DE2829864A1

DE2829864A1 - Verbundtraeger

Info

Publication number: DE2829864A1
Application number: DE19782829864
Authority: DE
Inventors: Otto Dr Ing Jungbluth
Original assignee: Arbed SA
Current assignee: Arcelor Luxembourg SA
Priority date: 1977-07-12
Filing date: 1978-07-07
Publication date: 1979-02-01
Also published as: FR2397499B1; GB2001381A; JPS5441524A; LU77749A1; DE2829864B2; BE868922A; DE2829864C3; ES237190U; AU516380B2; IT1097490B; CA1078208A; GB2001381B; US4196558A; ES237190Y; FR2397499A1; ZA783976B; DE7820437U1; IT7822277V0; AU3790178A; IT7825475A0

Description

Verbundträger

Die Erfindung betrifft aus Stahlprofilen und Beton bestehende Verbundträger, welche insbesondere als Stützen, Unterzüge und Deckenträger einsetzbar .und ohne weitere Schutzmassnahmen für eine hohe Feuerwiderstandsdauer geeignet sind.

Bisher war es üblich, die Querschnitte der Profile eines Stahlskeletts nach den statischen Lasten bei Raumtemperatur zu bemessen und die stets bei Geschossbauten erforderlichen Brandschutzanforderungen durch Betonummantelung der Profile oder durch sonstige nachträgliche Schutzmassnahmen zu erfüllen.

Nachteilig ist dabei, dass der Beton ausschliesslich oder zumindest auch ausserhalb der Profilumrisslinien aufgebracht -ist, was im allgemeinen nur nachträglich, also nicht

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vorgefertigt erfolgt. Im Falle von ummantelten Stahlprofilen, die als Stützen verwendet werden, trägt der ausserhalb der Profi lumrisslinien aufgebrachte Beton nicht mit, und ausserdem werden aufwendige Sicherungsmassnahmen gegen das Abplatzen des Betons von den Profilflanschen, z.B. durch Drahtgewebe erforder-' lieh.

Die Erfindung bezweckt, nachträgliche Brandschutzummantelungen zu vermeiden und einen Verbundträger zu schaffen, der es erlaubt ohne zusätzliche, nur dem Brandschutz dienende Massnahmen, auszukommen.

Erfindungsgemäss erreicht man dies mit einem Verbundträger der aus einem Breitflanschprofil und Beton besteht und der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Steg/Flanschdickenverhältnis mindestens 0,8 ist, dass das Breitflanschprofil am Steg durch Verbundmittel mit dem in die offenen Querschnittsräume eingebrachten Beton verbunden ist, und dass der Beton mit Bewehrungsstählen versehen ist, die ihrerseits mit dem Verbundr mittel verbunden sind.

Auf den Flanschaussenseiten, d.h. ausserhalb der Profilumrisslinien, wird also kein Beton aufgebracht. Der Stahlbetonquerschnitt wird zum Mittragen herangezogen.

Vorzugsweise sollten die Bewehrungsstähle eine Streckgrenze von mindestens ß =42 kN/cm besitzen und die Festigkeit des Betons mindestens β 28⁼^'^ kN/cm betragen. Die gemeinsame Querschnittsfläche der Bewehrungsstähle kann bis zu 20% der Flanschquerschnittsfläche betragen.

Die Betonfüllung wird durch auf die Innenseiten des Profils aufgeschweisste Verbundmittel mit dem Stahlquerschnitt kraftschlüssig verbunden um bei Raum- wie auch bei Brandtemperatur ein Loslösen der Betonschicht zu vermeiden. Als Verbundmittel dienen erfindungsgemäss mehrfach abgewinkelte Q-förmige Baustahlmatten oder bekannte Kopfbolzendübel. Die Kopfbolzen können mehrreihig, parallel und gegeneinander versetzt am Steg

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angebracht sein. Zur Steigerung der Lastübertragung im Gebrauchslastfallwie im Brandfall werden Bewehrungseisen mit den Verbundmitteln verbunden.

Sowohl im Gebrauchslastfall wie im Brandfall tragen Stahlprofilquerschnitt, Betonquerschnitt und Bewehrungsquerschnitt entsprechend ihrer Flächenanteile und ihrer temperaturabhängigen Festigkeiten anteilig mit. Im Brandfall erfolgt mit dem Temperaturanstieg eine fortwährende Lastumlagerung vom Stahlprofilquerschnitt zum Stahlbetonquerschnitt. Wie Messungen bei Brandversuchen gezeigt haben, fällt aber trotz der sehr guten Wärmeleitfähigkeit des Stahls nicht der gesamte Stahlquerschnitt aus, sondern die Tragfähigkeit des betongeschützten Profilsteganteils bleibt auch für eine hohe Feuerwiderstandsdauer z.B. über 90 Minuten erhalten.

Die einzelnen Querschnittsanteile Stahlprofil, Beton und Bewehrung werden so dimensioniert, dass im Gebrauchslastfall mindestens die zweifache und im Brandfall, d.h. bei Zugrundelegung einer genormten Brandbelastungskurve für eine Feuerwiderstanddauer von mindestens 90 Minuten mindestens die einfache Sicherheit erreicht wird.

Dies geschieht durch eine gezielte Dimensionierung, die die geometrischen Abmessungen, die Flächenverhältnisse, die Festigkeiten und die Verdübelung für das gemeinsame aber temperaturabhängige Zusammenwirken festlegt. So werden die Breitflanschprofile , die einen maximalen profilumgebenen Betonquerschnitt infolge der beidseitigen Hohlraumausfüllung ermöglichen, mit einem Steg/Flanschdickenverhältnis von mindestens 0,8 vorzugsweise 1:1 gewählt, damit ein möglichst grosser Stahlprofilanteil brandgeschützt für die angestrebte Feuerwiderstanddauer von mindestens 90 Minuten erhalten bleibt. Die Verbundmittel als Q-förmig abgewinkelte Baustahlmatte oder als Kopfbolzen- ' dübel werden ausschliesslich am brandgeschützten Steg angeschweisst.

