DE3832664A1 - Verbautraeger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbauträger für einen Baugruben­ verbau.

Baugruben zur Herstellung der Untergeschosse von Hochbauten, zur Herstellung von Tiefgaragen und U-Bahntunnels in inner­ städtischen Bereichen erfordern in der Regel eine vertikale Ab­ stützung, da dort meist beengte Platzverhältnisse vorhanden sind, so daß die Baugrubenbegrenzungen nicht mit natürlichen, standsicheren Böschungen ausführbar sind. Eine sehr häufig an­ gewandte Ausführungsart des Baugrubenverbaues wird mit Verbau­ trägern aus Stahlprofilen verschiedener Art und zwischen diesen Trägern angeordneten Ausfachungen aus Holz, Beton oder Stahl ausgeführt. Die Verbauträger werden entweder eingerammt oder in Großlochbohrungen gestellt. Im Zuge des Baugrubenaushubes wer­ den die Zwischenräume zwischen den Verbauträgern ausgefacht. Bekannt sind Verbauträger, die aus zwei handelsüblichen U-Pro­ filen zusammengesetzt sind, wobei die Stege der U-Profile par­ allel zueinander mit einem Abstand angeordnet sind, die insge­ samt 4 Flansche nach außen gerichtet und die jeweilig in einer Ebene liegenden Flanschen durch angeschweißte Bindebleche ver­ bunden sind. Die Bindebleche werden auf beiden Seiten des Ver­ bauträgers mit einem Abstand von ca. 1,50 m über die gesamte Verbauträgerlänge angeordnet. Der bekannte Verbauträger wird in ein Bohrloch hineingestellt, das anschließend wieder verfüllt wird.

Nachteilig bei dem bekannten Verbauträger sind die aufwendigen manuellen Schweißarbeiten, seine geringe Biegesteifigkeit in Richtung der Flansche sowie seine geringe Torsionssteifigkeit. Die geringe Biegesteifigkeit in Richtung der Flansche sowie die geringe Torsionssteifigkeit wirken sich bereits bei Transport und Einbau häufig nachteilig aus. Häufig muß der Verbauträger in ein verrohrtes Bohrloch eingestellt werden, dessen Verroh­ rung erst nach dem Verfüllen der Hohlräume gezogen werden kann.

Da die Verrohrung in der Regel unter Drehung des Bohrrohres ge­ zogen wird, entstehen große Torsionsbeanspruchungen für den Verbauträger, die zum Bruch der Schweißnähte der Bindebleche führen können. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verbauträ­ gers ist der offene Zwischenraum zwischen den Stegen der beiden U-Profile. Dieser offene Zwischenraum bringt zwar Vorteile beim Setzen von Erdankern, da bei dieser Verbauträgerform auf Gur­ tungen verzichtet werden kann. Jedoch ist im Bereich des offe­ nen Zwischenraumes keine Ausfachung vorhanden. Beim Aushub der Baugrube rieselt das Verfüllmaterial in die Baugrube, der Ver­ bauträger verliert seine Stützung gegen den zu stützenden Bo­ den, so daß Bodenbewegungen und -setzungen außerhalb der Bau­ grube nicht zu vermeiden sind. Man versucht dies dadurch zu vermeiden, daß man als Bohrlochverfüllmaterial beispielsweise ein Kalk-Zement-Sand-Gemisch verwendet, das bei geringer Fes­ tigkeit standfest ist. Hierdurch wird jedoch wieder das Wieder­ gewinnen des Verbauträgers erschwert oder unmöglich gemacht.

