DE4217783A1 - Laststuetzstruktur - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Last­ stützstrukturen.

Laststützstrukturen werden zur Überbrückung zwi­ schen voneinander beabstandeten vertikalen Stützen verwendet und können typischerweise bei Straßen­ brücken und Parkgaragen verwendet werden. Bei einer üblichen Konstruktion werden Balken oder Träger verwendet, um eine Betonplatte, bekannt als Deck, zu stützen. Die Balken können entweder aus Stahl oder aus Beton hergestellt sein und sind so dimen­ sioniert, daß die Kräfte von dem Deck in die verti­ kalen Stützen geleitet werden können.

Es ist bekannt, daß Beton zwar relativ druckfest, jedoch relativ zugspannungsempfindlich ist. Daher ist die Betonplatte üblicherweise mit Stahlver­ stärkungen versehen, die normalerweise die Form von Stahlstäben aufweisen. Diese Stäbe sind in einem Gitter sowohl in Längs- als auch in Querrichtungen verlegt und sind sowohl an der Unterseite als auch an der Oberseite der Betonplatte angeordnet.

Das Anordnen der Verstärkungsstäbe wird manuell durchgeführt und ist daher relativ zeitaufwendig. Darüber hinaus müssen die Stäbe innerhalb einer Verschalung angeordnet werden, die verwendet wird, um das Deck in situ zu gießen, wodurch die Kosten und der Zeitaufwand bei der Herstellung weiter ansteigen.

Bei einer Straßenbrücke des "Platten-auf-Träger"- Typs, wie er normalerweise in Ontario, Kanada, verwendet wird, weisen die oberen und unteren Ver­ stärkungen typischerweise jeweils 0,3 Vol.-% längs­ verlaufende Stahlstäbe und 0,3 Vol.-% querverlau­ fende Stahlstäbe auf. Um die Betonplatte mit der erforderlichen Festigkeit zu versehen, müssen die Stäbe benachbart der Oberseite und der Unterseite des Decks angeordnet werden. Ein üblicherweise auftretendes Problem bei solchen Betonplatten besteht in der Korrosion der verstärkenden Stahl­ stäbe. Die Korrosion kann durch Reaktion mit den Bestandteilen des Betons entstehen, der zur Bildung des Decks verwendet wird, aber ebenso durch Reak­ tion mit der äußeren Umgebung, beispielsweise Salz, das zur Entfernung von Schnee und Eis von der Stützstruktur verwendet wird, oder durch Luftfeuch­ tigkeit. Um das Auftreten von Korrosion hinauszuzö­ gern, werden die Stahlstäbe häufig mit einer geeig­ neten, schützenden Beschichtung versehen und ein Minimum einer schützenden Betonschicht wird auf den Stäben vorgesehen. Während eine solche Maßnahme das Auftreten von Korrosion hinauszögert, tritt Korro­ sion unvermeidbar auf, mit der Folge einer Reduk­ tion der Lebensdauer der Struktur und teueren Repa­ raturmaßnahmen, die es erforderlich machen, Teile des Decks zum Zwecke der Prüfung und Reparatur zu entfernen.

Darüber hinaus führt die Notwendigkeit, den Ver­ stärkungsstahl mit Beton abzudecken, zu einer Dicke der Decke, die größer ist als die zur Stützung der Last erforderliche Dicke. Dies führt nicht nur zu einem Anwachsen des Volumens und der Kosten des Decks, sondern auch zu einer entsprechenden Erhö­ hung der Festigkeit und den Kosten für die Stütz­ struktur.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laststützstruktur zu schaffen, bei der die oben geschilderten Nachteile vermieden oder abge­ schwächt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Last­ stützstruktur zur Überspannung eines Paares vonein­ ander beabstandeter vertikaler Stützen vorgesehen, wobei die Struktur ein Paar seitlich voneinander beabstandet angeordnete Balken, die sich zwischen den Stützen erstrecken, Spannungsglieder, vorzugs­ weise Zugglieder, die sich zwischen den Balken er­ strecken und daran befestigt sind, um laterale Relativbewegungen zwischen den Balken zu verhin­ dern, ein Deck, das durch die Balken gestützt ist, und Befestigungseinrichtungen aufweist, die sich zwischen dem Deck und den Balken erstrecken, um eine Relativbewegung dazwischen zu vermeiden, wobei das Deck aus Beton gebildet ist, der mit nicht­ metallischen Fasern imprägniert und so dimensio­ niert ist, daß von dem Deck getragene Lasten auf die Stützen durch die Balken übertragen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfol­ gend beispielhaft anhand der Figuren erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Laststützstruk­ tur;