Die der Brandtemperatur ausgesetzten Flansche werden

mit bis zu 20% ihrer Querschnittsfläche durch Bewehrungsstahl

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ersetzt, da die für den Gebrauchslastfall erforderliche zweifache Sicherheit nach einer erreichten Feuerwiderstandsdauer von 90 Minuten auf die einfache abgemindert sein kann und aus wirtschaftlichen Gründen Bewehrungsstähle mit etwa der zweifachen Streckgrenze gegenüber dem Stahlprofil gewählt werden. Die Bewehrungsstähle erhalten einen Abstand von mindestens 40 mm von den Betonaussenflachen bzw. von den Flanschinnenflächen.

Bei Verwendung von Q-förmig abgewinkelten Baustahlmatten als Verdübelung können die Bewehrungsstähle entfallen, wenn die Längsstäbe entsprechend dick und zahlreich ausgebildet sind z.B. bei schweren Betonstahlmatten, da diese dann die Aufgaben des teilweisen Flanschersatzes übernehmen.

Da die Erfindung ein fabrikmässig hergestelltes Fertigbauteil betrifft, kann erfindungsgemäss die freie Oberfläche des Betons in besonderer Weise behandelt sein, etwa durch eine auf den frischen Beton aufgebrachte Mineralschicht,·z.B. aus Splitt oder Kies.

Ein so nach der Erfindung ausgebildeter Verbundträger, der als Stütze, Unterzug oder als Deckenträger eingesetzt werden kann, besitzt, wie Versuche gezeigt haben, für eine Gebrauchslast, die z.B. das Eineinhalbfache der des Stahlprofils allein beträgt, eine .mindestens zweifache Sicherheit und erreicht eine Feuerwiderstandsdauer von mindestens 90 Minuten.

Da keine Ummantelung benötigt wird, bestehen nicht die Gefahren der Unterrostung oder der Beschädigungen durch Abstossen. Für das.Ausbetonieren werden keine aufwendigen Schalungen benötigt. Der Verbundträger kann kostengünstig im Werk hergestellt werden und kann als bereits feuerbeständiges Tragelement auf der Baustelle montiert werden.

Beispiele von erfindungsgemäss ausgebildeten Verbundträgern" sind in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt einer Verbundstütze. Dieselbe

begreift ein Breitflanschprofil 1 mit einem Flansch-809885/0758

Stegdickenverhältnis von 1:1, sowie Bewehrungsstähle 3 die mit Kopfbolzen 4 verbunden sind welche ihrerseits mit dem Steg verschweisst sind.

Fig. 2 zeigt denselben Querschnitt mit einer |J -förmig abgewinkelten Baustahlmatte 5 als Verbundmittel. Die Baustahlmatte, an der die gerippten Bewehrungseisen 3 befestigt sind/ ist mit dem Stahlprofilsteg verschweisst. .

In Fig. 3 sind die Längsstäbe der Baustahlmatte als Bewehrungsstähle ausgebildet.

Nach Fig. 4 sind bei einem Deckenverbundünterzug nur Bewehrungsstähle 3 im Zugteil, mit den Kopfbolzen 4 verbunden.

Fig. 5 zeigt die gleiche Ausbildung mit abgewinkelter Baustahl-• matte, welche am Steg verschweisst ist.

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erseite

Claims

Patentansprüche

Verbundträger für Stützen, Unterzüge und Deckenträger bestehend aus einem Breitflanschprofil und Beton, dadurch gekennzeichnet, dass das Steg/Flanschdickenverhältnis mindestens 0,8 ist, dass das Breitflanschprofil am Steg durch . Verbundmittel mit dem in die offenen Querschnittsräume eingebrachten Beton verbunden ist, und dass der Beton mit Bewehrungsstählen versehen ist, die ihrerseits mit dem Verburidmittel verbunden sind.
2) Verbundträger gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ■ die Bewehrungsstähle eine Streckgrenze von mindestens /3 _=42 kN/cm besitzen.
3) Verbundträger gemäss den Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Querschnittsfläche der Bewehrungsstähle bis. zu 20% der Flanschquerschnittsflächen beträgt.
4) Verbundträger gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

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die Betonfestigkeit mindestens ß~_R=3,5 kN/cm beträgt.
5) Verbundträger gemäss den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundmittel aus einer j^-förmig abgewinkelten Baustahlmatte besteht, welche stegbefestigt ist.
6) Verbundträger gemäss den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbewehrung aus der mehrlagigen Ausbildung der Längsstäbe der Baustahlmatte besteht.

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ORiG|_NAL INSPECTED

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7) Verbundträger geraäss den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Langsbewehrungsstabe innerhalb der Baustahlmatte vorgesehen sind.
8) Verbundträger gemäss den Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungsstähle einen Mindestabstand von 40 mm zu den Betonaussenflachen, bzw. den Flanschinnenflächen aufweisen.
9) Verbundträger gemäss den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundmittel aus'Kopfbolzendübelnbesteht,

.welche stegbefestigt sind.
10) Verbundträger gemäss den Ansprüchen 1-4 und 8-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbewehrung aus Rippenstahl besteht und mit den Kopfbolzendübeln verschweisst ist.
11) Verbundträger gemäss den Ansprüchen 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht vom Stahlprofil umschlossene freie Oberfläche des Betons mit einer mineralischen Deckschicht vorzugsweise aus Kies versehen ist.

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