Aus der DE-AS 20 39 386 ist ein Verbauträger bekannt, der ein hutförmiges Profil aufweist. Dieser Verbauträger ist einstückig und im Walzverfahren hergestellt. Seine Querschnittsform ist statisch sehr ungünstig. Der geringe Flächenanteil der Profil­ rückwand und der Anschlußflansche am Gesamtquerschnitt ergibt nur geringe Widerstandsmomente. Das ungünstige Verhältnis Biegesteifigkeit zu Metergewicht ist somit unwirtschaftlich. Die am häufigsten eingesetzten Verbauträger liegen im Quer­ schnittshöhenbereich von 300 bis 400 mm. Ein einstückig ge­ walzter Träger dieser Querschnittshöhe mit einem rechten Winkel zwischen Stegen und Flanschen ist walztechnisch nicht herstell­ bar. Schon geringe Abweichungen vom rechten Winkel erhöhen je­ doch die Biegespannungen am Übergang Profilrückwand - Profil­ seitenwände sehr stark, was zu einer Verminderung der aufnehm­ baren Belastung aus Erddruck gegenüber exakt rechtwinkliger Eckausbildung führt. All diese Nachteile haben dazu geführt, daß sich das einstückig gewalzte hutförmige Verbauträgerprofil in der Praxis nicht durchgesetzt hat.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Verbauträ­ ger für einen Baugrubenverbau anzugeben, der ein optimales Ver­ hältnis Biegesteifigkeit zu Metergewicht aufweist, der indus­ triell herstellbar ist und der den Einbau und Ausbau wirt­ schaftlicher gestaltet.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die wichtigsten Anforderungen an eine optimale Querschnittsform eines Verbauträgers sind die maximale Biegesteifigkeit und Tor­ sionssteifigkeit bei geringstem Materialverbrauch und gering­ sten Außenabmessungen. Dies wird erreicht durch hohe, dünne Stege und schmale, dicke Flansche. Für den Hauptanwendungsbe­ reich von Verbauträgern werden Steghöhen von ca. 300 bis 400 mm benötigt. Die zweckmäßige Flanschbreite liegt bei ca. 100 bis 120 mm, bedingt durch die erforderliche Auflagertiefe der Aus­ fachungen. Die optimale Querschnittsform wird Flanschdicken aufweisen, die mehr als das Zweifache der Stegdicken beträgt. Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbau­ trägers ist aus 2 z-förmigen Walzprofilen hergestellt, deren Abmessungen sich durch entsprechende Einstellung der Walzen in einfacher Weise optimieren lassen. Die Schweißverbindung (4) wird bevorzugt mit dem Unterpulver-Schweißverfahren maschinell im Walzwerk hergestellt. Entsprechend den statischen und kon­ struktiven Anforderungen an den Verbauträger ist die kosten­ günstigste Ausführungsart der Schweißverbindung (4) wählbar, wie sie in den Unteransprüchen angegeben sind.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verbauträgers ist seine geschlossene Form. Neben der Erhöhung der Biegestei­ figkeit in Richtung der Verbauebene und seiner Torsionsstei­ figkeit ergeben sich erhebliche Vorteile bei der Handhabung des Verbauträgers. Seine schmale Form, bedingt durch nur 2 abste­ hende Flansche auf einer Seite, ermöglicht die Herstellung kleinerer Bohrlöcher, wenn der Verbauträger als Bohrträger ver­ wendet wird. Geringere Bohrkosten und Verfüllkosten sind die Folge. Kleinere Bohrlöcher bewirken auch eine geringere Boden­ auflockerung im Bohrbereich, was bei einem Baugrubenverbau in der Nähe bestehender Bauten wegen möglicher Gebäudesetzungen von Bedeutung ist. Weiterhin wird es möglich, die Bohrlochver­ füllung nur auf der abzustützenden Seite vorzunehmen. Bei durchlaufender Schweißnaht ist der Verbauträger außerdem was­ serdicht ausführbar, was die Ausführung eines wasserdichten Verbaues ermöglicht.

