DE3716833A1

DE3716833A1 - METHOD FOR PRODUCING PRELOADED STEEL BEAMS, AND THE BEARINGS OBTAINED THEREFORE

Info

Publication number: DE3716833A1
Application number: DE19873716833
Authority: DE
Inventors: Jean-Baptiste Schleich; Raymond Prof Baus; Willy Prof Chapeau
Original assignee: AITN SPRL; Arbed SA
Current assignee: AITN SPRL; Arcelor Luxembourg SA
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1987-05-20
Publication date: 1987-11-26
Also published as: GB8711416D0; JPS62280440A; LU86442A1; EP0246560A2; EP0246560A3; FR2598947A1; GB2190611A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung vorge spannter Stahlträger.The invention relates to a method for manufacturing tensioned steel beam.

Es ist Aufgabe der Erfindung,vorgespannte Stahlträger zu schaffen, um die Belastbarkeit zu erhöhen, wenn der Träger einer Biegebe anspruchung unterworfen wird.It is an object of the invention to provide prestressed steel girders, to increase resilience when the bearer of a bending bend is subjected to stress.

Die BE-PS 4 95 318 beschreibt die Herstellung aus armiertem Beton bestehenden, vorgespannten Trägers, wobei man die unumhüllte metallische Bewehrung einer Biegung aussetzt, hierauf zumindest einen Teil der Bewehrung, die durch die Biegung einem Zug ausge gesetzt war, in Beton einbettet, die Biegung der mit Beton um hüllten Armierung während der Erhärtung aufrechterhält und schließ lich die einwirkende Biegekraft nach Erhärtung des Betons aufhebt. Die Armierung wird durch einen Träger aus gewalztem Stahl ge bildet. Die Biegung kann entweder durch das Angreifen einer Kraft an einem Punkt der Armierung zwischen den Enden, die festgehalten werden, bewirkt werden, oder durch das Angreifen von Kräften an den äußeren Enden des Trägers, während ein Punkt hierzwischen fest gehalten wird.BE-PS 4 95 318 describes the production from reinforced concrete existing, pre-stressed beam, whereby the uncovered exposes metallic reinforcement to a bend, at least on that part of the reinforcement made by bending a train was embedded in concrete, the bend around with concrete sheathed reinforcement is maintained during the hardening and closes Lich eliminates the bending force after the concrete has hardened. The reinforcement is made of a rolled steel beam forms. The bend can be done either by applying a force at a point of reinforcement between the ends that held on be caused, or by attacking forces the outer ends of the wearer, while a point is fixed in between is held.

Man erhält auf diese Weise vorgespannte Träger, wobei die Vor spannung realisiert wird mit Hilfe einer teilweisen Einhüllung in Beton. Diese Träger sind unter der Fachbezeichnung PREFLEX im Bereich des Schwerlastbaues, bei Brücken und Viadukten bekannt.In this way, prestressed beams are obtained, the front voltage is realized with the help of a partial covering in concrete. These carriers are under the technical name PREFLEX known in the field of heavy-duty construction, bridges and viaducts.

Ein Hauptnachteil, der dieser Ausgestaltung innewohnt, ist das zu sätzliche durch den Beton verursachte Gewicht. Ein zweiter Nach teil beruht auf der Tatsache, daß der Beton zur Umhüllung selbst armiert werden muß und die Stahlarmierung durch Verschweißung mit der Hauptarmierung zu verbinden ist, d.h., für die Stahlträger daß hiermit eine aufwendige Arbeit und umständliche Schweißung verbunden ist, die sich nicht in einer automatischen Weise durch führen läßt. Schließlich liegt ein dritter Nachteil darin, daß die Umhüllung den Stahl abdeckt und eine Weiterbehandlung des Trägers in diesen Bereichen sehr schwierig wird, wie etwa die Durchführung eines Bohrvorganges, während die Ausführung eines Schweißvorganges praktisch unmöglich wird.A major disadvantage inherent in this configuration is that too additional weight caused by the concrete. A second night Part of it is based on the fact that the concrete itself is used for covering must be reinforced and the steel reinforcement by welding to be connected to the main reinforcement, i.e. for the steel beams that hereby a laborious and laborious welding that is not connected in an automatic way can lead. Finally, a third disadvantage is that the coating covers the steel and a further treatment of the Carrier becomes very difficult in these areas, such as that Performing a drilling operation while executing a Welding process becomes practically impossible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung vorgespannter Träger zu schaffen, sowie die ent sprechenden Träger zur Verfügung zu stellen, mittels welcher sich die aufgezeigten Nachteile beheben lassen.The invention is therefore based on the object of a method for Manufacturing to create prestressed beams, as well as the ent to provide speaking carriers by means of which have the disadvantages outlined.

