DE4203881C2 - Doppelschaliges Stahlbetontragwerk - Google Patents

Doppelschaliges Stahlbetontragwerk

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Description

Die Erfindung betrifft ein doppelschaliges Stahlbetontragwerk nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1
Bekannt ist ein doppelschaliges Stahlbetontragwerk bestehend aus einstückig ge­ gossenen vorgefertigten Elementen (DE 30 31 868 C2), deren Schalen bzw. Gurt­ platten durch Streben verbunden sind, die vom Mittelpunkt einer der Gurtplatten schräg zu den Außenecken der anderen Gurtplatte verlaufen.
Dieses bekannte, doppelschalige Stahlbetontragwerk hat den Nachteil, daß die Kräfte der stabförmigen Streben punktartig in die Gurtplatten geleitet werden. Insbesondere an den Außenecken eines Elementes entstehen dadurch hohe Kraftkonzentrationen, die Eckausbildungen aus massiver Stahlkonzentration ver­ langen. Solche Eckausbildungen aus Stahl, an welche die Betonstahlbewehrung der Streben und der Gurtplatten angeschweißt werden muß, sind sehr kostenauf­ wendig. Die wirtschaftlichen Vorzüge der einstückigen Herstellung der Elemente werden so wieder aufgezehrt. Vor allem ist es durch die punktförmige Kraftkon­ zentration nicht mehr möglich, die Querkräfte des Tragwerks an den Strebenen­ den von Element zu Element mit Mitteln des Stahlbetonbaus zu übertragen. Hier müssen Stahlzapfen und Verzahnungen angeordnet werden, die sehr kleine Fer­ tigungstoleranzen verlangen.
Ferner ist die Beanspruchung der Streben innerhalb eines Flächentragwerkes so unterschiedlich, daß sich die Bewehrung von den vier Streben eines Elementes stark voneinander unterscheiden. Dadurch ergeben sich bei gleicher Form der Elemente zahlreiche Untertypen mit hoher Verwechselungsgefahr.
Weiterhin ist die Herstellung der Elemente dieses bekannten Stabtragwerks da­ durch erschwert, daß die Gußform aus mindestens vier Teilen besteht, was wieder­ um beim Zusammenfügen und beim Ausschalen Schwierigkeiten verursacht und zu unwillkommenen Maßabweichungen führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein doppelschaliges Stahlbetontragwerk aus ein­ stückig gegossenen, vorgefertigten Elementen zu schaffen, welches die punkt­ förmige Einleitung von Strebenkräften in die Gurtschalen vermeidet, eine flächen­ hafte Übertragung der Querkräfte an den Fugen zwischen den Segmenten mit Mitteln des Stahlbetonbaus erlaubt, das Herstellungsverfahren vereinfacht, den Schalungsaufwand reduziert und gleichzeitig eine geringere Typenzahl gewährlei­ stet.
Diese Aufgabe wird jeweils durch die in den Ansprüchen 1 und 2 aufgeführten Merkmale gelöst. Spezielle Ausgestaltungen der Gegenstände nach den Patent­ ansprüchen 1 und 2 sind in den Ansprüchen 3 bis 8 angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläu­ tert.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes, doppelschaliges Stahlbe­ tontragwerk in gekrümmter Ausführung. Der Schnitt ist dabei nicht in den Achsen der Mittelsäulen, sondern am Rand der Elemente geführt.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Achse eines der Elemente des doppel­ schaligen Stahlbetontragwerks.
Fig. 3 zeigt perspektivisch ein sechseckiges Einzelelement einer erfindungsgemäs­ sen doppelschaligen Stahlbetonflächentragwerkes.
Fig. 4 zeigt den Schnitt einer möglichen Verbindung der Elemente.
Fig. 5 zeigt eine Variante des Einzelelementes, bei dem die Gurtschalen zu Stäben reduziert sind.
In Fig. 1 ist dargestellt, wie das erfindungsgemäße, doppelschalige Stahlbeton­ tragwerk zusammengesetzt ist. Das Tragwerk kann als balkenförmiges Linientrag­ werk oder als platten- bzw. schalenförmiges Flächentragwerk mit ein- oder zwei­ achsiger Krümmung ausgebildet sein. Gekrümmte Tragwerke werden dadurch er­ zeugt, indem die Gurtschalen (2/3) der Elemente (1) unterschiedlich groß ausge­ bildet sind.
Die zwischen den Gurtschalen (2/3) vorhandenen Schubkräfte übernehmen die zentral angeordneten Mittelsäulen (4).
Das in Fig. 2 dargestellte, geschnittene Element besteht aus einer Mittelsäule (4) und zwei Gurtschalen (2/3), die sich zur Mitte hin verstärken. Die Mittelsäule (4) kann die Form eines Doppelpyramiden- oder Doppelkegelstumpfes haben, des­ sen Achse durch den Mittelpunkt der Gurtplatten geht.
