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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Element einer Schalung aus profiliertem
Stahlblech zur Herstellung einer Decke mit zusammenwirkenden metallischen
Schalungsplatten, die mit in die Schalung gegossenem Stahlbeton
hergestellt sind. Die Art von Decke, die in eine Schalung gegossen
wird, die aus einer Anordnung von profilierten Metallelementen besteht,
findet in Gebäuden
wie Wohnhäusern,
Hotels, Krankenhäusern,
Industriegebäuden
oder bei Parkhäusern
Anwendung.
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Zur
Herstellung der zusammenwirkenden Schalungen werden gegenwärtig zahlreiche
geometrische Profilformen mit verschiedenen Vorrichtungen zur Ausführung örtlicher
Deformationen, die Verankerungen genannt werden, verwendet.
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Mit
zusammenwirkender Schalung ist gemeint, dass die Schalung auf Dauer
bleibt und der fertigen Decke ihre mechanischen Eigenschaften von
Stahl, was Zug und Biegung angeht, in einer allgemeinen sogenannten
Stahlbetonkonzeption verleiht. Die geometrischen Proportionen des
Blechs und die Anordnung der Verankerungen haben großen Einfluss
auf die Festigkeit der Schalung in der Baustellenphase, bei der
Montage der Schalung, beim Gießen
und auch auf die Wirksamkeit des Zusammenwirkens zwischen den Schalungselementen
aus Stahl in Verbindung mit der Betonfüllung nach dessen Abbinden.
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Was
die geometrische Form angeht, unterscheidet man im Wesentlichen
zwei Profilarten:
- – das sogenannte "offene" Profil, bei dem
das Omega-Profil
eine allgemeine trapezförmige
oder rechteckige Form hat,
- – das
sogenannte "geschlossene" Profil, bei dem
das Omega-Profil eine allgemeine Schwalbenschwanzform hat.
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Die
Verankerungen sind örtliche
Verformungen auf den ebenen Flächen
des Profils, wobei die Verformungen Bom bierungen bilden, besonders
in der Art von runden Knöpfen,
ovalen Knöpfen,
Querrippen, Rastungen, Zickzackmustern oder beliebigen anderen Erscheinungsformen.
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Die
Verankerungen können
auf den Scheiteln des Profils, auf den Sohlen sowie auf den Stegen
des Omegas ausgeführt
sein. Die bestehenden Lösungen
basieren im Allgemeinen auf einer willkürlichen Wahl der geometrischen
Form der Verankerungen, d. h. des Musters der Deformation und der
Oberflächenverteilung
der Muster, die auf unterschiedliche Art, in unterschiedlicher Zahl,
in unterschiedlicher Geometrie und in unterschiedlicher Dichte verteilt
sein können.
Das so erhaltene Resultat ist völlig
willkürlich,
d. h. es führt
nicht unbedingt zu einem optimalen Kompromiss zwischen unterschiedlichen
Leistungskriterien, was die Festigkeit der Materialien angeht.
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Es
ist anzumerken, dass die Leistungskriterien oft widersprüchlich sein
können,
und zwar indem die Verbesserung eines Kriteriums zur Verschlechterung
eines anderen führen
kann. Wenn sich die Verankerungen beispielsweise auf den Sohlen
oder zu nahe an den Winkeln zwischen Sohlen und Stegen befinden,
wird dadurch zwar das Zusammenwirken mit dem Beton verbessert, aber
es kommt auch zu einer Schwächung
des wirksamen Querschnitts und daher zu einem Leistungsverlust beim
Gießen.
Andererseits führen
Verankerungen in Form von kontinuierlichen Rastungen, die im Querschnitt
eine Wellenform ergeben oder auch unzureichend geneigte und/oder
beabstandete Verankerungen, zwar dazu, dass Stege weniger dazu neigen,
die Aussteifungen zu perforieren, reduzieren dafür aber den wirksamen Querschnitt
und erzeugen schädliche
interne Druckbeanspruchungen in den ebenen Teilen, indem örtliche
Instabilitäten
wie Ausbeulungen und verfrühter Durchbruch
hervorgerufen werden.