Man kann sich vorstellen, einen vorgespannten Stahlträger zu schaffen, der von zwei Abschnitten ausgeht und der frei ist von Beton, wobei man eine Vorspannung erzeugt, die auf einen der beiden Abschnitte einwirkt, indem man in diesem eine temporäre Längenaus dehnung erzeugt, worauf man die beiden Abschnitte wieder ver einigt und den Grund für die erwähnte Längenausdehnung aufhebt.You can imagine a prestressed steel beam too create that starts from two sections and is free of Concrete, creating a prestress on one of the two Sections by acting in this a temporary lengths stretch creates, whereupon the two sections ver agrees and eliminates the reason for the length expansion mentioned.

Man kann also auf einen der beiden Abschnitte eine Zugkraft aus üben, vor der Vereinigung mit dem anderen Abschnitt.So you can pull on one of the two sections practice before merging with the other section.

Man kann in gleicher Weise einen der Abschnitte erhitzen, um hierdurch eine temporäre Längenausdehnung zu erhalten.One can heat up one of the sections in the same way to obtain a temporary length expansion.

In beiden Fällen läßt sich vorstellen, daß man einen vorgespannten Träger erhält, aber es wird erforderlich sein, eine enorme Zug einrichtung zur Verfügung zu stellen, bzw. entsprechende Heiz einrichtungen, wenn man vorgespannte Träger herstellen will, deren Querschnitt den von Kleinprofilen überschreitet.In both cases it can be imagined that one is a biased Carrier receives, but it will require a tremendous move to provide facility or appropriate heating facilities if you want to manufacture prestressed beams, whose cross-section exceeds that of small profiles.

Es wird nun die Aufgabe nach der Erfindung gelöst, indem man dem Verfahren gemäß Anspruch 1 folgt, bzw. den Träger gemäß An spruch 11 realisiert. Das Verfahren zeichnet sich durch die folgenden Maßnahmen aus:The object of the invention is now solved by follows the method according to claim 1, or the carrier according to An saying 11 realized. The process is characterized by the following measures:

a) You take two separate sections that form the an desired carrier can be used
b) the two sections are placed next to one another or one above the other in the manner in which the finished carrier is formed should,
c) the two sections are subjected to a bending at the same time force in such a way that a curved beam is obtained, that is apparently composed
d) the two sections are joined together along the lying areas.

Andere Eigenschaften und Merkmale der Erfindung sind in den Unter ansprüchen beschrieben.Other features and characteristics of the invention are in the sub claims described.

Die beiden Abschnitte gemäß dem Merkmal a) können jeweils einen T-förmigen Querschnitt besitzen, so daß sie nach der Verbindung zu einem I-förmigen Querschnitt führen. Andererseits können auch beispielsweise für den Schritt a) zwei I-Profilträger ausgewählt werden. Für die Durchführung der Maßnahme gemäß Merkmal b) rahmt man die beiden T-förmigen bzw. I-förmigen Abschnitte mit Hilfe mehrerer Stahlrahmen ein, wie weiter unten noch näher erläutert werden wird.The two sections according to feature a ) can each have a T-shaped cross section, so that they lead to an I-shaped cross section after the connection. On the other hand, two I-section beams can also be selected, for example, for step a). To carry out the measure according to feature b), the two T-shaped or I-shaped sections are framed with the aid of several steel frames, as will be explained in more detail below.

