. Diese Verbundmittel bestehen meist aus Stahlteilen, die an ar Oberseite des Obergurtes des Stahlträgers angeschweißt sind und in die Betondruckplatte hineinragen (DIN 1078). It is known to manufacture steel girders in a connecting construction. Composite girders are beam-like structures in which the to Absorption of the tensile stresses serving lower chord and the girder web atts consistently stable and for those with a pressure plate made of concrete or reinforced concrete to absorb the compressive stresses is arranged. In general, these composite girders have a steel top flange, the pressure plate is placed on its flanges and with which it is connected by special bonding agents is connected in a shear-proof manner so that the steel girder and the pressure plate bear jointly. These Composite means usually consist of steel parts that are attached to the top of the top chord of the steel girder are welded and protrude into the concrete pressure plate (DIN 1078).

Die Herstellung eines ausreichenden Schubverbundes zwischen Stahlträger und Betondruckplatte erfordert hohes fachliches Können und ist sehr lohnintensiv. Diese Umstände haben bewirkt, daß derartigen Verbundträgern in der Bautechnik trotz ihrer zweifellos vorhandenen, vor allem in ihrem geringen Gewicht begründeten Vorteile eine verbreitete Anwendung versagt blieb. The creation of a sufficient shear connection between the steel girders and concrete pressure plate requires high professional ability and is very wage-intensive. These circumstances have caused such composite beams in the Construction technology despite its undoubtedly existing, especially in its low weight widespread application was denied due to justified advantages.

Der Vereinfachung der Herstellung und Senkung der Lohnkosten bei Verbundträgern dieser Art dient die sog. Simplifying manufacturing and reducing labor costs Composite beams of this type are used by the so-called.

Durchschweißtechnik, mit der Bolzendübel und Betonanker halbautomatisch mit einer Stahlkonstruktion bei gleichzeitiger Befestigung von Stahlleichtprofilen verschweißt werden können. In diesem Zusammenhang ist es bekanntgeworden, auf den Obergurt eines Stahlträgers ein Stalllleichtprofil als verlorene Schalung aufzulegen und dieses gleichzeitig mit Bolzen zur Verdübelung mit dem Stalllträger zu versehweißen. hierbei bestellt der Nachteil, daß das im Querschnitt trapezförmige Stahlleichtprofil nur in den nach oben geöffneten Bereichen vom Beton der Druckplatte ausgefüllt wird, so daß es sich gegenüber dc Stahlträger verformen kann und eine einwandfreie Übertragung der Schubkräfte nicht gewährleistet ist.Through welding technology, with the bolt dowel and concrete anchor semi-automatically with a steel construction with simultaneous attachment of lightweight steel profiles can be welded. In this context it became known to the Place a light barn profile on the top chord of a steel girder as permanent formwork and at the same time weld it to the stable support with bolts for dowelling. the disadvantage here is that the lightweight steel profile is trapezoidal in cross section is only filled by the concrete of the pressure plate in the areas that are open at the top, so that it can deform in relation to the steel beam and a perfect transmission the thrust is not guaranteed.

Um die Einleitung der Schubkräfte in die Betondruckplatte zu verbessern, ist bereits ein an Ort und Stelle hergestellter Verbundträger bekannt, bei dem das Stegblech am oberen Rand in die Betondruckplatte hineinragt und bei dem durch Löcher im oberen Stegblechrand quer zum Träger Stahlstäbe gezogen und im Sinne der Erzielung einer Vorspannung gespannt sind (DT-PS 920 851). Dadurch können die Schubkräfte aus Temperaturunterschieden und Umlagerung durch die Reibung zwischen Stahl und quer vorgespanntem Beton auf dem Trägersteg übertragen werden, während die verdübelndem Querspannglieder an der Übertragung lotrechter Kräfte auf das Stegblech mitwirlien. Nachteilig ist, daß dieses Tragverhalten erst bei der endgültigen Fertigstellung des Trägers, nämlich nach Aufbringen der Quervorspannung, erreicht wird. Es besteht keine Möglichkeit, diese Art von Verbundträgern vorzufertigen, da keine ausreichende Tragfähigkeit für den Transport- und Montagezustand vorhanden ist. In order to improve the introduction of the shear forces into the concrete pressure plate, an on-site composite beam is already known in which the The web plate protrudes into the concrete pressure plate at the upper edge and through holes Steel bars drawn in the upper edge of the web sheet transversely to the girder and in the interests of achieving this are tensioned with a preload (DT-PS 920 851). This allows the shear forces from temperature differences and redistribution due to the friction between steel and transversely prestressed concrete are transferred to the girder web while the dowelling Cross tendons help transfer perpendicular forces to the web plate. The disadvantage is that this load-bearing behavior does not occur until the final completion of Carrier, namely after applying the transverse prestress, is achieved. It exists no possibility of prefabricating this type of composite girder, as it is not a sufficient one Load-bearing capacity for the transport and assembly state is available.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine mit wirtschaftlichen Mitteln erreichbare Möglichkeit zu schaffen, um den Reibungsverbund zwischen Stegblech und Betondruckplatte sehen im Zustand vor Aufbringen der Quervorspannung so zu verbessern, daß im Montagezustand zumindest die aus Eigengewicht entstehenden Beanspruchungen sicher aufgenommen werden können. The object of the invention is to provide one that can be achieved with economic means Possibility to create the friction bond between the web plate and the concrete pressure plate see to improve in the state before applying the transverse prestressing that in the assembled state at least the stresses arising from its own weight can be safely absorbed can.

Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Stahlverbundträger der eingangs angegebenen Art dadurch, daß in an sich bekannter Weise im wesentlichen gleichförmig und gleichmäßig über die ganze Länge des Trägersteges vorgesehene Mittel zur Verbesserung des Verbundes mit dem Beton beidseitig am oberen Rand des Trägersteges etwa auf den in die Druckplatte eingebetteten Bereich angeordnet sind. The invention solves this problem with a composite steel beam type specified in that in a conventional manner essentially means provided uniformly and uniformly over the entire length of the carrier web to improve the bond with the concrete on both sides at the upper edge of the girder web are arranged approximately on the area embedded in the printing plate.

Der Trägersteg kann an seinem oberen Rand wellenförmig ausgestaltet sein. Es können auch am Trägersteg im Horizontalschnitt etwa wellenförmig ausgebildete Stahlteile angebracht, vorzugsweise angeschweißt sein. Diese Stahlteile sind zweckmäßig im Querschnitt trapezförmig ausgebildete Stahlleichtprofile, die zweckmäßigerweise im Bereich der am Trägersteg anliegenden Wellentäler punktförmig angeschwei@t. The carrier web can be configured to be wave-shaped at its upper edge be. It can also be configured approximately wave-shaped in horizontal section on the carrier web Steel parts attached, preferably welded. These steel parts are useful lightweight steel profiles with a trapezoidal cross-section, which are expediently welded point-like in the area of the wave troughs adjacent to the girder web.

Zusätzlich zu diesen der Verbung verbessernden Stahlteilen können am oberen Rand des Trägersteges noch senkrecht zu diesem verlaufende Stahlteile zur Aufnahme von Querzu@-spannungen angeordnet sein. Diese Stahlteile bestehen zweckmäßig aus Bolzen, die jeweils in den am Trägersteg anliegenden Wellentälern angeordnet und zugleich mit diesen verschweißt sind. Diese Schweißverbindung ist vorteilhafterweise nach der an sich bekannten Durchschweißtechnik ausgeführt. In addition to these steel parts that improve the bond, you can at the upper edge of the girder web still perpendicular to this running steel parts be arranged to absorb transverse to @ voltages. These steel parts are expedient of bolts, which are each arranged in the wave troughs adjacent to the carrier web and welded to them at the same time are. This welded joint is advantageously carried out according to the known per se welding technique.

Die Seitenflächen der Druckplatte des Sthalverbundträgers sind zweckmäßig als Kontaktflächen Beton auf Beton ausgebildet. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, die Verbundträger im Bereich der Druckplatte in Querrichtung trocken, d. h. ohne Fugenzwischenlage oder Betonausgleichsstücke miteinander zusammenzuspannen. The side surfaces of the pressure plate of the composite steel beam are useful designed as contact surfaces concrete on concrete. This creates the possibility the composite beams are dry in the transverse direction in the area of the printing plate, d. H. without To clamp the joint spacer or concrete compensation pieces together.

Um einen Verbundträger aus mehreren Teilen bzw. eine Verbindung zweier Verbundträger in Längsrichtung herstellen zu können, kann die Druckplattc an den Trsigerenden bis zum Untergurt zu einem vollen Rechteckquerschnitt verstärkt und können die Seitenflächen und die Stirnfläche als I.ontaktfläche Beton auf Beton ausgebildet sein. Zur stirnscitigen Verbindung zweier Träger können in Längsrichttiiig vcrlaufende Spannglieder zum zentrischen Zusammenspannen der Träger im Bereich der endseitigen Verstärkungen vorgesehen sein. To create a composite beam made of several parts or a connection between two To be able to produce composite beams in the longitudinal direction, the Druckplattc to the Trsigerenden reinforced and up to the lower chord to a full rectangular cross-section The side surfaces and the front surface can be used as I contact surface concrete on concrete be trained. To connect two girders at the end, in the longitudinal direction Running tendons for centric clamping of the girders in the area of the end reinforcements may be provided.