Der Querschnitt der Mittelsäule (4) kann vieleckig, rund oder elliptisch sein. Vor­ zugsweise ist der Querschnitt der Mittelsäule (4) der äußeren Form der Gurtschalen (2/3) angepaßt und kann daher gerundete oder eckige Formen haben.
Die Doppelpyramiden- bzw. Doppelkegelstumpfform ist dem Kraftverlauf im Ele­ ment bei biegebeanspruchten Tragwerken angepaßt. Die Biegebeanspruchung der Mittelsäule (4) ist in deren Mitte am geringsten. Die Schrägflächen der Mittel­ säule (4) werden genutzt um die Spannverankerungen (7) zum Verbinden der Elemente vorteilhaft anzuordnen.
Die Form des Elementes kann so ausgebildet sein, daß die Seiten der Mittelsäule (4) und die ihr zugewandten Innenseiten der Gurtschalen eine kontinuierliche Krümmungslinie (6) bilden, wobei die Innenflächen des Elementes entweder einen drehsymmetrischen Körper umschließen, oder aus einachsig gekrümmten Flächen gratbildend zusammengesetzt sind.
Die Voutenform der Gurtschalen (2/3) entspricht einerseits der Biegebeanspru­ chung der Gurtschalen des Stahlbetontragwerkes, andererseits ermöglicht sie das frühzeitige Entschalen der Gußform.
In Fig. 3 ist ein im Grundriß sechseckiges Element des doppelschaligen Stahlbeton­ tragwerks perspektivisch dargestellt. Die Außenflächen der Gurtschalen (2/3) kön­ nen - wie dargestellt - eben, sie können aber auch kallottenförmig oder pyrami­ denförmig gestaltet sein, wobei der Firstpunkt über der Achse der Mittelsäule liegt.
Die Innenflächen der Gurtschalen bilden flache Pyramiden oder Kegel, die in die doppelstumpfförmige Mittelsäule übergehen.
In Fig. 4 ist eine mögliche Verbindung der Segmente (1) untereinander dargestellt. Sie erfolgt hierbei durch in Bewehrungskanäle (16) der Gurtschalen (2/3) eingeschobenen Betonstahl- oder Spannstahlbewehrung (12), die teils durchgehend, teils durch Schraubmuffen (13) - im Fugenbereich (5) angeordnet - gekoppelt sind. Hierbei wird der gestoßene Bewehrungsstab mit einer Spann­ schraube (14) gegen eine Ankerplatte (19) verspannt und so ein Element gegen das benachbarte gepreßt. Die Einschubbewehrung (12) ist durch injizierten Ein­ preßmörtel (17) in den Freiraum zw. Stahl (12) und Kanalwandung (16) kraftschlüs­ sig mit dem Elementkörper verbunden. Als Spannbewehrung sind dazu auch im Bauwesen bekannte Spannsysteme z. B. Dywidag oder Suspa verwendbar.
Die Ränder der Gurtschalen haben eine in Richtung der Tragwerksebene verlau­ fende Zahnung (15) oder eine Aufrauhung. In die Fugen (5) eingebrachter Mörtel oder Kleber (18) übernimmt dabei die Übertragung der Querkräfte zwischen den Elementen.
Alternativ wird die Verbindung der Elemente auch durch eine Spannbewehrung hergestellt, welche an den Enden der Gurtschalen oder nach innen geführt - an der Mittelsäule (4) verankert (7) wird. Diese Verbindung ist in Fig. 2 erläutert.
Fig. 5 zeigt ein im Grundriß viereckiges Element, des erfindungsgemäßen Stahl­ betontragwerks in Vorderansicht, Seitenansicht und Draufsicht. Die Untergurt­ schale (3) ist hierbei dicker als die Obergurtschale (2).
Durch das Weglassen seitlicher Teile der Untergurtplatte (20) entsteht ein Unter­ gurtstab (21). Auf gleiche Weise können die Gurtschalen auch zu sich kreuzenden Gurtstäben reduziert werden. Die Gurtschalen des erfindungsgemäßen Stahlbe­ tontragwerkes werden so zu Stäben bzw. zu Stabnetzen.
Die beschriebenen Segmente des erfindungsgemäßen Stahlbetontragwerkes können mit einer zwei- oder mehrteiligen Gußform hergestellt werden. Zum Her­ ausnehmen des Elementes werden die Teile der Form in Gegenrichtung auseinan­ gefahren oder auseinandergedreht. Nach dem Öffnen wird das Element heraus­ gehoben und die Gußform für den nächsten Arbeitsgang vorbereitet. Bei Formen, die oben offen sind, wird der Beton über diese Öffnung eingefüllt. In einer ande­ ren, erfindungsgemäßen Ausführungsart ist sie geschlossen. In diesem Fall wird der Beton mit Druck in die Form gepumpt.
Werden im Gurtschalenbereich der Gußform entsprechende Verdrängungskörper eingesetzt, entstehen Elemente mit stabförmiger Gurtausbildung entsprechend dem in Fig. 5 dargestellten Element des erfindungsgemäßen Stahlbetontragwerks.