Die Bereitstellung der beiden Abschnitte für die Maßnahme nach a) kann darin bestehen, daß man beispielsweise einen Träger mit der Querschnittsform eines I zerschneidet, um die beiden T-förmigen Abschnitte zu erhalten. Andererseits können die beiden Abschnitte auch unzerteilte Trägerabschnitte mit I-Profil sein.The provision of the two sections for the measure according to a) can be that, for example, a carrier with the Cross-sectional shape of an I cuts to the two T-shaped To get sections. On the other hand, the two sections also be undivided beam sections with I-profile.

Die Maßnahme c) sieht vor, daß man die Anordnung mit den beiden aufeinanderliegenden Abschnitten und den Rahmen einer Biegekraft aussetzt. Dies kann dadurch realisiert werden, indem man zwei gleiche Kräfte in der gleichen Richtung auf die Enden des einen der beiden Abschnitte einwirken läßt, während Abstützungen an einem oder zwei Punkten des anderen Abschnittes zwischen den beiden äußeren Rahmen vorgesehen sind. Es ist notwendig, daß die Rahmen so dimensioniert sind, daß die durch die beiden T-förmigen Abschnitte geformte Anordnung zur Bildung des I so immobilisiert ist, daß bei dem Aufbringen der Biegekräfte sich die beiden Abschnitte aufeinander abstützen wie ein Gesamt träger, d.h., daß allein die benachbarten Bereiche sich einander gegenüberliegend aufeinander verschieben können.Measure c) provides that the arrangement with the two superimposed sections and the frame of a bending force suspends. This can be achieved by using two same forces in the same direction on the ends of one the two sections act while supports on one or two points of the other section between the two outer frames are provided. It is necessary that the frames are dimensioned so that the two T-shaped sections shaped arrangement to form the I is so immobilized that when the bending forces are applied the two sections support each other like a whole more sluggish, i.e. that only the neighboring areas are mutually exclusive can move opposite to each other.

Die Maßnahme d) wird vorteilhaft dadurch realisiert, daß man ein bewegbares und automatisiertes elektrisches Schweißgerät ein setzt.Measure d) is advantageously implemented in that a movable and automated electric welding machine puts.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, die beiden Abschnitte mit T- oder I-förmigem Querschnitt aus unterschiedlicher Zusammen setzung bzw. verschiedenen Qualitäten des Stahls auszuwählen, d.h., man zerschneidet entweder verschiedene I-Trägerarten, oder wählt entsprechend unterschiedliche I-Träger aus.According to the invention, it is possible to use the two sections T- or I-shaped cross-section made up of different elements setting or different qualities of steel, i.e. either different types of I-beams are cut, or selects different I-beams accordingly.

Es kann auch sehr wohl sein, daß man gleich zwei Abschnitt in der Form von I-Trägern einsetzt und diese Abschnitte miteinander ver einigt. Die Verbindung kann in gebogenem Zustand durch Ver schweißung, Verbolzung oder irgendein anderes Verbindungsmittel erfolgen.It may very well be that you have two sections in the Form of I-beams used and ver these sections together agrees. The connection can be bent by Ver welding, bolting or any other connecting means respectively.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung, unter Bezugnahme auf die beige fügten Zeichnungen. Dabei zeigt bzw. zeigen im einzelnen:Further advantages, details and features essential to the invention arise from the following description of various Embodiments of the invention, with reference to the beige added drawings. The following shows:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Trägers, der aus im Querschnitt T-förmigen Abschnitten gebildet wird, die von Rahmen gehalten sind, wobei die Kräfte auf die äußeren Enden übertragen werden, Fig. 1 is a side view of a carrier formed from the cross-sectional T-shaped portions which are held by frame, the forces are transmitted to the outer ends,

Fig. 1A einen Querschnitt durch die Anordnung bei einem Halterahmen, über welchen die Biegekraft übertragen wird, Fig. 1A is a cross section through the arrangement in a holding frame through which the bending force is transmitted,

