DE4425310A1

DE4425310A1 - Low-vibration composite beam

Info

Publication number: DE4425310A1
Application number: DE4425310A
Authority: DE
Inventors: Gernot Woplerding
Original assignee: SPANNVERBUND GES fur VERBUNDT
Current assignee: SPANNVERBUND GES fur VERBUNDT
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1994-07-18
Publication date: 1996-02-22
Also published as: EP0693600B1; ATE199104T1; EP0693600A1; DE59509009D1

Abstract

The horizontal support beam (4) is normally under tension when loaded and has the load bearing surface (2) attached to its upper edge by special fittings (6) which allow some relative movement between the surface and the beam. The load bearing surface is under compression. The maximum amount of relative movement is 10 mm and can be backed by elastic padding. A construction has fastening bolts located in an elastic padding. The elastic padding can be an intermediate layer between the beam and the surface, with the friction providing damping. The fastenings can be at selected points along the structure. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbundträger, wie er im Bauwesen verwendet wird, und der im wesentlichen aus einem ersten, auf Zug belastbaren Element sowie einem mit dem ersten Element fest verbundenen zweiten, auf Druck belastbaren Element besteht.The present invention relates to a composite beam as used in construction, and which essentially consists of a first element that can withstand tensile loads and one with the first element firmly connected second, pressure-resistant element.

Brücken und zum Beispiel auch die Decken von werden häufig mit derartigen Verbundträgern gespannt, wobei die auf Zug belastete Komponente im allgemeinen ein Stahlträger mit Doppel-T-Profil ist, der im Bereich seiner beiden Enden auf entsprechenden Auflagerflächen aufliegt. Derartige Stahlträger halten sehr hohen Zugkräften stand. Sie sind auch bereits, bezogen auf den Materialeinsatz, relativ biegesteif, wobei im Falle einer gleichmäßigen, über die Länge zwischen den Auflagerpunkten verteilten Belastung eine Durchbiegung auftritt und wobei das Biegemoment von den Enden her zur Mitte hin kontinuierlich zunimmt und im wesentlichen die Form einer Parabel mit einem Scheitelpunkt in der Mitte des Trägers bildet. Nach üblichen Konventionen wird ein derartiges Biegemoment als positives Biegemoment bezeichnet und berücksichtigt.Bridges and, for example, the ceilings are often made with such Composite beams stretched, the component loaded on train in general Steel beam with double T-profile is on the corresponding in the area of its two ends Bearing surfaces. Such steel beams withstand very high tensile forces. you are already relatively rigid, based on the material used, in the case of a uniform load distributed over the length between the support points Deflection occurs and the bending moment from the ends towards the center increases continuously and essentially the shape of a parabola with a vertex forms in the middle of the beam. Such a bending moment occurs according to conventional conventions designated and considered as a positive bending moment.

Die Biegesteifigkeit des Stahlträgers läßt sich jedoch im Verbund mit einem auf druck belastbaren bzw. druckfesten Element noch beträchtlich erhöhen. Im allgemeinen wird dieser Verbund hergestellt mit einer Betonschicht bzw. Betonplatte, die auf der Oberseite bzw. dem Obergurt des Stahlträgers aufliegt und die an mehreren Stellen fest mit dem Stahlträger verbunden ist. Im allgemeinen werden für diese Verbindung sogenannte Kopfbolzendübel verwendet, das heißt, mit Kopf versehene Stahlstifte, die an den Obergurt angeschweißt werden und von diesem nach oben vorstehen. Nach der Verschalung für eine Deckenplatte, in welche der Stahlträger integriert ist, wird dann der Beton gegossen und umfließt dabei auch die Kopfbolzen, so daß eine feste Verbindung zwischen der Betonplatte und dem darunter liegenden Stahlträger hergestellt wird.The bending stiffness of the steel beam can, however, be combined with a pressure increase the resilient or pressure-resistant element considerably. Generally this will Composite made with a layer of concrete or concrete slab on the top or The upper chord of the steel girder rests on the steel girder in several places connected is. In general, so-called stud bolts are used for this connection used, that is, headed steel pins welded to the top chord become and protrude from this. After the formwork for a ceiling tile, in which the steel girder is integrated, the concrete is then poured and also flows around the headed studs, so that a firm connection between the concrete slab and the one below lying steel beam is produced.

Daß die Biegesteifigkeit eines solchen Verbundträgers gegenüber dem für sich allein betrachteten Stahlträger erheblich verbessert wird, ergibt sich aus der folgenden Betrachtung. Wird der Stahlträger an beiden Enden aufgelegt und über seine Länge hinweg gleichmäßig belastet, so ergibt sich, wie bereits erwähnt, eine Durchbiegung mit einem in der Mitte maximalen Biegemoment. Bei Kräftegleichgewicht bedeutet dies, daß der Obergurt (der obere Flansch) des Stahlträgers dabei gestaucht ist, während der Untergurt eine Dehnung erfährt. Die Stauchungen und Dehnungen sind jeweils im mittleren Bereich des Trägers maximal, weil hier der größte Biegemoment auftritt. Bei symetrischer Ausbildung des Doppel-T-Trägers verläuft eine neutrale Linie, das heißt eine Linie innerhalb des Stahlträgers, entlang welcher das Material weder eine Stauchung noch eine Dehnung erfährt, genau entlang der Mitte des den Obergurt und den Untergurt des Trägers verbindenden Steges. Die mit dem Obergurt eines Doppel-T-Trägers fest vergossene Betonplatte hat in dem bei der Durchbiegung Druckkräfte - aufnehmenden Bereich einen wesentlich größere Querschnitt hat als der Obergurt des Stahlträgers und setzt daher den auftretenden Druckkräften einen wesentlich größeren Widerstand entgegen als allein der Obergurt des Stahlträgers. Die mit dem Obergurt fest verbundene Betonplatte läßt damit nur eine geringe Stauchung des Obergurtes zu, die neutrale Linie verschiebt sich im Steg in Richtung des Obergurtes und für die Aufnahme der Zugkräfte steht ein größerer Querschnittsteil des Stahlträgers zu Verfügung, wobei durch die Verschiebung der neutralen Linie auch bei gegebener Dehnung des Untergurtes der Widerstand gegen eine Durchbiegung erhöht wird. Mit anderen Worten, die Durchbiegung wird bei gegebener Belastung erheblich verringert, das System insgesamt also biegesteifer.That the bending stiffness of such a composite beam compared to that alone considered steel beam is significantly improved, follows from the following consideration. The steel beam is placed on both ends and evenly along its length loaded, there is, as already mentioned, a deflection with one in the middle maximum bending moment. In the case of a balance of forces, this means that the upper chord (the upper one Flange) of the steel girder is compressed while the lower chord is stretched. The compressions and strains are maximal in the middle area of the wearer because the greatest bending moment occurs here. With symmetrical formation of the double-T beam there is a neutral line, i.e. a line within the steel beam, along which the Material does not experience any compression or stretching exactly along the middle of the Upper flange and web connecting the lower flange of the wearer. The one with the top chord Double-T girder cast concrete slab has compressive forces during bending - receiving area has a much larger cross section than the top flange of the Steel beam and therefore sets the pressure forces that occur a much larger Resistance to the steel girder's upper chord alone. The one with the top chord tight connected concrete slab allows only a slight compression of the top chord, the neutral one Line moves in the web in the direction of the top chord and for absorbing the tensile forces there is a larger cross-sectional part of the steel girder available Displacement of the neutral line, even with a given stretch of the lower flange, the resistance is increased against deflection. In other words, the deflection is at given load significantly reduced, the system as a whole more rigid.