Fig. 2 eine Schnittansicht gemäß Schnittlinien­ verlauf 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht entsprechend der Darstel­ lung in Fig. 1 in teilweise geschnittener Darstellung;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Be­ reichs eines Stützrahmens der in Fig. 1 dargestellten Struktur;

Fig. 5 die Darstellung eines Modells, wie es zur Entwicklung der Struktur gemäß den Fig. 1 bis 4 verwendet wird;

Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche Darstellung, zur Erläuterung eines weiteren, mit dem Mo­ dell ausgeführten Versuches; und

Fig. 7 eine Teilansicht, ähnlich der in Fig. 2, eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Laststützstruktur.

Wie in Fig. 1 dargestellt, erstreckt sich eine Laststützstruktur 10 zwischen einem Paar vertikaler Stützen 12. Die Stützen 12 sind geeignete Stützsäu­ len oder Auflager, die geeignet sind zur Abstützung der Lasten, die der Laststützstruktur aufgebürdet sind.

Ein Paar seitlich voneinander beabstandeter Balken 14, 16 erstrecken sich zwischen den vertikalen Stützen 12, wobei bei dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel Doppel-T-Deckenträger aus Baustahl verwendet werden. Alternativ könnten auch Betonträ­ ger oder anders konfigurierte Stahlträger, bei­ spielsweise rechteckige Träger oder Kastenträger, verwendet werden. Es wird darauf hingewiesen, daß eine geeignete Anzahl von lateral beabstandeten Trägern verwendet werden kann, um ein Deck der erforderlichen Weite zu schaffen. Die Träger 14, 16 werden auf den Stützen 12 durch Druckunterlagen 18 gestützt. Jeder der Träger 14, 16 hat einen zentra­ len Steg 20 und einen oberen und unteren Gurt 22, 24. Die Träger 14, 16 werden in parallel zueinander beabstandeter Anordnung durch Strukturglieder 25 gehalten, die an den Stegen 20 der Träger 14, 16 nahe den Stützen 12 angeordnet sind.

Zwischen den oberen Gurten 22 ist eine Reihe von Stahlverbindern 26 angeordnet, die als Spannungs­ glieder zwischen den Trägern 14, 16 wirken. Die Stahlverbinder 26 sind an den Gurten 22 entweder durch Verschweißung oder andere geeignete Befesti­ gungsmittel, wie Bolzen oder Nieten, gesichert.

Die Trager 14, 16 sind an ihren gegenuberliegenden Enden durch U-Profilstähle 29 verbunden, die an den Gurten 22 in ähnlicher Weise befestigt sind wie die Verbinder 26. Die U-Profilstähle 29 sind mit ihren Stegen in der Horizontalebene orientiert, um in dieser Ebene ein Maximum an Steifigkeit zu erreichen. Eine Reihe von Scherbolzen 32 bzw. auf der Scherung beanspruchten Bolzen sind durch Inter­ valle beabstandet längs der nach oben gerichteten Oberfläche der U-Profilstähle 29 befestigt und in gleichmäßigen Intervallen längs den Gurten jedes Balkens 14, 16 befestigt. Die Bolzen 32 sind kon­ ventionelle Befestigungsmittel, die zur Befesti­ gung einer Betonstruktur an einer Stahlstruktur, beispielsweise wie die handelsüblichen und als "Nelson-Bolzen" bekannten, verwendet werden.

Ein Deck 30 ist auf der oberen Oberfläche der Gurte 22 abgestützt. Das Deck 30 ist mittels der Bolzen 32 mit jedem der Gurte 22 und den U- Profilstählen 29 befestigt, um die erforderliche laterale Steifigkeit herzustellen. Das Deck 30 ist aus Beton geformt, der mit zufällig verteilten Fasern imprägniert ist. Die Fasern können aus jedem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein, vorzugsweise aus nicht-metallischem Material, wie einem oder mehreren aus der Gruppe der Kohlenstoff­ fasern, Aramidfasern, Polypropylen oder geeigneter äquivalenter Fasern. Die Fasern werden in den Beton gemischt, bevor das Deck geformt wird, das in situ unter Verwendung geeigneter Verschalungen (nicht dargestellt) gegossen wird.