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So
wird in der
US 3, 397, 497 ein
Element einer Schalung aus Stahlprofil zur Herstellung einer Decke mit
zusammenwirkenden metallischen Schalungsplatten, die mit in die
Schalung gegossenem Stahlbeton hergestellt sind, beschrieben, wobei
das Element Stege mit verschiedenen langgliedrigen Bombierungsmustern aufweist,
die jeweils auf der Diagonalen eines Rechtecks mit einer Seite angeordnet
sind, die der Breite des Stegs im Wesentlichen entspricht, wobei
jedes Rechteck mehr als ein Bombierungsmuster aufweist.
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In
einem anderen Beispiel gestattet die Verringerung der Neigung der
Stege die Vergrößerung der Nutzbreite
der Platte, verringert im Gegensatz dazu aber die Wirksamkeit des
Zusammenwirkens zwischen Blech und Beton.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Element einer Schalung
aus profiliertem Stahlblech zur Herstellung einer Decke mit zusammenwirkenden
metallischen Schalungsplatten, die mit in die Schalung gegossenem
Stahlbeton hergestellt sind, vorzusehen, das bei der Herstellung
der Decke im Vergleich zu bekannten Decken vom offenen Profiltyp
und unter Aufrechterhaltung der Wettbewerbsfähigkeit bei der Leistung in der
Gießphase
und beim Flächengewicht
des Elements und der Schalung zu einem wesentlichen Vorteil, was die
Leistung in gemischter Phase angeht, führt.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Element einer Schalung
aus profiliertem Stahlblech zur Herstellung einer Decke mit zusammenwirkenden
metallischen Schalungsplatten, die mit in die Schalung gegossenem
Stahlbeton hergestellt sind, vorzusehen, wobei das Element ein aus
einer Reihe von Omega-Formen bestehendes Profil hat und jede Form
einen Scheitel, auf dessen einer und anderen Seite sich zwei Stege erstrecken,
die bezüglich
der Ebene des Scheitels geneigt sind, und zwei zur allgemeinen Ebene
der Decke im Wesentlichen parallele Sohlen aufweist, wobei durch
den Zusammenbau der Elemente anhand der Endsohlen metallische Scha lungsplatten
einer Schalung entstehen, wobei das Element an den Stegen langgliedrige
Bombierungen aufweist, die jeweils auf der Diagonale eines Rechtecks
mit einer Seite angeordnet sind, die im Wesentlichen der Breite
des Stegs entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die allgemeine
Form jeder Bombierung, die ein Muster darstellt, allein in dem Rechteck
eingeschlossen ist.
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Die
anderen Merkmale der Erfindung sind wie folgt:
- – Das Omega
ist im Schnitt trapezförmig.
- – Die
Bombierungen definieren eine Anzahl von Mustern pro laufendem Meter,
die eine Funktion der Breite des Stegs und der Neigung der Diagonalen,
die zwischen 20° und
45° liegt,
ist.
- – Die
Bombierung steht von der Seite der metallischen Schalungsplatten
einer Schalung vor.
- – Die
Bombierung bildet eine Rinne.
- – Die
Sohlen und der Scheitel weisen mindestens einen Längsfalz
auf, der eine Versteifungs- und/oder Einlassungsrille bildet.
- – Das
profilierte Element ist verzinkt.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Decke mit zusammenwirkenden metallischen
Schalungsplatten, die mit in die Schalung gegossenem Beton, gegebenenfalls
Stahlbeton, hergestellt sind, die aus Elementen besteht, von denen
mindestens ein Element der Schalung auf den Stegen langgliedrige
Bombierungen aufweist, die jeweils auf der Diagonale eines Rechtecks
mit einer Seite angeordnet sind, die im Wesentlichen der Breite des
Stegs entspricht, wobei die allgemeine Form jeder Bombierung, die
ein Muster darstellt, allein in dem Rechteck eingeschlossen ist.
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Die
Erfindung wird im Weiteren anhand der Beschreibung und der beiliegenden
Figuren, die nur beispielhaft und nicht einschränkend sind, erläutert.
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1a, 1b, 1c zeigen
jeweils eine erfindungsgemäße Decke
im Schnitt, einen Teil eines omegaförmigen Elements und eine Anordnung
aus zwei Endflügeln,
die eine Einlassung aus zwei Elementen darstellt.
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2a und 2b zeigen
ein anderes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Elements.