Ein solcher Verbundträger, der an seinen beiden Enden auf entsprechenden Auflagerflächen aufliegt, stellt gleichzeitig ein schwingungsfähiges Gebilde dar. Dabei nimmt die Resonanz frequenz eines solchen schwingungsfähigen Gebildes mit der Erhöhung der Gesamtmasse des Systems und der Vergrößerung des Abstandes der Auflagepunkte immer weiter ab und gerät hierdurch in einen Frequenzbereich, innerhalb dessen auch typische Belastungen durch Menschen, Fahrzeuge und sonstige Maschinen auftreten. Von Brücken ist dieses Resonanzphä nomen auch Laien bekannt, da zum Beispiel marschierende Kolonnen nicht im Gleichschritt über Brücken hinweggehen dürfen, weil unter Umständen die Schrittfrequenz mit der Resonanzfrequenz der Brücke übereinstimmen und diese dadurch zum Einsturz gebracht werden könnte.Such a composite beam, which at its two ends on corresponding support surfaces lies at the same time as a structure capable of vibration. The resonance takes off frequency of such a vibrating structure with the increase in the total mass of the System and the increase in the distance between the support points more and more this results in a frequency range within which typical loads are also caused People, vehicles and other machines occur. This is the resonance phase of bridges Also known to laypeople, for example, marching columns are not in step allowed to cross bridges, because under certain circumstances the step frequency with the Resonance frequency of the bridge match and this caused it to collapse could be.

Auch Hallen, die von Fahrzeugen, zum Beispiel Gabelstablern, befahren werden oder in denen sich größere Menschenmengen aufhalten und bewegen, sollten möglichst keine tragenden Elemente haben, deren Resonanzfrequenz im Bereich zwischen einem halben und z. B. drei Hertz liegen.Also halls that are used by vehicles, for example fork lifts, or in which If there are large crowds and move around, there should be no carrying ones if possible Have elements whose resonance frequency in the range between half and z. B. three Hertz lie.

Andererseits lassen sich jedoch bei den gegebenen Spannweiten, Massen und Materialeigen schaften (jedenfalls der gängigen Materialien wie Stahl und Beton) Eigenfrequenzen in dem angesprochenen Bereich nicht immer ausschließen. Die Stahlträger und eventuell auch die Betondecken für solche Verbundträger werden daher oftmals überdimensioniert, um bei gegebenen Belastungen die Schwingungsamplituden zu verkleinern und um auch eventuell im Resonanzbereich auftretenden Belastungen standzuhalten.On the other hand, with the given spans, masses and material properties (at least of the common materials such as steel and concrete) natural frequencies in the Do not always exclude the mentioned area. The steel beams and possibly also the Concrete ceilings for such composite beams are therefore often oversized to given loads to reduce the vibration amplitudes and possibly also in To withstand the stresses occurring in the resonance range.

Gegenüber dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen Verbundträger mit den eingangs genannten Merkmalen zu schaffen, der hinsichtlich seines Schwingungsverhaltens verbessert ist.The present invention lies in relation to the prior art described above therefore the task is based on a composite beam with the features mentioned create that is improved in terms of its vibration behavior.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mindestens ein Abschnitt des ersten oder zweiten Elementes gegenüber dem jeweils anderen Element oder aber gegenüber einem dritten, mit dem ersten oder zweiten Element verbundenen Element begrenzt bewegbar ist. This object is achieved in that at least a section of the first or second Element compared to the other element or a third, with element connected to the first or second element is movable to a limited extent.

Nach wie vor sind das auf Druck belastbare Element und das auf Zug belastbare Element fest miteinander verbunden, erfindungsgemäß wird aber dennoch sicher gestellt, daß bei den auftretenden Belastungen zumindest Abschnitte des ersten und zweiten Elementes sich relativ zueinander bewegen, wodurch Reibung erzeugt und jede Bewegung und insbesondere auch Schwingungen im Resonanzbereich gedämpft werden.The element that can be loaded under pressure and the element that can be loaded under tension are still solid connected with each other, but according to the invention it is nevertheless ensured that the occurring loads at least sections of the first and second element relative move towards each other, creating friction and every movement and especially Vibrations in the resonance range are damped.