Das Deck 30 weist vorzugsweise einen Fasergehalt von wenigstens 5 Teilen in 1000 Vol.-Teilen auf. Bei der Betonmischung kann ein Superplastifikator verwendet werden, um die Fließeigenschaften des nassen Betons zu verbessern. Die Fasern sind vor­ zugsweise nicht größer als 0,05 mm im Durchmesser und nicht länger als 40 mm, bei Verwendung von Polypropylen. Jedoch können auch andere Längen und Durchmesser verwendet werden, in Abhängigkeit von den besonderen Bedingungen, unter denen die Stütz­ struktur verwendet werden soll.

Im großen und ganzen sollte eine ausreichende Menge von Fasern in den Beton eingeschlossen sein, um eine Zugfestigkeit der Betonplatte zu erreichen, die mindestens 20% der Druckfestigkeit der Platte beträgt.

Die in Fig. 2 mit (d) bezeichnete Dicke des Decks 30 ist so bemessen, daß sie ermöglicht, auf die obere Oberfläche des Decks 30 aufgebürdete Lasten in einer bogenförmigen Funktion in die Träger 14, 16 einzuleiten. Allgemein sollte das Verhältnis zwischen Decktiefe (d) und Spannweite (s) kleiner sein als 1:14, d. h. daß die Tiefe (d) wenigstens 1/14 der Spannweite (s) betragen sollte.

Bei auf das Deck ausgeübten Belastungen, die auf die Träger 14, 16 übertragen werden, werden die Verbinder 26 verwendet, um jede laterale, nach außen gerichtete Bewegung der Gurte 22 von den Trägern 14, 16 zu verhindern. Der Abstand und der Querschnitt der Verbinder 26 ist wiederum abhängig von der Art der Belastungen, die ausgeübt werden, jedoch sollte im typischen Fall der Längsabstand zwischen den Verbindern 26 nicht mehr als die Hälfte der Spannweite (s) betragen. Die Quer­ schnittsfläche der Verbindung sollte nicht weniger als 0,4% der Querschnittsfläche des Decks 30, das durch die Verbinder 26 gestützt wird, betragen. Daher sollte die Querschnittsfläche jedes Verbin­ ders 26 in dem Fall, daß das Deck 225 mm dick ist und die Verbinder 26 1 m Abstand voneinander auf­ weisen, in der Größenordnung von 900 mm² liegen. Für die Verbinder 26 können geeignete Baustahlpro­ file verwendet werden.

Es wird betont, daß bei dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel das Deck 30 ohne eine in das Deck eingebettete Stahlverstärkungsstruktur ausgebildet ist, und daher die inherente Korrosionswirkung zwischen dem Beton und den Stahlverstärkungsstäben vermieden wird. Die Verbinder 26 sind von der Unterseite des Decks 30 beabstandet, um jeglichen Kontakt zwischen dem Beton und den Verbindern 26 zu vermeiden, und für den Fall, daß Korrosion durch Umwelteinflüsse erfolgt, die Verbinder 26 für eine Inspektion und/oder einen Austausch, je nach Not­ wendigkeit, einfach zugänglich zu machen. Dies kann dann ohne Auswirkungen auf das Deck 30 geschehen.

Die Verbinder 26 sollten so angeordnet sein, daß sichergestellt ist, daß die von dem Deck auf die Gurte 22 über die Bolzen 32 übertragenen Lasten keine seitliche, nach außen gerichtete Bewegung der Gurte induzieren. Wo Doppel-T-Profilträger 14 ver­ wendet werden, sollte der Verbinder 26 benachbart zum oberen Gurt 22 angeordnet werden, da der Steg 14 relativ flexibel ist und eine nach außen gerich­ tete Bewegung der Gurte 22 erlauben würde. Dies würde verhindern, daß das Deck 30 die aufgebürdete Belastung durch die bogenförmige Funktion, wie oben erwähnt, aufnimmt.