Der Vortcil der erfindungsgemäßen Ausbildung eines Stahlverbundträgers besteht zunächst darin, daß durch die Ausbildung des oberen Randes des Trägersteges in dem Bereich, in dem er in die Druckplatte eingebettet ist, ein ausgezeichneter Verbund mit letzterer entsteht, der ftir die Aufnahme der im Transportzustand auftretenden Kräfte ausreicht. Die Mittel, mit welchen dieser Verbund erzielt wird sind dabei so gewählt, daß die nachträgliche Vorspannung in Querrichtung den Verbund noch verbessert. Da Verbundtniger infolge ihres geringen Gewichts sich vor allem als Brückenträger sehr gut eignen, wird durch die nach der Erfindung mögliche Vorfertigung solcher Träger mit wirtschaftlichen Mitteln oin weiteres wichtiges Anwendungsgebiet derartiger Verbundträger erschlossen. The advantage of the inventive construction of a composite steel beam is first of all that through the formation of the upper edge of the carrier web an excellent one in the area where it is embedded in the printing plate The connection with the latter arises, the one for the inclusion of the occurring in the transport state Sufficient forces. The means with which this network is achieved are included chosen so that the subsequent prestressing in the transverse direction improves the bond. As a result of their low weight, Verbundtniger is primarily used as a bridge girder very suitable, is possible according to the invention such prefabrication Carriers with economic means oin another important field of application of such Composite girders developed.

Besondere Vorteile herstellungstechnischer Art werden dann erzielt, wenn die seitlich an dem Trägersteg anzubringenden Stahlleichtprofile zugleich mit dem Bolzen im Wege der an sich bekannten Druchschweißtechnik in einem Arbeitsgang angeschweißt werden. Die Stahlprofile bewirken einerseits eine gute Übertragung der Druckkomponenten auf den Beton oiiiie nennenswerte Verformungen, da die Profil völlig im Beton eingebettet sind, während die Neigung der der Übertragung auf den Beton dienenden Flächen der Stahlprofile so gewählt werden kann, daß die auftretenden Druckkomponenten an die der zulässigen Belastung der Bolzen entsprechenden Zugkomponenten angepaßt sind. Eine zusätzliche Verbesserung des Schubverbundes wird iiber die Aktivierung des Reibungsverbundes zwischen Stegblech und Beton durch die Querspannglieder erzielt. Dabei wird der mittels Durchscweißtechnik erzielte Schubverbund in erster Linie für den Lastfall "Fertigteilträger", also Eigengewicht, zu bemessen sein, während die Quervorspannung die Schubübertragung für die nachträglich auftretenden Eigengewichtslasten und den Verkehr gewährleisten. Special advantages in terms of manufacturing technology are then achieved if the light steel profiles to be attached to the side of the carrier web at the same time the bolt by means of the known thrust welding technique in one operation be welded on. On the one hand, the steel profiles cause good transmission of the pressure components on the concrete oiiiie significant deformations, since the profile are completely embedded in the concrete, while the tendency of the transfer to the Concrete serving surfaces of the steel profiles can be chosen so that the occurring Pressure components to the tensile components corresponding to the permissible load on the bolts are adapted. An additional improvement of the shear connection is achieved through activation the frictional bond between web plate and concrete is achieved by the transverse tendons. The shear bond achieved by means of through-welding technology is primarily used for the load case "precast girders", i.e. dead weight, to be dimensioned while the transverse preload the transmission of shear for the subsequent dead weight loads and ensure traffic.

Die Möglichkeit der Vorfertigung der erfindungsgemäßen Verbundträger gewinnt besondere Bedeutung, wenn die Herstellung der Träger, insbesondere der netondruckplat tell, in der Weise geschieht, daß die Fugenflächen benachbarter Fertigteile, die im endgültigen Zustand einander zugekehrt sein werdeii, bei der Herstellung durch eine planparallele Zwischenlage voneinander getrcnnt sind, so daß sich etwaige Unebenheiten iii ein ander entsprechenden Formen in beiden Fugenflächen abformen. The possibility of prefabrication of the composite beams according to the invention gains particular importance when the production of the carrier, especially the netondruckplat tell, in such a way that the joint surfaces of neighboring prefabricated parts that will be facing each other in the final state, during the production by a plane-parallel intermediate layer are separated from each other, so that any unevenness iii Mold another corresponding shape in both joint surfaces.