Dabei ist es allerdings nicht zwingend notwendig, daß sich das erste und zweite Element (abschnittweise) relativ zueinander bewegen, sondern man erreicht den gleichen Effekt auch, wenn ein drittes (oder weiteres) Element mit dem ersten oder zweiten Element im wesentli chen fest verbunden ist und dabei die erwähnte abschnittweise Relativbewegung und damit eine entsprechende Reibung zuläßt. In beiden Fällen wird jede Bewegung des Verbundträgers durch diese Reibung gedämpft. Dabei reicht es aus, wenn das Bewegungsspiel der gegeneinander bewegbaren Abschnitte in der Größenordnung von einigen zehntel Millimetern liegt und zum Beispiel mindestens 0,1 mm beträgt. Vorzugsweise sollte jedoch die maximale Verschiebung der Elemente gegeneinander bei einer zulässigen statischen Höchstbelastung mindestens 0,5 mm betragen, wobei dieses Spiel als Differenz der Positionen ohne und mit Belastung zu verstehen ist.However, it is not absolutely necessary that the first and second elements (section by section) relative to each other, but you also achieve the same effect, if a third (or further) element with the first or second element essentially Chen is firmly connected and the mentioned section-wise relative movement and thus a corresponding friction allows. In both cases, every movement of the composite beam dampened by this friction. It is sufficient if the movement play of the sections movable against each other in the order of a few tenths of a millimeter and is, for example, at least 0.1 mm. However, preferably the maximum Displacement of the elements against each other with a permissible maximum static load be at least 0.5 mm, this play being the difference between the positions without and with Is to be understood.

Auch bei sehr großen Spannweiten sollte es jedoch im allgemeinen ausreichen, wenn das maximale Bewegungsspiel 10 mm nicht übersteigt.Even with very large spans, however, it should generally be sufficient if that maximum movement clearance does not exceed 10 mm.

Es versteht sich, daß für eine wirksame Dämpfung die gegeneinander bewegbaren Abschnitte der erwähnten Elemente in Reibeingriff miteinander stehen müssen, wobei dieser Reibeingriff direkt zwischen den Oberflächen der Elemente vorhanden sein kann, aber auch ein indirekter Reibeingriff vorgesehen sein kann, beispielsweise durch irgendeine geeignete Zwischenschicht zwischen den begrenzt gegeneinander bewegbaren Abschnitten der Elemente.It is understood that for effective damping the mutually movable sections of the elements mentioned must be in frictional engagement with one another, this frictional engagement can be present directly between the surfaces of the elements, but also an indirect one Rubbing engagement can be provided, for example by any suitable intermediate layer between the sections of the elements which can be moved relative to one another to a limited extent.

Dabei ist eine Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt, bei welcher der Reibeingriff durch Klemmschrauben sichergestellt wird, welche in jeweils mindestens einem der hierdurch verbundenen Elemente in einem Befestigungsloch mit Spiel aufgenommen sind, da diese Klemmschrauben keine feste, unverrückbare Verbindung zwischen den beiden Elementen schaffen sollen, sondern lediglich die Teile so fest aneinander drücken sollen, daß bei einer dennoch auftretenden Relativbewegung zwischen ihnen erhebliche Reibungskräfte zu überwinden sind.An embodiment of the invention is preferred in which the frictional engagement is performed by Clamping screws are ensured, which in each case in at least one of this connected elements are included in a mounting hole with play as this Clamping screws are not a firm, immovable connection between the two elements should create, but only press the parts so tightly together that at one nevertheless occurring relative movement between them to considerable frictional forces are overcome.

Zweckmäßig ist auch eine Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher ein energieabsorbierendes Dämpfungsmaterial zwischen den beweglichen Elementen bzw. Abschnitten der Elemente angeordnet ist und in welchem bei einer Relativbewegung der betreffenden Abschnitte Reibungswärme erzeugt und damit Bewegungsenergie verbraucht wird.An embodiment of the invention is also expedient in which an energy-absorbing one Damping material between the movable elements or sections of the elements is arranged and in which with a relative movement of the relevant sections Generates frictional heat and thus kinetic energy is consumed.

Um entsprechende Reibungseffekte zu erzielen, ist es zweckmäßig, wenn das erste Element und das zweite Element an mindestens zwei deutlich voneinander beabstandeten Punkten miteinander starr verbunden sind und zwischen diesen Punkten keine starre Verbindung aufweisen. Bei dem eingangs als Stand der Technik beschriebenen System aus Doppel-T- Träger und Betonplatte sollten entsprechende Verbindungen zwischen diesen beiden Elementen, das heißt, Kopfbolzen auf dem Doppel-T-Träger, nur in den Endabschnitten des Doppel-T-Trägers vorhanden sein, so daß in dem übrigen Bereich, also über mehr als 70% der Länge des T-Trägers hinweg, keine feste Verbindung zwischen Träger und Betonplatte vorgesehen ist. Daß bei der Belastung eines solchen Verbundträgers Relativbewegungen zwischen dem Obergurt und der darauf aufliegenden Betondecke auftreten, wird noch im Zusammenhang mit den Figuren erläutert und beschrieben werden.In order to achieve appropriate friction effects, it is useful if the first element and the second element at at least two clearly spaced apart points are rigidly connected to each other and no rigid connection between these points exhibit. In the system consisting of double T Beam and concrete slab should have appropriate connections between these two Elements, that is, headed bolts on the double-T beam, only in the end sections of the Double T-beam be present, so that in the rest of the area, that is over 70% of the Length of the T-beam, no fixed connection between the beam and the concrete slab is provided. That when such a composite beam is loaded, relative movements between the top chord and the concrete surface on top of it, is still in the Be explained and described in connection with the figures.