Nenn andere Trägerprofile 14 verwendet würden, die eine erhöhte seitliche Steifigkeit aufweisen, könnten auch alternative Formen und Anordnungen von Spannungsgliedern 26 verwendet werden. Beispiels­ weise können die Spannungsglieder 26 bei Verwendung von Kastenträgern anstatt von Doppel-T-Trägern 14 die Form von Stahlröhren aufweisen, die sich durch die neutrale Achse oder etwas oberhalb der neutra­ len Achse der Träger erstrecken. Es wird jedoch davon ausgegangen, daß die in Fig. 2 dargestellte Anordnung wirtschaftlich ist und die Herstellung erleichtert.

Die U-Profilteile 29 sind an den Enden der Träger 14, 16 vorgesehen, um die notwendige Randsteifig­ keit zur Aufnahme der Druckkräfte zu erzielen, die infolge der bogenförmigen Funktion inherent in dem Deck ausgebildet werden. Die Anordnung der U- Profilteile 29 stellt deren größere Biegesteifig­ keit in einer horizontalen Ebene mit den Bolzen 32 zur Verfügung, die so wirken, daß eine mechanische Verbindung zwischen dem Deck 30 und den U-Profil­ teilen 29 gegeben ist.

Die Wirksamkeit der Laststützstruktur wird durch die folgenden experimentell ermittelten Versuchs­ ergebnisse erläutert.

Erstes Modell

Für den ersten Test wurde ein um die Hälfte ver­ kleinertes Modell einer Zwei-Doppel-T-Trägerbrücke gebaut. Details des Modells sind in Fig. 5 darge­ stellt, wo für gleiche Teile die gleichen Bezugs­ zeichen wie in den Fig. 1 bis 4 verwendet werden. Wie in dieser Fig. dargestellt, wurde das 100 mm dicke Betondeck 30 durch zwei Doppel-T-Träger 14, 16 aus Stahl gestützt und das Modell wies lediglich drei Zwischenstücke 25 auf und keine an den Stützen.

Die Betonplatte enthielt 38 mm lange fibrillierte Polypropylenfasern (FORTA Corporation). Diese Fasern wurden dem Fertigbeton unmittelbar vor der Anordnung der Betonplatte in einer Menge von 0,34 Gew.-% (oder 0,88 Vol.-%) hinzugefügt. Unmittelbar vor der Anordnung der Betonplatte wurde der notwen­ dige Grad der Verarbeitbarkeit des Betons zum Gießen der Betonplatte eher durch Zugabe von Wasser als durch die Verwendung von üblichen Superplastifika­ toren eingestellt. Der Beton enthielt keine Stahl­ verstärkung.

Die Decke wurde unter einer zentral angreifenden, rechteckig verteilten Flächenlast mit einer Lastfläche von 257 mm·127 mm getestet, wobei die letztgenannte Dimension in Längsrichtung der Brücke ausgerichtet war. Wie in Fig. 5 dargestellt, wurde die Last mittels einer dicken Stahlplatte und einem dünnen Neoprenkissen aufgebracht, um die Zwillingsbereifung eines gebräuchliches Kraftfahr­ zeuges zu repräsentieren. Ein Bauteilversagen des Betondecks des ersten Modells stellte sich bei einer Last von 173 kN ein. Die Art des Bauteilver­ sagens war nicht die einer Druckstempel-Abscherung, wie es bei Betondecks mit konventioneller Stahlver­ stärkung festzustellen ist.

Kurz vor dem Bauteilversagen wurde ein vertikaler Riß an den freien Querrändern des Betondecks beobachtet, annähernd auf halbem Wege zwischen den Doppel-T-Trägern. Dieser Riß deutete auf einen Mangel an seitlicher Bewegungshemmung des Beton­ decks, insbesondere an den Enden der Brücke, hin.