Die Anwendung des Unterpulverschweißverfahrens (UP-Verfahren) ermöglicht eine wirtschaftliche industrielle Herstellung des erfindungsgemäßen Verbauträgers. Hiermit werden Schweißge­ schwindigkeit von über 2 Meter pro Minute erreicht. Weitere Vorteile sind: große Einschmelztiefen bis ca. 18 mm, geringer Drahtverbrauch, Fließfertigung, hochwertige Schweißnähte, nie­ driger Energieverbrauch, automatisches Verfahren, keine beson­ deren Schutzmaßnahmen erforderlich.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verbauträgers sieht eine parallele Anordnung der Stege (5) und einen rechtwinkligen Anschluß der Flansche (3) an die Stege (5) vor. Die parallele Anordnung der Stege (5) ermöglicht die konstruktiv einfache An­ ordnung von Erdankern innerhalb des Verbauträgers, wobei sich der Ankerkopf beispielsweise auf 2 Stahlplatten (11) abstützt, die an die beiden Stege angeschweißt sind. Das Anbringen der Ankerköpfe direkt auf den hintere Flanschen ist unerwünscht, da die Erdanker beim Ausbau des Verbaues in der Regel abgebrannt werden und hierbei die hinteren Flanschen beschädigt würden.

Der erfindungsgemäße Verbauträger kann sowohl eingerammt als auch in Bohrlöcher eingebracht werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung erge­ ben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Aus­ führungsbeispiele, die anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt des Verbauträgers,

Fig. 2 eine Schweißverbindung des Verbauträgers,

Fig. 3 eine Flanschausbildung des Verbauträgers,

Fig. 4 eine Schweißverbindungsanordnung,

Fig. 5 einen Verbauträger mit aufgesetztem Erdanker,

Fig. 6 Horizontalschnitt zu Fig. 5,

Fig. 7 einen Verbauträger mit versenktem Erdankerkopf,

Fig. 8 Horizontalschnitt zu Fig. 7,

Fig. 9 Darstellung des erforderlichen Bohrlochdurch­ messers,

Fig. 10 Bohrlochverfüllbereich.

Der in Fig. 1 dargestellte Querschnitt eines Verbauträgers ist aus 2 z-förmigen Walzprofilen (1) zusammengesetzt. Die Stege (5) sind parallel angeordnet, die Flansche (3) sind rechtwink­ lig zu den Stegen (5) angeordnet. Die Schweißverbindung (4) ist einseitig als V-Naht ausgeführt, wobei die z-förmigen Walzpro­ file (1) hierfür eine Abkantung (6) vorsehen. Das z-förmige Walzprofil (1) ist punktsymmetrisch geformt, weshalb zur Her­ stellung eines Verbauträgers eine Profilform ausreicht.

Fig. 2 zeigt eine doppelseitige Schweißverbindung (4) in Form von 2 V-Nähten. Hierfür wird das z-förmige Profil mit 2 Abkan­ tungen (6) an den Flanschen (3) gemäß Fig. 3 hergestellt.

Fig. 4 zeigt eine Verbauträgeransicht auf die Schweißverbin­ dungsseite mit einer Schweißverbindung in Teilabschnitten (7).

Einen Verbauträger mit einem auf die Flansche (3) aufgesetzten Erdankerkopf (8) zeigen die Fig. 5 und 6. Die Ankerkonsole (9) ist ein Vollblech, das an die Flansche (3) angeschweißt ist, und zu Montagezwecken und der Aufnahme der Vertikalkompo­ nente der Ankerkraft dient. Erforderlichenfalls können auf der Baugrubenseite Bindebleche (10) an die Flansche (3) ange­ schweißt werden, um die Steifigkeit des Verbauträgers in Rich­ tung der Verbauebene zu erhöhen.