Fig. 1B einen Querschnitt durch einen Halterahmen an der Stelle einer Abstützung, Fig. 1B is a cross section through a holding frame at the location of a support,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die beiden Abschnitte, die den Träger bilden sollen, wobei sich die miteinander zu verbindenden Bereiche gegenüberliegen und die Fig. 2A und 2B die Anphasungen wiedergeben, entlang der zu verschweißenden Bereiche vor dem Schweißvor gang,2 shows a cross section through the two sections to form the support, whereby the opposite areas to be joined together and reproduce Figs. 2A and 2B, the chamfers, gear. Along the regions to be welded before the Schweißvor,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Träger, dessen beide Abschnitte durch Verklebung miteinander verbunden sind,3 shows a cross section through a support, both portions are connected to each other by gluing.,

Fig. 4 ein mögliches Anwendungsbeispiel für Träger gemäß der Erfindung, Fig. 4 shows a possible example of using the carrier according to the invention,

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein anderes Ausführungs beispiel der Erfindung, unter Verwendung zweier I-förmiger Abschnitte mit im wesentlichen gleichen Dimensionen und Fig. 5 shows a cross section through another embodiment example of the invention, using two I-shaped sections with substantially the same dimensions and

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungs beispiel, unter Verwendung von im Querschnitt I förmigen Abschnitten unterschiedlicher Dimensionen. Fig. 6 shows a cross section through another embodiment, for example, using sections in cross-section I shaped of different dimensions.

In Fig. 1 sind die beiden Abschnitte 1 und 2 mit T-förmigem Querschnitt wiedergegeben. Diese Abschnitte werden in einer solchen Position gehalten, daß die Flächen 11 bzw. 21 nebeneinanderliegen. In der Praxis können sich diese Flächen leicht berühren, bzw. in einem Abstand in der Größenordnung von 2 bis 5 mm voneinander an geordnet sein, um Schwierigkeiten bei der anschließenden Ver schweißung zu vermeiden. Das Halten der Abschnitte wird durch die Rahmen sichergestellt. Im dargestellten Fall handelt es sich beispielsweise um vier Rahmen, wobei sich die beiden Rahmen 3 und 4 an den äußeren Enden der Abschnitte befinden, während die beiden anderen Rahmen 5 und 6 an den Abstützstellen angeordnet sind.In Fig. 1, the two sections 1 and 2 are shown with a T-shaped cross section. These sections are held in such a position that the surfaces 11 and 21 lie side by side. In practice, these surfaces can touch slightly, or be arranged at a distance of the order of 2 to 5 mm from one another to avoid difficulties in the subsequent welding. The frames ensure that the sections are held. In the case shown, there are, for example, four frames, the two frames 3 and 4 being located at the outer ends of the sections, while the other two frames 5 and 6 are arranged at the support points.

Der untere Abschnitt 2 ist kürzer als der obere Abschnitt, um die sich zwangsläufig durch die Biegung ergebende Längenänderung zu berücksichtigen. Dieser Aspekt wird durch die Darstellung der Anordnung in gestrichelten Linien deutlich.The lower section 2 is shorter than the upper section in order to take into account the change in length which is inevitably caused by the bend. This aspect is made clear by the representation of the arrangement in dashed lines.

Wie man beispielhaft aus Fig. 1 sowie den Fig. 1A und 1B entnehmen kann, werden die Biegekräfte F auf die Rahmen 3 und 4 übertragen. Sie werden aufgenommen an den Abstützungen A über die Rahmen 5 und 6. Die Rahmen 3, 4, 5 und 6 sind hinsichtlich ihres Aufbaues im wesentlichen identisch. Ihre Anordnung ändert sich jedoch jeweils mit der zu erfüllenden Funktionsaufgabe. So sind die Rahmen 3 und 4 in einer solchen Weise angeordnet, daß die Öffnung nach unten gerichtet ist, während die Rahmen 5 und 6 in umgekehrter Weise aus gerichtet sind. Die Übertragung der Kräfte bzw. die Aufnahme der Kräfte an den Stützen ist durch die Pfeile wiedergegeben, jeweils an den Stellen, an welchen die Rahmen belastet sind.As can be seen by way of example from FIG. 1 and FIGS. 1A and 1B, the bending forces F are transmitted to the frames 3 and 4 . They are attached to supports A via frames 5 and 6 . The frames 3 , 4 , 5 and 6 are essentially identical in terms of their structure. However, their arrangement changes with the functional task to be performed. So the frames 3 and 4 are arranged in such a way that the opening is directed downwards, while the frames 5 and 6 are directed in the opposite direction. The transmission of the forces or the absorption of the forces on the supports is shown by the arrows, in each case at the points where the frame is loaded.