Dadurch entsteht die Möglichkeit, die einzelnen Träger mit den Seitenflächen der Betondruckplatten einander flächig beriihrend eiiiie Zwi schenlagen anzuordnen und zusammenzuspannen (deutsches Patent 1 409 930).This creates the possibility of the individual carriers with the side surfaces of the concrete pressure plates to be arranged flatly touching one another and to be clamped together (German Patent 1 409 930).

Weitere Merkmale und vorteilhafte Eigenschaften ergeben sich aiis der nachsteiienden Beschreibung der in dcii beigegebenen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele. Further features and advantageous properties result aiis the following description of the accompanying drawings shown in dcii Embodiments.

Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch zwei erfindungsgemäß ausgebildete Stahlverbundträger, Fig. 2 einen Ilorizontalschnitt entlang der Linie II - II der Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen stirnseitige Stoß zweier Stahlverbundträger nach der Erfindung und Fig. 4 einen Horizontalschnitt entlang der Liijie IV - IV der Fig. 3.1 shows a cross section through two designed according to the invention Steel composite beam, Fig. 2 is a horizontal section along the line II - II of the Fig. 1, Fig. 3 shows a longitudinal section through an end-face joint of two steel composite girders according to the invention and FIG. 4 shows a horizontal section along the Liijie IV - IV of Fig. 3.

Die in Fig. 1 im Querschnitt dargestellten Verbundträger 1 bestehen aiis einem Stegblech 2, dessen Dicke entsprechend dcii auftretenden Beanspruchungen gewählt wird, einem Untergurt 3, der mit dem Stegblech 2 in an sich bekannter Weise verbunden ist und der Betondruckplatte 4. Im Bereich der Betondruckplatte 4 sind in Querrichtung Spannkanäle 5 be-lassen, ie mit entsprechenden Durchbrechungen im oberen Bereich der Stegbleche 2 fluchten, durch die nachträglich Spannglieder 6 fiir die Quervorspannung eingefädelt werden können. The composite girders 1 shown in cross section in FIG. 1 are made aiis a web plate 2, the thickness of which corresponds to the stresses occurring is selected, a lower chord 3, which is connected to the web plate 2 in a manner known per se is connected and the concrete pressure plate 4. In the area of the concrete pressure plate 4 are Leave clamping channels 5 in the transverse direction, ie with corresponding openings in the the upper area of the web plates 2 are aligned, due to the subsequent tendons 6 for the transverse prestressing can be threaded.

Im Bereich des oberen Randes des Stegbleches 2, und zwar nahezu auf die volle höhe des in die Betondruckplatte 4 ein gebetteten Bereiches, sind zu beiden Seiten des StegIIleclles 2 Stahlprofile 7 angeschweißt. Die Stahlprofile 7 besitzen im Horizontalschnitt etwa trapezförmige Gestalt und sind jeweils im Bereich der am Stegblech 2 aliegenden Wellentäler mit diesem durch Schweißung verbunden. In den Schweißpunkten sind gleichzeitig Bolzen 8 angeschweißt, die eine zusätzliche Verbesserung des Verbundes zwischen Stegblech 2 und Betondruckplatte 4 bewirken. Die Kraftübertragung erfolgt durch Aufteilung der Schubkräfte in der Plattenebene in Druck- und Zugkräfte, wobei die Druckkräfte über die schrägen Flächen der Stahlprofile 7 und die Zugkräfte über die Bolzen 8 übertragen werden. In the area of the upper edge of the web plate 2, almost on the full height of the area embedded in the concrete pressure plate 4 are to both Sides of the bar 2 steel profiles 7 welded on. The steel profiles 7 have approximately trapezoidal shape in horizontal section and are each in the area of on the web plate 2 aliegend wave troughs connected to this by welding. In the welding points are welded 8 bolts at the same time, which is an additional Improve the bond between the web plate 2 and the concrete pressure plate 4. The power is transmitted by dividing the shear forces in the plane of the plate in compressive and tensile forces, with the compressive forces acting on the sloping surfaces of the steel profiles 7 and the tensile forces are transmitted via the bolts 8.