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3 ist
eine Prinzipzeichnung der Messung der mechanischen Merkmale einer
Decke mit zusammenwirkenden metallischen Schalungsplatten.
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4 zeigt
Kurven von mechanischen Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Decke
im Vergleich mit den mechanischen Eigenschaften einer Referenzdecke.
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Die
Erfindung betrifft, wie in 1a, 1b, 1c dargestellt,
ein Element 1 einer Schalung 2 aus profiliertem
Stahlblech, das verzinkt sein kann, zur Herstellung einer Decke 3 mit
zusammenwirkenden metallischen Schalungsplatten 4, die
mit in die Schalung 2 gegossenem Stahlbeton 5 hergestellt
sind, wobei das Element 1 ein aus einer Reihe von Omega-Formen 7 bestehendes
Profil hat und jede Form einen Scheitel 8, auf dessen einer
und anderen Seite sich zwei Stege 9 erstrecken, die bezüglich der
Ebene des Scheitels 8 geneigt sind, und zwei zur allgemeinen
Ebene 11 der Decke 3 im Wesentlichen parallele
Sohlen 10 aufweist, wobei durch den Zusammenbau der Elemente
anhand der Endsohlen metallische Schalungsplatten 4 einer Schalung 2 entstehen.
Das Element 1 weist an den Stegen 9 langgliedrige
Bombierungen 12 auf, die jeweils auf der Diagonale 13 eines
Rechtecks mit einer Seite 14 angeordnet sind, die im Wesentlichen
der Breite des Stegs 9 entspricht, wobei die allgemeine
Form jeder Bombierung 12, die ein Muster darstellt, allein
in dem Rechteck eingeschlossen ist.
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Die
Bombierungen 12 definieren mehrere eine Rastung bildende
Muster, die so geneigt sind, dass der Querschnitt nur durch ein
Muster geht, und nur über
eine sehr kurze Strecke, was somit nicht zu einem bedeutenden Verlust
der Schnittfestigkeit führt.
Die Anzahl der Muster pro laufendem Meter ist von der Breite des Stegs
und der Neigung der Diagonalen abhängig, wie aus 1b hervorgeht.
Bevorzugt werden ungefähr
25 Muster pro laufendem Meter jedes omegaförmigen Stegs des Profils.
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Die
in dem Beispiel rinnenförmigen
Bombierungen stehen von der Seite der metallischen Schalungsplatten 4 vor.
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1b zeigt
eine Omega-Form 7 eines Teils des Elements 1 der
Schalung 2; die Form ist zwar trapezförmig, könnte aber auch rechteckig oder
schwalbenschwanzförmig
sein.
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1b und 1c zeigen
die Sohlen 10 und den Scheitel 8 einer Omega-Form 7,
an denen mindestens ein Längsfalz 15 ausgebildet
ist, der eine Versteifungs- oder Einlassungsrille bildet, deren
Aufgabe darin besteht, den Ausbeulungswiderstand zu erhöhen. Die
Einlassung wird in 1c dargestellt, die die Flügel an den
Enden der beiden Elemente 1 zeigt, die zur Montage einer
Schalung 2 verbunden sind.
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2a und 2b zeigen
ein anderes Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem die Falze 15 der Flügel so in
der Nähe
des Winkels zwischen Steg und Sohle ausgeführt sind, dass hohle Wellenverbinder
an den Stützträgern befestigt
werden können.
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Mit
allen Merkmalen des Elements der Erfindung, die einerseits die geometrische
Form der vorzugsweise ome gaförmigen
Sektion und andererseits die Form der Verankerungen, ihre Anordnung,
Beabstandung und Neigung betrifft, erhält man im Vergleich zu bestehenden
Decken eine bedeutende Verbesserung der mechanischen Leistung der
Decke in Höhe
von 70 bis 100% und eine Verringerung des Gewichts der Schalung pro
Flächeneinheit.
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Bei
Studien zu einem neuen Profil bestand die Hauptaufgabe darin, eine
Decke herzustellen, durch die die Leistung sowohl in der Gießphase als
auch in der gemischten Phase verbessert werden konnte, wobei vorzugsweise
ihre Trapezform beibehalten und gleichzeitig ihr Oberflächengewicht
verringert werden sollten.