Dank des Konzeptes mit den Rahmen wird die Verschweißung mit Hilfe von automatischen Schweißvorrichtungen sehr erleichtert. Wie sich aus den Fig. 1A und 1B ergibt, wird die Schweiß vorrichtung S in einem U-Profil 7 gehalten, das, entsprechend der Darstellung in Fig. 1A, im Inneren des Rahmens angeordnet ist, während es entsprechend der Darstellung in Fig. 1B sich auf dem Quersteg des Abschnitts 2 befindet, wo es über eine Zwischenunter lage (schraffiert) gehalten ist, die den Niveauunterschied aus gleicht.Thanks to the concept with the frame, welding is made much easier with the help of automatic welding devices. How 1A and 1B seen from the Fig., The welding is device S in a U-profile 7 is held, which, as shown in Fig. 1A, is disposed inside the frame, while as shown in Fig. 1B is located on the crossbar of section 2 , where it is held on an intermediate layer (hatched) that compensates for the level difference.

Es ist noch auszuführen, daß man vorteilhaft Platten 8 bzw. 9 zwischen den Rahmen und die nicht dargestellten Schraubwinden bzw. zwischen die Rahmen und den Auflagern zur Vermeidung von Be schädigungen anordnet.It must also be stated that plates 8 and 9 are advantageously arranged between the frame and the screw jacks, not shown, or between the frame and the supports to avoid damage.

Um die Bereiche für die Verbindung oder Wiederverbindung durch die Verschweißung (siehe Fig. 2) vorzubereiten, sind Anphasungen, vorzugsweise im Bereich des oberen Abschnitts, vorgesehen. In Fig. 2A ist eine geeignete Anphasung für den Fall eines Trägers mit dickem Steg dargestellt. Im Fall von Trägern mit dünnen Stegen bevorzugt man die Anphasung, wie sie die Fig. 2B wieder gibt.In order to prepare the areas for the connection or reconnection by the welding (see FIG. 2), chamfering is provided, preferably in the area of the upper section. A suitable chamfering for the case of a carrier with a thick web is shown in FIG. 2A. In the case of supports with thin webs, the chamfering as shown in FIG. 2B is preferred.

Statt die Abschnitte, aus denen sich der Träger zusammensetzt, zu verschweißen, kann man ebenso die Abschnitte miteinander ver kleben (siehe Fig. 3). Bei der beispielhaften Darstellung ver wendet man vorteilhaft Stahlplatten 33, die auf die Stege der Abschnitte 31 und 32 über die gesamte Länge aufgeklebt sind.Instead of welding the sections that make up the carrier, the sections can also be glued together (see FIG. 3). In the exemplary illustration, steel plates 33 are advantageously used, which are glued to the webs of sections 31 and 32 over the entire length.

Die Erfindung wurde beispielhaft anhand von Abschnitten be schrieben, die einen T-förmigen Querschnitt besitzen. Es ist jedoch an dieser Stelle auszuführen, daß in gleicher Weise Träger auch mit Hilfe von gemischten Abschnitten, wie auch Hohlprofilen und Kombinationen von diesen, hergestellt werden können. Im be sonderen eignen sich für die beiden Abschnitte auch I-Profile, wobei diesbezüglich auf die Fig. 5 und 6 verwiesen wird. Die Ab schnitte können einen im wesentlichen identischen Querschnitt be sitzen, oder auch unterschiedliche Stärke aufweisen (Fig. 6). Wenn die I-Profile eine unterschiedliche Größe besitzen, ist es relativ einfach, die Flansche durch Verschweißen miteinander zu verbinden.The invention has been described by way of example be sections that have a T-shaped cross section. However, it must be stated at this point that beams can also be produced in the same way with the help of mixed sections, as well as hollow profiles and combinations of these. In particular, I profiles are also suitable for the two sections, reference being made to FIGS . 5 and 6 in this regard. From the sections can be a substantially identical cross-section, or have different thicknesses ( Fig. 6). If the I-profiles are of different sizes, it is relatively easy to weld the flanges together.