Zweites Modell

Nach Feststellung, daß das Betondeck des ersten Modells zu wenig seitliche Bewegungshemmung an den Brückenstützen aufwies, wurde das zerstörte Beton­ deck vorsichtig entfernt und Endzwischenstücke dem Stahlfachwerk hinzugefügt. Mittels der Hinzufügung dieser Endzwischenstücke, die aus zwei U-Profilen bestanden und eines neuen Betondecks, wurde das zweite Modell geschaffen. Das Betondeck des zweiten Modells wies dieselben Abmessungen wie das Beton­ deck des ersten Modells auf und wurde in der gleichen Art und Weise gegossen, mit Ausnahme, daß Superplastifikatoren anstatt Wasser hinzugefügt wurden, um die Verarbeitbarkeit einzustellen. Sowohl die Druckfestigkeit als auch die Zugfestig­ keit des Betons wurden durch die Verwendung der Superplastifikatoren erheblich verbessert. Das Betondeck wurde ebenso unter einer zentral angrei­ fenden, rechteckig verteilten Flächenlast getestet. Wieder einmal konnte festgestellt werden, daß das Betondeck des zweiten Modells nicht aufgrund einer Druckstempel-Abscherung versagte. Mit 222 kN war die Versagenslast etwas höher, jedoch war die Art des Versagens praktisch dieselbe wie die beim Betondeck des ersten Modells.

Eine Betrachtung der Ergebnisse der ersten beiden Tests führte zu der Feststellung, daß in konventio­ nell verstärkten Betondecks die querverlaufende Stahlverstärkung beteiligt ist an der Hemmung der lateralen Bewegung der oberen Gurte der Doppel-T- Träger. Diese Hemmung ermöglicht die Ausbildung des bogenförmigen Systems, das für die verbesserte Festigkeit des Betondecks und das Bauteilversagen infolge von Druckscherung verantwortlich ist. Die Zwischenstücke bei den ersten beiden Modellen, die oberflächlich mit den Stegen der Doppel-T-Träger verschweißt waren, konnten nicht wirksam die late­ rale Bewegung der Doppel-T-Träger oberhalb der Verbindungspunkte an den Stegen hemmen. Diese laterale Bewegung war offensichtlich ausreichend, um eine Ausbildung der Bogenfunktion bei den ersten beiden Modellen zu verhindern.

Drittes Modell

Ein drittes Modell wurde unter Verwendung des Stahlgerüstes des zweiten Modells unter Hinzufügung der Verbinder 28 und unterer U-Profile 25 an den zwischenliegenden Zwischenstücken gebaut.

Die zusätzlichen Stahlverbinder bestanden aus Stäben mit einem Querschnitt von 64 mm·10 mm, die mit einem Mittenabstand von 457 mm auf die Unter­ seite der oberen Gurte der Doppel-T-Träger geschweißt wurden. Diese Verbinder entsprachen ungefähr 1,4% des Betonquerschnitts, was beträcht­ lich größer ist als das Minimum von 0,6% querver­ laufendem Stahl, der als Verstärkung in konventio­ nellen Betondecks, die druckscherfest in Überein­ stimmung mit den Richtlinien des Ontario Highway Bridge Design Code (OHBDC, 1990) ausgelegt sind. Jedoch enthalten Betondecks, die auf Biegung ausge­ legt sind, oft mehr querverlaufenden Stahl als 1,4% des Betonquerschnitts.

Der Beton für das Betondeck des dritten Modells wies dieselbe Mischung auf wie der bei dem zweiten Modell verwendete Beton.

Die Betonplatte des dritten Modells versagte unter einer zentralen Last von 418 kN durch Druckabsche­ rung, wodurch die Annahme gestützt wird, daß die notwendige laterale Bewegungshemmung des Betondecks durch die Stahlverbinder erreicht werden kann. Anders als bei den ersten beiden Modellen war das Bauteilversagen des Betondecks bei diesem Modell sehr lokal, wobei der übrige Teil des Decks im wesentlichen unbeschädigt blieb.

Unter Ausnutzung des Vorteils, daß das Bauteilver­ sagen unter der zentralen Last lokal (Stelle 1) auftrat, wurde das Betondeck an zwei weiteren Stellen getestet. Die Stellen 2 und 3 befanden sich in einem Abstand von 0,86·S und 0,43·S von dem näheren freien Querrand entfernt, wobei S der Abstand zwischen den Doppel-T-Trägern ist.

Tests an den Stellen 2 und 3 führten zu Versagens­ lasten von 316 und 209 kN. Diese Versagenslasten betragen das 0,76 bzw. 0,5fache der Versagenslast im Zentrum. Es war offensichtlich, daß, wenn sich die Last gegen die unversteiften freien Querränder des Betondecks 30 bewegte, die Bewehgungshemmung in Längsrichtung abnahm und die Versagensart sich in Richtung eines Versagens bei Biegebeanspruchung änderte.