Claims (8)

1. Doppelschaliges, zweiachsig tragfähiges Stahlbetontragwerk mit einem allsei­ tig begeh- oder bekriechbaren Zwischenraum, das im Endzustand aus ein­ stückig gegossenen Stahlbetonelementen besteht, wobei dieses jeweils zwei zueinander parallele und im Abstand liegende, sich zu ihrem Mittelpunkt ver­ dickende Gurte (2/3), mit drei-, vier-, fünf- oder sechseckigen Umrissen aufweisen, die mittels Kleber oder Mörtel (18) und in die Gurte eingeschobener Bewehrung (12) kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei die Gurte Schalen oder Stäbe sind, deren Achsen jeweils durch die Mittelachse der Ele­ mente und die Gurte verbindenden Säulen verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die im Endzustand überwiegend biegebeanspruchten Gurtschalen (2/3) eines Stahlbetonelements in ihren Mittelpunkten jeweils durch eine einzige, biegebeanspruchte, zentrisch und normal zu den Gurtschalen angeordnete Säule (4) miteinander biegesteif verbunden sind, wobei die Säule (4) die Form eines Doppelkegelstumpfes oder Doppelpyramidenstumpfes hat.
2. Doppelschaliges, zweiachsig tragfähiges Stahlbetontragwerk mit einem allsei­ tig begeh- oder bekriechbaren Zwischenraum, das im Endzustand aus ein­ stückig gegossenen Stahlbetonelementen besteht, wobei dieses jeweils zwei zueinander parallele und im Abstand liegende, sich zu ihrem Mittelpunkt ver­ dickende Gurte (2/3), mit drei-, vier-, fünf- oder sechseckigen Umrissen aufweisen, die mittels Kleber oder Mörtel (18) und in die Gurte eingeschobener Bewehrung (12) kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei die Gurte Schalen oder Stäbe sind, deren Achsen jeweils durch die Mittelachse der Ele­ mente und die Gurte verbindenden Säulen verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die im Endzustand überwiegend biegebeanspruchten Gurtschalen (2/3) eines Stahlbetonelements in ihren Mittelpunkten jeweils durch eine einzige, biegebeanspruchte, zentrisch und normal zu den Gurtschalen angeordnete Säule (4) miteinander biegesteif verbunden sind, wobei die Säule (4) mit den Gurtschalen jeweils im Querschnitt eine senkrecht zu den Gurtschalen angeordnete, durch kontinuierlich gekrümmte Linien begrenzte Querschnittsfläche darstellt.
3. Doppelschaliges Stahlbetontragwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen der Gurtschalen (2/3) des Elementes eben, kallotten­ förmig oder pyramidenförmig gestaltet sind, wobei die dabei entstehende Verdickung der Gurtschalen (2/3) in der Achse der Mittelsäulen (4) ihr Maxi­ mum erreicht.
4. Doppelschaliges Stahlbetontragwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der Gurtschalen (2/3) der Elemente mit einer angeform­ ten Zahnung (15) versehen sind.
5. Doppelschaliges Stahlbetontragwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der Gurtschalen (2/3) regel- oder unregelmäßige Vertie­ fungen (Aufrauhungen) aufweisen.
6. Doppelschaliges Stahlbetontragwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (1) durch in Bewehrungskanäle (16) eingeschobene schlaffe Betonstahl- und/oder Spannstahlbewehrung (12) verbunden sind, wobei die Hohlräume zwischen den Wandungen der Bewehrungskanäle (16) und der Bewehrung (12) mit Injektionsmörtel (17) ausgepreßt sind.
7. Doppelschaliges Stahlbetontragwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstahlbewehrung (12) teilweise oder insgesamt gekrümmt in den Innenraum des Stahlbetontragwerkes geführt und an der Mittelsäule (4) der Elemente (1) verankert (7) ist.
8. Doppelschaliges Stahlbetontragwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Spannstahlbewehrung (12) an den Verbindungsfugen (5) der Elemen­ te gekoppelt und verankert ist.
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