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Mit
dieser Aufgabenstellung wurden Studien verschiedener Platten- und
Rastungsformen vorgenommen, deren Ergebnisse im folgenden Ausführungsbeispiel
vorgelegt werden.
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Mit
Versuchen wurden die Parameter zur Berechnung der Platte in gemischter
Phase durch das sogenannte "m"- und "k"-Verfahren
bestimmt, das zur technischen Analyse der Decke verwendet wurde.
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Der
Bemessungszustand nach dem "m"- und dem "k"-Verfahren besteht in der Einhaltung
einer Ungleichheit was die Verschiebungsscherbelastung zwischen
Blechelement und dem Beton angeht, wobei die Spannungsbelastung
geringer als die Widerstandsbelastung der Decke ist.
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Die
Bestimmung der Parameter "m" und "k" erfolgt auf dem statisch bestimmten
Zwischenraum unter Berücksichtigung
des Wertes l der Spannweite eines Zwischenraums zwischen zwei einfachen
Aussteifungen.
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3 zeigt
die Versuchseinrichtung und ein Schema statischer Versuche mit einer
Verteilung von Lasten und Messinstrumenten.
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In 3 wird
die Decke 3 auf zwei einfachen Aussteifungen 16 mit
einem Zylinder 17 beaufschlagt. Einerseits wird mittels
eines Messinstruments 18 der Deformationspfeil der Decke
und andererseits mittels zweier Vorrichtungen 19 die Verschiebung
zwischen dem Element 1 und dem Beton 5 gemessen.
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4 zeigt
eine Anordnung von Vergleichsfestigkeitskurven von zwei Decken,
wobei die Kurven Werte für
Höchstwiderstand
gegen Verschiebung und für
Höchstbelastung
einerseits für
eine erfindungsgemäße Decke
und andererseits für
eine Vergleichsdecke geben, und zwar als Funktion von verschiedenen
Spannweiten, dargestellt durch den Wert 4ls.
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Im
Falle der beliebigen Verteilung der Lasten wie etwa bei konzentrierten
Lasten muss eine angenommene äquivalente
Spannweite l, dargestellt durch den Ausdruck 4ls,
berücksichtigt
werden.
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Bei
der Vergleichsdecke handelt es sich um eine Decke, deren Element
ein Profil darstellt, das sich aus einer Reihe von trapezförmigen Omega-Formen
zusammensetzt, die einen Scheitel und zwei im Wesentlichen parallel
zur allgemeinen Deckenebene verlaufende Sohlen aufweist, wobei durch
den Zusammenbau der Elemente durch die Sohlen metallische Schalungsplatten
entstehen, wobei das Element auf den Stegen langgliedrige Verbindungsbombierungen
aufweist, die nach einem Längsschnitt
des Stegs Wellungen bilden.
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Man
beachte die Verbesserung durch das erfindungsgemäße Element hinsichtlich des
Widerstands gegen die Verschiebungsbelastung, dargestellt durch
die Kurven A bzw. B für
eine erfindungsgemäße Decke und
eine Vergleichsdecke, und hinsichtlich der Höchstbelastung, dargestellt
durch die Kurven C bzw. D für
eine erfindungsgemäße Decke
und eine Vergleichsdecke.
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Aus
der Tabelle unten gehen für
die erfindungsgemäße Decke
und die Vergleichsdecke das Eigengewicht der Platten für unterschiedliche
Dicken dieser Platten hervor.
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Die
Zunahme bei den Höchstbelastungen,
die durch die Decke erzielt wurde, die mit den erfindungsgemäßen Elementen
hergestellt wurde, beträgt
zwischen 70% und 100, wobei das Gewicht des Elements darüber hinaus
3,5% geringer ist als das der Vergleichsdecke. Für dieselbe Auflast beträgt die notwendige
Dicke der Vergleichsdecke etwa 30% bis 50% mehr.
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In
diesem Zusammenhang ist eine wichtige Anmerkung hinzuzufügen: es
wurden Decken mit einer Dicke von 24 cm und einer ausgezeichneten
Widerstandsfähigkeit
hergestellt. Daher kann das erfindungsgemäße Element die Herstellung
von Decken mit einer Gesamtdicke, mit Verlängerung, von 28 cm gewährleisten.