Es ist nicht schwierig daraus zu schließen, daß der Hemmungsgrad in Längsrichtungen entfällt, wenn der Bezugspunkt sich gegen die freien Querränder des Betondecks bewegt. Dieser Abfall in der Hemmung führt dazu, daß die Betonplatte an Stelle 2 eher ein hybrides Bauteilversagen aufweist, als ein Versagen infolge einer reinen Druckscherung. Entge­ gen den Anforderungen der OHBDC (1990) waren die Querränder des Betondecks des dritten Modells nicht versteift.

Viertes Modell

Trotz der ermutigenden Ergebnisse der Tests mit dem dritten Modell verblieb eine entscheidende Unsicherheit bezüglich der Fähigkeit des aus faser­ verstärktem Beton (FRC) bestehenden Betondecks, einem Paar konzentrierten Lasten widerstehen zu können, die einen Doppel-T-Träger beidseitig belasten und Zugspannungen im Beton darüber verur­ sachen. Ein viertes Modell wurde daher gebaut, um das Verhalten der Platte unter Lastpaaren zu unter­ suchen, wobei jeweils eine Last auf jeder Seite eines inneren Doppel-T-Träger angriff. Wie in Fig. 6 dargestellt, war das vierte Modell praktisch daselbe wie das dritte Modell, mit Ausnahme eines zusätzlichen Doppel-T-Trägers und einer größeren Weite des Betondecks. Das Betondeck des vierten Modells wurde gegossen unter Verwendung eines Superplastifikators in gleicher Weise wie das Betondeck des dritten Modells.

Das Betondeck des vierten Modells wurde zunächst unter der Einwirkung eines Paares rechteckig ver­ teilter Streckenlasten, die den mittleren Doppel-T- Träger in der Feldmitte des Modells beidseitig belasten. Diese Teststelle ist in Fig. 7 mit Stelle 1 bezeichnet. Der Test an dieser Stelle führte zu einem simultanen Versagen infolge Druckscherung unter den beiden Lasten, wobei jede Lastfläche mit einer Last von 418 kN belastet wurde. Von besonderem Interesse ist die Tatsache, daß das Bauteilversagen unter den beiden Lasten gleichzei­ tig und in identischer Art auftrat, wobei die Druckstellen auf der Oberfläche die gleiche Form und Größe wie die Lastenflächen aufwiesen. Es ist sehr bedeutsam, obwohl etwas zufällig, daß die Versagenslast pro Lastfläche exakt dieselbe war wie die Versagenslast bei dem Betondeck gemäß dem dritten Modell an Stelle 1. Diese Beobachtung bestätigt, daß das Deck aus faserverstärktem Beton (FRC) mit gestützten oberen Gurten der Doppel-T- Träger das notwendige innere Bogensystem ausbilden konnte, sogar dann, wenn es konzentrierten Belastungen ausgesetzt ist, die beidseitig quer zu einem inneren Doppel-T-Träger angreifen.

Die extrem lokale Art des Bauteilversagens an Stelle 1 ermöglichte das Testen des Betondecks auch an anderen Stellen. Ähnlich den Tests mit dem dritten Modell, wurden die Tests auch bei dem vierten Modell an zwei weiteren Stellen ausgeführt; diese Stellen 2 und 3 weisen jeweils einen Abstand von 0,86·S von dem näheren freien Querrand auf und sind in Fig. 6 gekennzeichnet.

Der Test an Stelle 2 führte zu einem simultanen Bauteilversagen infolge Druckscherung unter den beiden Lasten bei einer Last von 373 kN pro Druck­ auflage. Diese Versagenslast beträgt etwa das 0,89­ fache der Versagenslast an Stelle 1. Das Bauteil­ versagen an Stelle 3, die spiegelbildlich zu Stelle 2 angeordnet ist, trat unter lediglich einer Druck­ auflage und bei dem 0,84fachen der Versagenslast an Stelle 1 auf, d. h. bei 352 kN. Die Art des Bauteilversagens war wieder die infolge einer Druckscherung. Es wird darauf hingewiesen, daß, obwohl die Versagensart an den Stellen 2 und 3 einer Druckscherung entsprach, die Druckstellen der Platte in diesen Fällen etwas größer war als an Stelle 1, was auf eine reduzierte Bewegungshemmung innerhalb der Tragwerksebene hindeutet.