Fig. 7 und 8 zeigen die Anordnung eines versenkten Ankerkopfes innerhalb des Verbauträgers. Diese Ausführungsform kommt zur Ausführung, wenn die Bauwerkswand ohne Arbeitsraum direkt an den Verbau anbetoniert wird ("Berliner Verbau"). Zwei Stahl­ platten (11), die beidseitig an die Stege (5) angeschweißt sind, dienen als Auflager für den Ankerkopf, der aus einer Auf­ lagerplatte (12), einer Keilscheibe (13), dem Ankerring (14) und den Keilen (15) besteht. Falls erforderlich, kann der Ver­ bauträger an seiner offenen Seite beispielsweise durch Ab­ schnitte (16) eines U-Profiles, das an die Stege (5) beidseitig angeschweißt ist, in Richtung der Verbauebene ausgesteift wer­ den.

Fig. 9 zeigt die Verringerung des Außendurchmessers des erfin­ dungsgemäßen Verbauträgers gegenüber einem gleichwertigen Ver­ bauträger, der aus 2 U-Profilen zusammengesetzt ist. Im Durch­ schnitt kann das Bohrloch mit einem um 20% geringeren Durch­ messer ausgeführt werden.

Fig. 10 zeigt den notwendigen Bereich (18), der beim Setzen des Verbauträgers in ein Bohrloch wiederverfüllt werden muß. Der Bereich (19) kann frei bleiben, so daß Einsparungen an Verfüll­ material von ca. 30 bis 50% möglich sind.

Claims (12)

1. Verbauträger aus Profilstahl mit hutförmigem Profil für ei­ nen Baugrubenverbau, wobei das hutförmige Profil zwei pa­ rallele Stege aufweist, an deren Enden sich rechtwinkelig zu den Stegen verlaufende Flansche anschließen, die an dem einen Stegende einen die beiden Stege miteinander verbin­ denden Boden bilden, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder Steg (5) Bestandteil eines separaten, z- förmigen Stahlprofils (1) ist, deren einander zugewandte Flansche (3) sich an den Schmalseiten (2) berühren und an der Berührungsstelle durch eine Schweißverbindung (4) ver­ bunden sind, wobei die Dicke der Flansche (3) größer ist als die Dicke der Stege (5) und die Schweißverbindung (4) im Unterpulver-Schweißverfahren hergestellt ist.

2. Verbauträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schweißverbindung (4) an der Be­ rührungsstelle einseitig über die ganze Länge des Verbau­ trägers durchgehend angeordnet ist.

3. Verbauträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schweißverbindung (4) an der Be­ rührungsstelle einseitig nur in Teilabschnitten (7) über die Länge des Verbauträgers angeordnet ist.

4. Verbauträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schweißverbindung (4) an der Be­ rührungsstelle beidseitig über die ganze Länge des Verbau­ trägers durchgehend angeordnet ist.

5. Verbauträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schweißverbindung (4) beidseitig nur in Teilabschnitten (7) über die Länge des Verbauträgers angeordnet ist.

6. Verbauträger nach Anspruch 1 und 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schweißverbindung (4) ein­ seitig nur in Teilabschnitten (7) über die Länge des Ver­ bauträgers angeordnet ist, wobei die Teilabschnitte (7) alternierend auf der Innenseite und auf der Außenseite des Verbauträgers angeordnet sind.

7. Verbauträger nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Flansche (3) 100 mm bis 120 mm beträgt und die Dicke der Flansche (3) mindestens das 2fache der Dicke der Stege (5) beträgt.

8. Verbauträger nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Stege (5) ca. 300 bis 400 mm beträgt.

9. Verbauträger nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die z-förmigen Stahlprofile (1) Walzprofile sind.

10. Verbauträger nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die z-förmigen Stahlprofile (1) durch Kaltverformung hergestellt sind.

11. Verbauträger nach Anspruch 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schmalseiten (2) der z- förmigen Profile (1) auf einer Seite eine gebrochene Kante (6) aufweisen.

12. Verbauträger nach Anspruch 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schmalseiten (2) der z- förmigen Profile (1) auf zwei Seiten gebrochene Kante (6) aufweisen.