Zweckmäßig kann es jedoch außerdem sein, wenn, insbesondere bei der Verbindung mit einem dritten Element, der Abstand der starr miteinander zu verbindenden Punkte der Elemente wählbar ist. Dieser Abstand kann dann so gewählt werden, daß die Eigenfrequenz des dritten Elementes sich deutlich von der typischerweise auftretenden Belastungsfrequenz und der Eigenfrequenz des Grundelementes unterscheidet. Außerdem sollte die Eigenfrequenz des Grundelementes auch zu etwaigen Harmonischen der Grundfrequenz des dritten Elementes beabstandet sein. Mit der zusätzlichen Anordnung von Dämpfungsmaterial zwischen diesem andersfrequent, meist mit niedrigerer Frequenz, schwingungsfähigen Gebilde und dem ersten und/oder zweiten Element werden dann die auftretenden Bewegungen noch besser gedämpft, was insgesamt zu einem sehr starren und nur wenig schwingungsfähigem Gesamtverbund führt, was es zum Beispiel auch möglich macht, sowohl Träger als auch Betonplatte geringer zu dimensionieren, was wiederum günstige Auswirkungen bezüglich der Erhöhung der Resonanzfrequenz hat, vor allem aber zu einer beträchtlichen Kostenersparnis führt.However, it can also be expedient if, in particular when connecting to a third element, the distance of the points of the elements to be rigidly connected is selectable. This distance can then be chosen so that the natural frequency of the third Element differs significantly from the typically occurring load frequency and the Natural frequency of the basic element differs. In addition, the natural frequency of the Basic element also to any harmonics of the fundamental frequency of the third element be spaced. With the additional arrangement of damping material between them different frequency, usually with a lower frequency, vibrating structures and the first and / or the second element, the movements that occur are dampened even better, all in all a very rigid and only little vibrating composite leads, which also makes it possible, for example, to lower both the girder and the concrete slab dimension, which in turn has beneficial effects in increasing the Has resonance frequency, but above all leads to considerable cost savings.

Als günstig hat es sich dabei erwiesen, wenn die Masse des Schwingungstilgers (= drittes Element) etwa 2% der Masse des Gesamtsystems beträgt und deutlich langsamer als das Grundsystem (ohne Schwingungstilger) schwingt.It has proven to be advantageous if the mass of the vibration damper (= third Element) is about 2% of the mass of the overall system and is significantly slower than that Basic system (without vibration damper) vibrates.

Auch wenn die vorliegende Erfindung hier in Verbindung mit der konkreten Ausführungsform eines Verbundträgers, bestehend aus einem Doppel-T-Träger und einer darauf aufliegenden und mit diesem verbundenen Betonplatte, beschrieben worden ist, so versteht es sich, daß die Erfindung generell auf alle Typen von Verbundträgern anwendbar ist, bei denen ein auf Zug belastbares bzw. ein Zuglast aufnehmendes und ein auf Druck belastbares bzw. Drucklasten aufnehmendes Element miteinander verbunden sind, unabhängig von der konkreten Ausge staltung dieser beiden Elemente. Es versteht sich deshalb, daß das auf Zug belastbare Element auch ein (Rechteck-) Rohr oder ein Fachwerkträger sein kann, bzw. ein Doppel-T-Träger, dessen Steg als Fachwerk ausgebildet ist. Die Beschreibung erfolgt jedoch weiterhin anhand der Ausführungsform mit einem Verbund aus Doppel-T-Träger mit einer aufliegenden Betonplatte.Even if the present invention here in connection with the specific embodiment a composite girder, consisting of a double-T girder and one resting on it and with this connected concrete slab has been described, it is understood that the Invention is generally applicable to all types of composite beams, in which one on train resilient or a tensile load and a resilient or compressive load receiving element are interconnected, regardless of the specific Ausge design of these two elements. It is therefore understood that the element resilient to tension can also be a (rectangular) tube or a truss, or a double T-beam, whose bridge is designed as a truss. However, the description continues to be based on the embodiment with a composite of double T-beam with an overlying Concrete slab.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die zwischen Steg und Ober- bzw. Untergurt gebildeten Freiräume eines Doppel-T-Trägers mit Kammerbeton ausgefüllt sind, beispielsweise zum Zwecke des Brandschutzes, um den Steg und den Obergurt je nach feuerpolizeilichen Bestimmungen eine hinreichend lange Zeit vor einer Erhitzung im Falle eines Brandes zu schützen. In den Kammerbeton kann eine zusätzliche, Zugkräfte aufnehmende Bewehrung eingelegt sein und auch hier kann die Verbindung zwischen Kammerbeton und Bewehrung so ausgestaltet werden, daß abschnittsweise eine Relativbewegung, sei es zwischen Kammerbe ton und Steg oder Gurten, sei es zwischen Kammerbeton und Bewehrung oder gegenüber beiden, möglich ist.It is useful if the formed between the web and the upper or lower flange Free spaces of a double-T beam are filled with chamber concrete, for example for Fire protection purposes, around the bridge and the top chord depending on the fire department Provisions a sufficiently long time before heating in the event of a fire protect. An additional reinforcement absorbing tensile forces can be placed in the chamber concrete be inserted and here too the connection between chamber concrete and reinforcement be designed that a relative movement in sections, be it between Kammerbe clay and web or belt, whether between chamber concrete and reinforcement or opposite both, is possible.

Das Wesen der Erfindung sowie weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten derselben werden noch deutlicher anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:The essence of the invention and further advantages, features and possible applications the same will become more preferred from the following description Embodiments and the associated figures. Show it:

Fig. 1 einen Längs- und einen Querschnitt durch einen Verbundträger Fig. 1 shows a longitudinal and a cross section through a composite beam

Fig. 2a bis g, schematisch die Kräfte, Momente und Relativbewegungen, die Druck- und Zugelement gemäß der vorliegenden Erfindung erfahren,To g, schematically know the forces, moments and relative movements, the compression and traction element according to the present invention, Fig. 2a,

Fig. 3 eine Längsschnitt und Querschnittansicht einer weiteren Ausführungs form der vorliegenden Erfindung, Fig. 3 is a longitudinal-section and cross-section view of a further execution of the present invention,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform mit einem zusätzlichen dritten Element, Fig. 4 shows a longitudinal section through a further embodiment with an additional third element,

Fig. 5 eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 4 und Fig. 5 shows a modification of the embodiment according to FIGS. 4 and

Fig. 5a ein Beispiel eines Dämpfungselementes. FIG. 5a an example of a damping element.