Tests an den Stellen 2 und 3 haben bestätigt, daß die Nähe der Lasten zu den unversteiften freien Querrändern des Betondecks zu einer Reduzierung der Fähigkeit des Betondecks führt, konzentrierten Belastungen zu widerstehen.

Aus den Ergebnissen des oben beschriebenen Tests ist ersichtlich, daß eine Laststützstruktur dadurch ausgebildet werden kann, daß eine Stützstruktur vorgesehen wird, die die notwendige Steifigkeit lateral und in Längsrichtung aufweist, um dem Deck zu ermöglichen, die interne Bogenfunktion zu stützen. Die laterale Steifigkeit wird durch die lateralen Verbinder 28 geschaffen, die benachbart der Unterseite des Decks positioniert sind, und die Steifigkeit in Längsrichtung wird durch die U­ Profilteile 29 an den Enden der Träger 14, 16 geschaffen.

Das Deck 30 wird, wie oben beschrieben, dadurch ausgebildet, daß eine konventionelle Sperrholzver­ schalung verwendet wird, die nach dem Aushärten des Decks entfernt wird. Allerdings kann durch das Vorsehen der Verbinder 28 das Entfernen der Ver­ schalung in einigen Fällen erschwert werden. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Laststützstruktur ist in Fig. 7 dargestellt, bei der dieser Nachteil vermieden oder abgeschwächt werden kann. Überein­ stimmende Teile werden mit übereinstimmenden Bezugszeichen, zur Klarstellung durch das Anhängsel "a" ergänzt, bezeichnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 besteht die Verschalung aus dünnen, an Ort und Stelle ver­ bleibenden Paneelen 36 aus kohlenstofffaserver­ stärktem Beton (CFRC), wobei die Paneelen 36 auf den Gurten 22a der Träger 14a, 16a abgestützt sind. Nach dem Gießen des faserverstärkten Betons werden die Paneelen 36 zu integralen Bestandteilen des Decks 30a. Die Paneelen 36 aus kohlenstofffaserver­ stärktem Beton (CFRC-Paneelen) sind in einem typischen Fall 25 mm bis 50 mm dick und werden bei Bedarf zwischen den Trägern 14a, 16a während des Gießens des Decks 30a durch zeitweise vorhandene Stützelemente 34 gestützt. Das Verfahren zur Her­ stellung von CFRC-Paneelen ist bekannt. CFRC-Panee­ len sind in Gebäuden als Vorhangwand verwendet worden. Daher ist die Beschaffenheit der Paneelen wohlbekannt und wird im weiteren nicht näher beschrieben.

Nach der Anordnung der CFRC-Paneelen 36 kann das Deck 30a gegossen werden und aushärten. Der für das Deck 30a verwendete Beton entspricht den oben beschriebenen Spezifikationen. Die CFRC-Paneelen 36 verbleiben nach dem Gießen des Decks 30a an Ort und Stelle und werden zu einem integralen Bestandteil des Decks 30a, wodurch die Notwendigkeit der nach­ folgenden Entfernung vermieden wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Gurte 22a eine Anordnung der Paneelen 36 ermöglichen, ohne daß es zu gegenseitigen Störungen mit der durch die Bolzen 32a geschaffenen Verbindung zwischen dem Deck 30a und den Trägern 14a, 16a kommt.