Die lotrechten Seitenflächen 9 der Betondruckplatte 4 sind als Kontaktflächen Beton auf Beton ausgebildet. Sie sind in an sich bekannter Weise so hergestellt, daß die Flächen, die im Endzustand einander zugekehrt sein werden, beim Betonieren durch ein planparalleles Stahlblech voneinander getrennt sind mit der Wirkung, daß sich etwaige Unebenheiten spiegelbildlich an beiden Flächen abformen. Dadurch läßt sich im Endzustand ein einwandfreier Reibungsverbund durch Zusammenspannen erreichen. The perpendicular side surfaces 9 of the concrete pressure plate 4 are used as contact surfaces Concrete formed on concrete. They are made in a manner known per se, that the surfaces that will face each other in the final state, when concreting are separated from each other by a plane-parallel sheet steel with the effect that Any unevenness can be molded in mirror image on both surfaces. This lets In the final state, a perfect friction bond can be achieved by clamping together.

Um auch eine stirnseitige Verbindung der Stahlverbundträger 1 miteinander herstellen zu können, sind diese entsprechend den Fig. 3 und 4 ausgebildet. Sie tragen an den Stirnseiten massive Verstärkungen io auf die Breite der Betondruckplatte 4 mit Spanngliedkanälen 11 und 12. lit diese Spannkanäle können nach dem Zusammensetzen zweier Träger in einem Kontaktstoß 13 Spannglieder eingeführt werden, mittels deren der Stoß in Längs- tind Querrichtung unter eiiioit Reibungsvebund gesetzt werden karni. Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise einen Träger von 60 m Spannweite in drei Teilen zu jeweils 20 m Spannweite iterzustellen und an der Einbaustelle zusammenzusetzen. In gleiciler Weise ist es aber auch möglich, dureh Verbinden zweier Träger über einer Stütze eine Art Durchlaufwirkung herbeizuführen. In order to also connect the steel composite girders 1 to one another at the end to be able to produce, these are designed according to FIGS. 3 and 4. she have massive reinforcements on the front sides across the width of the concrete pressure plate 4 with tendon channels 11 and 12. lit these tension channels can after assembly two beams are introduced in a contact joint 13 tendons, by means of which the joint in the longitudinal and transverse direction can be placed under a friction bond karni. In this way it is possible, for example, to have a girder with a span of 60 m to be built in three parts, each with a span of 20 m, and at the installation site put together. In the same way it is also possible to connect two Carrying out a kind of run-through effect over a support beam.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1.) Prefabricated steel composite girder, in which the steel girder web embedded at the upper edge in the transversely prestressed concrete pressure plate is, characterized in that, in a manner known per se, is substantially uniform and means provided uniformly over the entire length of the carrier web (2) Improvement of the bond with the concrete on both sides at the upper edge of the girder web (2) are arranged approximately on the Bcrcicll embedded in the pressure plate (4).

2.) composite steel beam according to claim 1, characterized in that the carrier web (2) is designed to be wave-shaped at the upper edge.

3.) composite steel beam according to claim 1, characterized in that on the support web (2) in horizontal section approximately wave-shaped Stalilteile attached, preferably welded, are.

4.) composite steel girder according to claim 3, characterized dadurcii, that the steel parts have a trapezoidal cross-section, lightweight steel profiles (7) are.

5.) composite steel beam according to one of claims 3 or 4, characterized characterized in that the steel parts are in contact with the support web (2) Wave troughs are welded on at points.

G.) composite steel beam according to one of claims 3 bi '; 5, thereby characterized in that at the upper edge of the carrier web (2) extending perpendicular to this Steel parts are arranged to absorb full transverse tensile stresses.

7.) composite steel beam according to claim 6, characterized in that the steel parts consist of bolts (s), each of which is in contact with the support web (2) Shaft centers are ajordinated and at the same time welded to this.

8.) composite steel beam according to claim 7, characterized in that the welded connection is carried out according to the known per se welding technique is.

9.) composite steel beam according to one of claims 1 to 8, characterized characterized in that the side surfaces (9) of the pressure plate (4) act as contact surfaces Concrete are formed from concrete.

10.) Composite steel girder still one of claims 1 to 9, characterized gekenllzeich that the pressure plate (4) aii the girder ends up to the lower chord a full rectangular cross-section (10) reinforced and both the side surfaces as the end face (13) is also designed as a concrete on concrete contact surface.

11.) Steel composite beam according to claim 10, characterized in that that for the end connection of two carriers (1) extending in the longitudinal direction Tensioning members (14) for centric clamping of the girders (l) in the area of the end reinforcement (io) are provided.

12.) Steel composite beam according to claim 10 or II, characterized in that that in the area of the reinforcements (io) additional transverse tension members (6) are arranged are.