Man erkennt in Fig. 1 im linken Teilbild einen Längschnitt und im rechten Teilbild einen Querschnitt durch einen Verbundträger, der im wesentlichen aus einem Doppel-T-Träger 1 aus Stahl und einer darauf aufliegenden, fest mit dem Obergurt 3 verbundenen Betonplatte 2 besteht.It can be seen in Fig. 1 the left partial image a longitudinal section and in the right picture shows a cross section through a composite support consisting essentially of a double-T-carrier 1 made of steel and a resting thereon, is fixedly connected to the top flange 3 of concrete plate 2.

Der Doppel-T-Träger 1 besteht aus einem Obergurt 3 (auch oberer Flansch genannt), einem Steg 4 und einem Untergurt 5 (unterer Flansch). Wie man im Längschnitt erkennen kann, sind die beiden Endabschnitte des Obergurtes 3 mit mehreren Kopfbolzen 6 versehen, die eine feste Verankerung der Betonplatte 2 am Obergurt 3 bzw. an dem Doppel-T-Träger sicherstellen sollen.The double-T beam 1 consists of an upper flange 3 (also called an upper flange), a web 4 and a lower flange 5 (lower flange). As can be seen in the longitudinal section, the two end sections of the upper chord 3 are provided with a plurality of head bolts 6 , which are intended to ensure firm anchoring of the concrete slab 2 on the upper chord 3 or on the double-T beam.

An den beiden Enden des Doppel-T-Trägers 1 sind in der üblichen Weise Auflagerpunkte 7 in Form von Dreiecken schematisch angedeutet. Fig. 2 zeigt in den Teilbildern a bis f Kräfte und Momentenverteilungen sowie horizontale Verschiebungen zwischen Bereichen des Doppel-T- Trägers 1 und der Betonplatte 2. In Fig. 2a ist in vertikaler Richtung die Normalkraftkurve der Betondruckplatte über der Länge des Trägers aufgezeichnet. Wie man erkennt, steht die Betonplatte 2 unter einer konstanten Druckspannung, die konventionsgemäß mit einem negativen Vorzeichen gekennzeichnet wird. Darunter erkennt man in Fig. 2b die Momentenli nie des Doppel-T-Trägers, zunächst noch ohne Berücksichtigung der Ankopplung an die Betonplatte, jedoch bei einer unterstellten, gleichmäßigen Belastung von oben. Das auftretende Biegemoment ist entsprechend den üblichen Konventionen positiv, wird jedoch nach unten aufgetragen. Dabei ergibt sich für die Momentenlinie im wesentlichen eine Parabelform mit einem Scheitelpunkt in der Mitte zwischen den zwei Auflagerpunkten 7.At the two ends of the double-T beam 1 , support points 7 in the form of triangles are schematically indicated in the usual way. Fig. 2 shows in the partial images a to f forces and moment distribution as well as horizontal displacements between portions of the double-T beam 1 and the concrete plate 2. In Fig. 2a the normal force curve of the concrete pressure plate over the length of the beam is recorded in the vertical direction. As can be seen, the concrete slab 2 is under a constant compressive stress, which is conventionally marked with a negative sign. Underneath in Fig. 2b you can see the moment moments of the double T-beam, initially without considering the coupling to the concrete slab, but with an assumed uniform load from above. The bending moment that occurs is positive according to the usual conventions, but is applied downwards. This essentially results in a parabolic shape for the moment line with an apex in the middle between the two support points 7 .

Über die Kopfbolzen und die Betondruckplatte 2 wird jedoch der Durchbiegung des Doppel-T- Trägers 1 eine Gegenkraft entgegengesetzt, weil aufgrund der Durchbiegung die Kopfbolzen 6 von den beiden Enden her tendenziell aufeinander zubewegt werden, wobei dieser Bewegung jedoch die weitgehende Inkompressibilität der Betonplatte 2 entgegensteht. Da in der Betonplatte 2 in Längsrichtung eine gleichmäßige Druckverteilung herrscht, werden demnach auf die Kopfbolzen 6 an den beiden entgegengesetzten Enden entgegengesetzt wirkende, die Kopfbolzen voneinander wegdrückende Kräfte ausgeübt, die bezüglich der neutralen Linie 17 des Doppel-T-Trägers 1 effektiv über einen Hebel angreifen. Dies bewirkt ein konstantes, im Vergleich zu der vorher betrachteten Durchbiegung entgegengesetztes, Biegemoment, welches in Fig. 2c wiedergegeben ist. Die Gesamtmomentlinie, die sich aus der Überlagerung der Durchbiegungsmomentenlinie gemäß Fig. 2b und durch die Ankopplung an die Betondruck platte 2 ergibt, ist in Fig. 2d wiedergegeben. Fig. 2e zeigt die Normalkraftlinie des Stahlträgers der aus Gründen des Gleichgewichts zur Betondruckkraft einer Zugbelastung ausgesetzt ist. Via the head bolts and the concrete pressure plate 2 , however, the deflection of the double-T beam 1 is opposed by a counterforce, because due to the deflection, the head bolts 6 tend to move towards each other from the two ends, but this movement is opposed by the largely incompressibility of the concrete plate 2 . Since there is a uniform pressure distribution in the longitudinal direction in the concrete slab 2 , oppositely acting forces pushing the head bolts away from one another are therefore exerted on the head bolts 6 at the two opposite ends, which are effective with respect to the neutral line 17 of the double T-beam 1 via a lever attack. This causes a constant bending moment, which is opposite to the previously considered deflection, and which is shown in FIG. 2c. The total torque line, which results from the superimposition of the bending moment line according to FIG. 2b and through the coupling to the concrete pressure plate 2 , is shown in FIG. 2d. Fig. 2e shows the normal force line of the steel beam which is exposed to tensile stress for reasons of equilibrium with the concrete compressive force.