Durch die beschriebene Herstellung erhält man einen vorgespannten Stahlträger, dessen einer Teil unter Zug und dessen anderer Teil unter Druck steht. Ein solcher Träger vermag eine Last zu tragen, die wesentlich größer ist als bei einem gewalzten Träger der gleichen Dimensionen. Der Teil des Trägers, der unter Zug steht, übernimmt die Kompressionskräfte und der unter Druck stehende Teil übernimmt die Zugkräfte.The production described gives a prestressed Steel girder, one part under tension and the other part is under pressure. Such a carrier can carry a load, which is much larger than that of a rolled beam same dimensions. The part of the beam that is under tension takes over the compression forces and the one under pressure Part takes over the traction.

Eine mögliche Anwendung ist in Fig. 4 wiedergegeben, die einen vor gespannten und geschweißten Träger 40 zeigt, der eine Platte 41 aus armiertem Beton trägt. Die Verbindung zwischen der Platte und dem Träger ist mit Hilfe von Bolzen 42 hergestellt. Die T-förmigen Abschnitte, die für die Herstellung des Trägers verwendet wurden, besitzen unterschiedliche Querschnittsdimensionen, wobei der jenige mit den kleineren Dimensionen sich in Kontakt mit der Platte befindet.A possible application is shown in Fig. 4, which shows a pre-tensioned and welded support 40 which carries a plate 41 made of reinforced concrete. The connection between the plate and the carrier is made by means of bolts 42 . The T-shaped sections used for the manufacture of the carrier have different cross-sectional dimensions, the one with the smaller dimensions being in contact with the plate.

Claims

1. A process for the preparation of prestressed steel beams, characterized in that two beam sections which are cut for the production of the beam to be manufactured are provided, that the sections are superimposed on one another, that the arrangement is simultaneously subjected to bending, in such a way that a curved support is obtained by joining the two sections along the adjacent areas and finally, after the connection has been made, releasing the external bending forces.

2. The method according to claim 1, characterized in that one used two sections in terms of their geometric Cross-sectional shape are essentially identical.

3. The method according to claim 1, characterized in that one used two sections that have a different geometric Have cross-sectional shape.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized records that the two sections in cross-sectional shape of a T by cutting an I-beam.

5. The method according to claims 1 to 3, characterized in that two I-beams are used as sections, their flanges one connects.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized ge indicates that two sections are used which are related to their steel quality are essentially identical.

7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized records that you can cut sections from a different steel quality used, and the sections according to their bending properties or the mechanical target characteristics of the composite carrier opposes each other.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the position of the two against each other overlying sections fixed to each other with the help of frames, which have a substantially rectangular shape, with a Side edge a central opening for receiving and guiding the Web has one of the sections whose flange on the outside Frame abuts when the opposite side of the frame, to support the flange of the second section, one Has inside length that is essentially the size of the flange corresponds to this section while the remaining two Sides of the frame have a length, according to which if the sections are in place, the parts that come with are to be connected to each other, a distance of a few milli own meters from each other.

9. The method according to claim 8, characterized in that one applies the bending forces to at least two frames that are located at the outer ends of the sections, and the reaction forces via at least one between the outer frames arranged further frames.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the two sections are welded, Bolting or bonding together.

11. Prestressed steel beam, characterized in that it consists of two sections of two longitudinal profiles, which during a bending load along their contact surfaces with each other are connected.

12. Steel beam according to claim 11, characterized in that the two sections have a different steel quality to sit.

13. Steel beam according to one of claims 11 or 12, characterized characterized in that the two sections are different have geometric cross-sectional shape.

14. Steel beam according to one of claims 11 to 13, characterized characterized in that the two sections are T-shaped Have cross-sectional profile, the webs in the same Level.

15. Steel beam according to one of claims 1 to 13, characterized characterized in that the two sections be an I-profile sit and together along the facing flanges are connected.