Es ist offensichtlich, daß das Fehlen einer Ver­ stärkung in dem Deck 30 den möglichen Überhang des Decks über die Träger 14, 16 begrenzt, so daß die Träger benachbart in Längsrändern des Decks ange­ ordnet sein sollten.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Verbinder 26 von der Unterseite des Decks 30 beabstandet angeordnet worden. Dies wird bevor­ zugt, um die Korrosion möglichst gering zu halten. Jedoch ist auch daran gedacht, daß die Vorteile einer reduzierten Dicke auch dadurch erzielt werden könnten, daß das Deck mit in die Oberfläche des Decks eingebetteten Verbindern 26 ausgebildet wird. Obwohl die Korrosionswirkung nicht vermindert wird, bleiben die Verbinder 26 nichtsdestoweniger zugäng­ lich und können bei Bedarf ausgetauscht werden, ohne das Deck zu beeinträchtigen. Die Verbinder 26 sind dennoch wirksam, um eine seitliche Bewegung der Träger 14, 16 zu verhindern, und ermöglichen es, den Druckbogen in dem Deck zu erhalten. In jedem Fall wirken die Träger und die Verbinder zusammen, um eine Struktur ausreichender Steifig­ keit zu schaffen, so daß sich ein Druckbogen in­ nerhalb des Decks ausbilden kann und die Lasten auf die Träger übertragen werden, wodurch die Notwen­ digkeit vermieden wird, eine Stahlverstärkung als intergralen Bestandteil des Decks vorzusehen.

Claims (13)

1. Laststützstruktur zum Überspannen eines Paares beabstandeter vertikaler Stützen (12) mit einem Paar seitlich beabstandet angeordneter Träger (14, 16; 14a, 16a), die sich zwischen den Stützen (12) erstrecken, Spannungsgliedern (25, 26, 29), die sich zwischen den Trägern (14, 16; 14a, 16a) erstrecken und an diesen befestigt sind, um laterale Relativbewegungen zwischen den Trägern (14, 16; 14a, 16a) zu ver­ hindern, einem durch die Träger (14, 16; 14a, 16a) gestützten Deck (30, 30a), und Befestigungsmitteln (32, 32a), die sich zwischen dem Deck (30, 30a) und den Trägern (14, 16; 14a, 16a) erstrecken und eine Relativbe­ wegung dazwischen verhindern, wobei das Deck (30, 30a) aus einem mit nichtmetallischen Fasern impragnierten Beton gebildet und so dimensioniert ist, daß die von dem Deck (30, 30a) getragenen Lasten über die Träger (14, 16; 14a, 16a) auf die Stützen (12) übertra­ gen werden.

2. Laststützstruktur nach Anspruch 1, in der das Deck (30, 30a) auf den oberen Rand jedes Trägers (14, 16; 14a, 16a) gestützt ist, und die Spannungsglieder (25, 26, 29) zwischen den oberen Rändern (22) angeordnet sind.

3. Laststützstruktur nach Anspruch 1 oder 2, in der die Spannungsglieder Verbinder (26, 26a) sind, die voneinander beabstandet an den Trägern (14, 16; 14a, 16a) befestigt sind.

4. Laststützstruktur nach Anspruch 3, in der die Verbinder (26, 26a) rechtwinklig zu den Trägern (14, 16; 14a, 16a) angeordnet sind.

5. Laststützstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in der die nichtmetallischen Fasern im Beton mit einer Konzentration von mehr als 5 Vol.-Teilen Fasern auf 1000 Vol.-Teilen Beton verteilt sind.

6. Laststützstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, in der die Spannungsglieder (26, 26a) von dem Deck (30, 30a) beabstandet sind.

7. Laststützstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in der die Fasern aus Polypropylen bestehen.

8. Laststützstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in der das Deck (30, 30a) eine Zug­ festigkeit aufweist, die nicht kleiner als 20% seiner Druckfestigkeit ist.

9. Laststützstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in der die Dicke des Decks (30, 30a) wenigstens 1/14 der Spannweite zwischen den Trägern (14, 16; 14a, 16a) beträgt.

10. Laststützstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, in der die Fasern einen Durchmesser von nicht mehr als 0,05 mm und eine Länge von nicht mehr als 40 mm aufweisen.

11. Laststützstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, in der gegenüberliegende Enden der Träger (14, 16; 14a, 16a) miteinander durch querverlaufende Strukturglieder (29) verbunden sind, und Befestigungsmittel (32) sich zwischen den Strukturgliedern (29) und dem Deck (30, 30a) erstrecken.

12. Laststützstruktur nach Anspruch 11, in der die Strukturglieder (29) so angeordnet sind, daß ihre maximale Steifigkeit in einer horizonta­ len Ebene gegeben ist.

13. Laststützstruktur nach Anspruch 11 oder 12, in der die Strukturglieder (29) U-Profilteile sind.