Aus diesen auf den Doppel-T-Träger wirkenden Momenten und Normalkräften kann man leicht die horizontale Bewegung bestimmter Abschnitte des Obergurtes ableiten. Dabei wird vorausgesetzt daß sich der Abstand der Auflagerpunkte 7 nicht verändert und daß bei der Durchbiegung bzw. beim Einwirken der Biegemomente gemäß Fig. 2d der Untergurt 5 gedehnt und der Obergurt 3 gestrafft wird. Dies ist in Fig. 2f anschaulich für drei verschiedene Punkte dargestellt. Ganz links erkennt man in Fig. 2f, daß dort, wo das Biegemoment 0 ist, nur eine konstante Dehnung des Stahlträgers infolge der Normalkraft gemäß Fig. 2e auftritt. In der Mitte des Trägers, wo das Biegemoment am größten ist, stellt man am Obergurt 3 eine Stauchung und am Untergurt 5 eine Dehnung fest, wie dies durch die negativen bzw. durch die positiven Kennzeichen im rechten Teilbild der Fig. 2f zu erkennen ist. Dieses Bild ist jedoch unsymmetrisch, da aufgrund der Wirkung der Betonplatte 2 im Stahlträger eine zusätzliche Dehnung entsteht.The horizontal movement of certain sections of the upper chord can be easily derived from these moments and normal forces acting on the double-T beam. It is assumed that the distance between the support points 7 does not change and that the lower chord 5 is stretched and the upper chord 3 is tightened during the deflection or when the bending moments act according to FIG. 2d. This is illustrated in FIG. 2f for three different points. On the far left in Fig. 2f one can see that where the bending moment is 0, only a constant elongation of the steel girder occurs due to the normal force according to Fig. 2e. In the middle of the beam, where the bending moment is greatest, a compression on the upper chord 3 and an elongation on the lower chord 5 can be determined, as can be seen from the negative or positive signs in the right partial image of FIG. 2f. However, this picture is unsymmetrical, because due to the effect of the concrete slab 2 in the steel girder an additional stretch is created.

In einer dazwischenliegenden Position fällt die Stauchung noch geringer aus, da das Biegemoment hier kleiner ist.In an intermediate position, the compression is even less because the Bending moment is smaller here.

Betrachtet man zwei zwar in der Nähe der Mitte des Doppel-T-Trägers angeordnete, aber in Längsrichtung voneinander beabstandete Punkte, deren Abstand jedoch klein genug ist, so daß die Stauchung in dem Bereich zwischen den beiden Punkten nährungsweise als konstant angesetzt oder durch einen Mittelwert der Stauchung an den beiden Punkten ersetzt werden kann, so erkennt man, daß sich aufgrund der stärkeren Stauchung in der Mitte diese beiden Punkte stärker aufeinander zubewegen werden als zwei beliebige andere Punkte im gleichen Abstand in Längsrichtung an irgendeiner anderen Stelle auf der Oberfläche des Obergurtes 3. In der Nähe des Momentennulldurchganges treten im Obergurt 3 sogar Dehnungen auf. Dagegen steht die Betonplatte 2 über ihre ganze Länge hinweg unter einer konstanten Druckspannung, so daß sich entlang der gesamten Länge der Unterseite um einen bestimmten Abstand voneinander entfernte Punkte aufgrund der Druckspannung überall um denselben festen Betrag einander annähern. Da der Obergurt 3 und die Betonplatte 2 in dem Bereich zwischen den Kopfbolzen nicht starr miteinander verbunden sind, ergibt sich aus dem Vergleich der Bewegung von Punkten auf der Oberseite des Obergurtes 3 und der Unterseite der Betondruckplatte 2 zwingend, daß Relativbewegungen zwischen diesen aneinander anliegenden Flächen auftreten müssen, die dementsprechend auch Reibung verursachen. In Fig. 2g ist schematisch der Betrag der Relativverschiebung über der Länge des Trägers aufgetragen. Man erkennt, daß an den Rändern und in der Mitte nur relativ geringfügige Relativbewegungen auftreten, während an Punkten dazwischen die Kurve der Relativbewegung jeweils über ein Maximum verläuft. Dieses Maximum sollte jeweils mindestens in der Größenordnung von einigen zehntel Millimetern liegen, um für eine wirkungsvolle Dämpfung hinreichend Energie abführen zu können.If one considers two points which are arranged in the vicinity of the center of the double-T beam, but are spaced apart in the longitudinal direction, the spacing of which, however, is small enough that the compression in the area between the two points is approximated as constant or by an average of the compression at the two points, it can be seen that due to the greater compression in the middle, these two points will move more towards each other than any two other points at the same distance in the longitudinal direction at any other point on the surface of the upper flange 3 . In the vicinity of the zero point of the moment there are even stretches in the upper chord 3 . In contrast, the concrete slab 2 is under a constant compressive stress over its entire length, so that along the entire length of the underside, points separated by a certain distance from each other due to the compressive stress approach each other by the same fixed amount. Since the top chord 3 and the concrete slab 2 are not rigidly connected to one another in the area between the head bolts, the comparison of the movement of points on the top of the top chord 3 and the underside of the concrete pressure plate 2 necessarily means that relative movements between these abutting surfaces must occur, which accordingly also cause friction. The amount of the relative displacement over the length of the carrier is plotted schematically in FIG. 2g. It can be seen that only relatively slight relative movements occur at the edges and in the middle, while the curve of the relative movement runs over a maximum at points in between. This maximum should be at least in the order of a few tenths of a millimeter in order to be able to dissipate sufficient energy for effective damping.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung zu erkennen, die anstelle der Ausführungsform gemäß Fig. 1, wahlweise aber auch in Verbindung mit der erstgenannten Ausführungsform verwirklicht werden kann. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind die Hohlräume des Doppel-T-Trägers 1 mit Kammerbeton 16 ausgefüllt. Auch dieser Kammerbeton 16 ist wiederum nur an den beiden Endbereichen des Doppel-T-Trägers 1 über Kopfbolzen mit dem Steg 4 verbunden. Gleichzeitig ist in Form der Bewehrungselemente 8 ein Zug band vorgegeben, welches an den Enden und im Bereich der Kopfbolzen 9 im Beton verankert ist. Auch bei dieser Ausgestaltung ergibt sich in den Zwischenbereichen eine Reibung zwischen Kammerbeton 16 und dem Steg 4 und/oder dem Obergurt 3 und dem Untergurt 5.Another embodiment of the invention can be seen in FIG. 3, which can be implemented instead of the embodiment according to FIG. 1, but optionally also in connection with the former embodiment. In the embodiment according to FIG. 3, the cavities of the double-T beam 1 are filled with chamber concrete 16 . This chamber concrete 16 is in turn only connected to the web 4 at the two end regions of the double-T beam 1 via head bolts. At the same time, in the form of the reinforcement elements 8, a tension band is specified, which is anchored at the ends and in the area of the headed bolts 9 in the concrete. With this configuration, too, there is friction in the intermediate areas between chamber concrete 16 and the web 4 and / or the upper flange 3 and the lower flange 5 .

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt Fig. 4. In diesem Fall ist als drittes Element eine zusätzliche untere Grundplatte 10 an dem Untergurt 5 befestigt. Eine feste Verbindung 11, zum Beispiel durch Schweißen, ist wiederum nur an den Enden der Grundplatte 10 und dem Untergurt 5 hergestellt. In den Zwischenbereichen sind Relativverschiebungen möglich, wobei Klemmschrauben 12 dafür Sorge tragen, daß die beiden Elemente 10, 5 auf jeden Fall in Reibeingriff miteinander bleiben.A further embodiment of the invention is shown in FIG. 4. In this case, an additional lower base plate 10 is fastened to the lower flange 5 as the third element. A fixed connection 11 , for example by welding, is in turn only made at the ends of the base plate 10 and the lower flange 5 . Relative displacements are possible in the intermediate areas, with clamping screws 12 ensuring that the two elements 10 , 5 definitely remain in frictional engagement with one another.

Bei Betrachtung der Momentenlinien ähnlich den Überlegungen zu Fig. 2 stellt man auch hier eine Relativbewegung zwischen der Oberseite der Grundplatte 10 und der Unterseite des Obergurtes 5 fest, wenn der gesamte Verbundträger abwechselnd be- und entlastet wird.When looking at the torque lines similar to the considerations for FIG. 2, a relative movement between the upper side of the base plate 10 and the lower side of the upper chord 5 is also found when the entire composite beam is alternately loaded and unloaded.

Eine Variante dieser Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt, wobei über die Verbindung 11 zwischen der Grundplatte 10 und dem Untergurt 5 bewußt ein Abstand zwischen der Grundplatte 10 und dem Untergurt 5 hergestellt wird, so daß ein Spalt oder eine Lücke 15 entsteht. In diesen Spalt können unterschiedliche Dämpfungsglieder eingelegt werden, zum Beispiel ein Schlauch, der mit einem zähflüssigen Material, einem Gel oder dergleichen gefüllt ist. Beim Durchbiegen des Verbundträgers gemäß Fig. 5 treten wiederum Relativverschiebung und auch Verformungen, insbesondere eine Verengung des Spaltes 15 auf, so daß auch hier wieder Verformungs- und Reibungsarbeit geleistet wird, was die Bewegungen stark dämpft und das Auftreten von Resonanzschwingungen zumindest aber große Resonanzamplituden weitgehend verhindert. Wenn die Grundplatte 10 breiter als der Untergurt 5 ausgeführt wird, können beidseitig des Untergurtes 5 an diesem und an der Grundplatte 10 Elastomerblöcke 18 befestigt werden, die bei einer Relativverschiebung zwischen Untergurt 5 und Grundplatte 10 Scherkräfte aufnehmen. Wie sich herausgestellt hat, wirken Elastomerblöcke in dieser Anordnung gerade bei Belastung mit Scherkräften besonders gut dämpfend. Eine ent sprechende Ausführungsform ist in Fig. 5a dargestellt, welche den unteren Teil eines Verbundträgers im Schnitt zeigt. Man erkennt vom Doppel-T-Träger noch den Steg 4 und den Untergurt 5. Seitlich am Untergurt 5 sind zwei Elastomerblöcke 18 befestigt, die auf ihren dem Untergurt 5 abgewandten Seiten jeweils mit einer (Stahl-)Schiene 19 fest verbunden sind, welche wiederum auf die Grundplatte 10 aufgeschweißt sind. Diese ist in diesem Fall breiter als der darüber liegende Untergurt 5 und, wie z. B. in Fig. 4 oder 5 dargestellt, an ihren End abschnitten mit dem Untergurt 5 fest verbunden. Die Elastomerblöcke 18 und die Schienen 19 erstrecken sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Grundplatte, mindestens jedoch entlang derjenigen Bereiche, wo die stärksten Relativbewegungen zwischen Grundplatte 10 und Untergurt 5 auftreten.A variant of this embodiment is shown in Fig. 5, wherein via the link 11 between the base plate 10 and the lower flange 5 is a distance between the base plate 10 and the lower flange 5 is made aware of, so that a gap or a gap 15 is formed. Different damping elements can be inserted into this gap, for example a hose which is filled with a viscous material, a gel or the like. Turn at the bending of the composite carrier according to FIG. 5 occur relative displacement and deformation, especially a narrowing of the gap 15, so that here again deformation and friction work is performed, which dampens the movements strong and the occurrence of resonance vibrations or at least great response amplitudes largely prevented. When the base plate 10 is made wider than the lower flange 5, on both sides of the lower flange can be 5 attached thereto and to the base plate 10 elastomeric blocks 18, 10 which receive shearing forces upon relative displacement between lower flange 5 and base plate. As has been found, elastomer blocks in this arrangement have a particularly good damping effect when subjected to shear forces. A corresponding embodiment is shown in Fig. 5a, which shows the lower part of a composite carrier in section. The web 4 and the lower flange 5 can still be seen from the double-T beam. Two elastomer blocks 18 are fastened to the side of the lower flange 5 , each of which is firmly connected on its side facing away from the lower flange 5 with a (steel) rail 19 , which in turn is welded onto the base plate 10 . In this case, this is wider than the lower chord 5 lying above and, such as. B. in Fig. 4 or 5, at its end sections with the lower flange 5 firmly connected. The elastomer blocks 18 and the rails 19 extend essentially over the entire length of the base plate, but at least along those areas where the strongest relative movements occur between the base plate 10 and the lower flange 5 .

In beiden Ausführungsformen gemäß Fig. 4 und 5 sind neben den Befestigungsteilen 11 auch Klemmschrauben 12 vorgesehen, mit deren Hilfe gemäß Fig. 4 die Grundplatte 10 fester an den Untergurt 5 angepreßt werden soll, um die Reibungskräfte entsprechend groß zu machen. Zweckmäßigerweise sind diese Klemmschrauben gerade dort angeordnet, wo die stärksten Relativbewegungen zwischen dem Untergurt 5 und der Grundplatte 10 auftreten.In both embodiments according to FIGS. 4 and 5, in addition to the fastening parts 11 , clamping screws 12 are also provided, with the aid of which the base plate 10 according to FIG. 4 is to be pressed more firmly onto the lower flange 5 in order to make the frictional forces correspondingly large. These clamping screws are expediently arranged precisely where the strongest relative movements occur between the lower flange 5 and the base plate 10 .

Bezüglich der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist zu beachten, daß die Grundplatte 10 dort frei gespannt ist und wie eine Saite schwingen kann. Die Klemmschrauben 14 sind in diesem Fall in erster Linie dafür vorgesehen, die Eigenfrequenz der schwingungsfähigen Grundplatte 10 zu erhöhen.With regard to the embodiment according to FIG. 5, it should be noted that the base plate 10 is freely tensioned there and can oscillate like a string. In this case, the clamping screws 14 are primarily intended to increase the natural frequency of the oscillatable base plate 10 .

Mit dem erfindungsgemäßen System gelingt es unter anderem, bei gegebenen Spannweiten die Eigenfrequenz des Systems zu erhöhen, da leichtere Bauelemente verwendet werden können, was gleichzeitig Preisvorteile bietet.With the system according to the invention it is possible, among other things, for given spans increase the natural frequency of the system since lighter components are used can, which also offers price advantages.

Dies ist dadurch möglich, daß aufgrund der bewußt vorgesehenen Reibung zwischen einzelnen Elementen des Verbundträgers eventuell auftretende Schwingungen bzw. Schwingungs anregungen stark gedämpft werden, so daß der Träger bei allen praktisch vorkommenden Belastungen nie in gefährliche, die Belastungsgrenze übersteigende Resonanzschwingungen gerät. Der Träger kann deshalb leichter und mit geringerem Profilquerschnitt gewählt werden, als dies aufgrund der Sicherheitsauslegung nach herkömmlichen Kriterien möglich ist.This is possible due to the deliberately intended friction between individuals Any vibrations or vibrations that may occur in the elements of the composite beam excitations are strongly damped so that the wearer in all practically occurring Never place loads in dangerous resonance vibrations that exceed the load limit device. The carrier can therefore be selected more easily and with a smaller profile cross section, than is possible due to the safety design according to conventional criteria.

Claims

1. composite carrier, consisting of a tensile load-bearing element ( 1 ) and a firmly connected to the first element ( 1 ) second, pressure-resistant element ( 2 ), characterized in that at least a portion of the first or second element relative to the each other (second or first) or with respect to a third element connected to the first or second element is movable to a limited extent.

2. composite carrier according to claim 1, characterized in that the maximum Movement play at least movable sections of the elements 0.1 is preferably at least 0.5 mm.

3. composite carrier according to claim 1 or 2, characterized in that the maximum movement play mutually movable portions of the elements ( 1 , 2 , 8 , 10 ) is at most 10 mm.

4. Composite carrier according to one of claims 1 to 3, characterized in that the limited mutually movable sections in direct or indirect Stand with each other.

5. Composite carrier according to claim 4, characterized in that the frictional engagement is produced by clamping screws ( 12 ) which are accommodated with play in holes and press the mutually movable sections of the elements ( 1 , 2 , 10 ) against each other.

6. Composite carrier according to one of claims 1 to 5, characterized in that an energy-absorbing damping material between the relatively mutually be movable sections of the elements ( 1 , 2 , 10 ) is arranged.

7. composite carrier according to one of claims 1 to 6, characterized in that the first and the second element on at least two relatively far apart spaced points, preferably in the area of the ends of the composite beam, rigid are interconnected.

8. composite carrier according to one of claims 1 to 7, characterized in that the third element has several connecting elements at different distances, so that the greatest distance between two connecting elements can be selected.

9. Composite beam according to one of claims 1 to 8, characterized in that the tensile first element ( 1 ) is a double T-beam.

10. A composite beam according to claim 9, characterized in that the spaces formed between the web ( 4 ) and the upper ( 3 ) and lower flange ( 5 ) are filled with chamber concrete ( 16 ).

11. A composite beam according to claim 10, characterized in that in the vicinity of the lower flange ( 5 ) in the chamber concrete on tensile elements ( 8 ) are provided.

12. Composite carrier according to one of claims 1 to 11, characterized in that the element that can withstand tensile loads is a truss.

13. Composite carrier according to claim 12 and one of claims 9 to 11, characterized characterized in that the web of a double-T-shaped beam by a truss is formed.

14. Composite carrier according to one of claims 1 to 13, characterized in that preferably laterally on the lower flange ( 5 ) and on a, preferably wider than the lower flange ( 5 ) formed, base plate ( 10 ) elastomer blocks ( 18 ) are attached, which at a Take up the shear forces between the lower flange ( 5 ) and the base plate ( 10 ).