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Verfahren zum Herstellen von aus Zug- und Druckstäben bestehenden
Stahlbetonfachwerkträgern mit schlaffer Bewehrung Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren zum Herstellen von Stahlbetonfachwerkträgern mit schlaffer Bewehrung,
die aus Zug- und Druckstäben bestehen.
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Fachwerkträger werden in der Regel als reine Stahlkonstruktionen ausgebildet,
da hierbei die Möglichkeit besteht, die Stäbe des Fachwerks so schlank auszuführen,
daß sie in der Hauptsache nur auf zentrischen Zug und Druck beansprucht werden.
Hierin besteht die Hauptgrundlage für den Aufbau und die Durchbildung eines jeden
Fachwerkträgers.
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Im Zuge der Entwicklung @d@:s Stahlbetonbaues ist auch bereits der
Vorschlag gemacht worden, Fachwerkträger in Stahlbeton auszuführen. Dabei war man
bestrebt, in bezug auf die Art der Beanspruchung der Stäbe die gleichen Grundsätze
zur Anwendung zti bringen, wie sie sich bei der Herstellung von Fachwerkträgern
in Stahlkonstruktion bewährt hatten. Dabei zeigte sich jedoch, daß dies nicht möglich
war, weil infolge der geringen Werkstoffestigkeit des Stahlbetons die Stäbe nicht
nach dem Vorbild der Stahlkonstruktion mit einer solchen Schlankheit ausgeführt
werden können, daß Nebenspannungen wirksam vermieden werden. Unter diesen Umständen
«rar man gezwungen, die zentrischen Spannungen in den Stäben verhältnismäßig gering
zu halten, damit die Kantenpressungen aus Momenten nicht zu groß werden. Daraus
ergaben sich dann wieder Querschnittsvergrößerungen, die die bisher bekannten Stahlbetonfachwerke
im allgemeinen sehr plump und sperrig werden ließen, ganz abgesehen davon, daß schon
aus wirtschaftlichen Gründen derartige Konstruktionen mit denjenigen in Stahl nicht
Schritt halten
konnten. Dies führte schließlich dazu, daß bisher
Stahl!betonfachwerke nur in Ausnahmefällen praktisch ausgeführt wurden.
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Eine weitere Schwierigkeit, die die Ablehnung des Fachwerkträgers
aus Stahlbeton in den Fachkreisen fast allgemein werden ließ, .besteht darin, daß
bei Fachwerkträgern aus Stahlbeton im Gegensatz zu der Stahlkonstruktion die in
den Knotenpunkten auftretende sprunghafte Änderung der Kräfte beim bisher bekannten
Fach-,verkträger aus Stahlbeton nicht erreicht werden kann. Die Kräfte aus den Stahlstäben
werden nämlich nicht plötzlich in den Beton., sondern nur längs eines gewissen Weges
durch Haftung übertragen. Weiterhin führt die Notwendigkeit, insbesondere an den
mit Zugkräften beanspruchten Knoten, Kräfte durch Haftung aus den Stahlstäben in
den Beton zu übertragen, dazu, daß bei den Zugstäben der umhüllende Querschnitt
verhältnismäßig groß gehalten «-erden muß. Dadurch entstehen unerwünschte tote Gewichte,
da der Beton nicht als auf Zug mitwirkend gerechnet werden kann.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, aus den hier bestehenden
Schwierigkeiten einen Ausweg zu finden, und zwar durch ein der Herstellung eines
Fachwerkträgers aus Stahlbeton dienendes Verfahren, das es ermöglicht, sowohl bei
den Druckals auch bei den Zugstäben den Stahlbeton wirklich voll, d. h. mit hohen
zentrischen Spannungen, zur Libertragung der Kräfte heranzuziehen.. Dabei wird von
der Erkenntnis ausgegangen, daß nur bei der Verwirklichung hoher zentrischer Spannungen
ein in Stahlbetonbauweise hergestellter Fachwerkträger einer Stahlkonstruktion in
statischer Beziehung gleichwertig, dann aber wegen der allgemeinen Vorteile des
Stahlbetons in wirtschaftlicher und sonstiger Beziehung auch überlegen sein wird.
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Zur Lösung dieserAufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen
von aus Zug- und Druckstäben bestehenden Sbahlbetonfachträgern vor, bei welchem
von den mit schlaffen Bewehrungen versehenen Zug- und Druckstäben zunächst die Druckstäbe
betoniert werden, dann die Zugstäbe durch Ausrüsten des Trägers unter Spannung gesetzt
und erst dann mit Beton ummantelt werden.
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Die Zugstäbe haben dadurch während der Belastung keinerlei Biegungssteifigkeit
und können als in den Knoten gelenkig angeschlossen betrachtet werden. Hierdurch
kann das als Rahmensystem anzusehende System der Druckstäbe so schlank ausgeführt
werden, daß keine nennenswerten Nebenspannungen in den Druckstäben entstehen, so
daß diese voll auf zentrischen Druck ausgenutzt werden. Gleichzeitig erhalten die
Stahlstäbe gegenüber dem Beton eine Vordehnung, die die wirtschaftlich besonders
günstige Verwendung hochwertigen Stahles ermöglicht und außerdem den Fachwerkträger
durch eine Verringerung der Betonzugspannungen verbessert.
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In Verbindung mit einem Verfahren, welches die Verstärkung von Fachwerken
in Stahlkonstruktion zum Gegenstand hat, ist allerdings bereits folgender Vorschlag
gemacht worden: Man hatte früher Fachwerkträger in Stahlkonstruktion, falls sie
sich aus irgendwelchen Gründen als zu schwach erwiesen, durch Annieten von Profil-
oder Walzstahlstäben verstärkt. Der erwähnte bekannte Vorschlag befaßt sich mit
der Aufgabe, die bekannte Art der Verstärkung teilweise durch Heranziehung der Stahlbetonbau-,veise
zu ersetzen. Zu diesem Zweck wird der zu verstärkende Stahlkernfachwerkträger entlastet.
Alsdann werden an die Zugstäbe Stahlkernverstärkungen durch Verschweißen oder Verschrauben
angeschlossen, während die Druckstäbe mit umschnürtem Stahlbeton ummantelt werden.
Nach dem Ausrüsten. werden, um dem Fachwerkträger ein einheitliches Aussehen zu
geben und gleichzeitig einen Rostschutz ohne die Notwendigkeit eines Farbanstriches
zu erzielen; auch die Zugstäbe mit Beton ummantelt. Es ergibt sich hieraus, daß
dieser bekannte Vorschlag kein Vorbild für die Schaffung des erfindungsgemäßen Verfahrens
abgeben kann, da es sich, wie dargelegt, um eine andere Aufgabenstellung handelt.
Darüber hinaus wird nach dem älteren Vorschlag ersichtlich bei einer immer als gegeben
hinzunehmenden Ausbildung eines vorhandenen Fachwerkträgers in Stahlkonstruktion
eine Verstärkung der Druckstäbe in der Hauptsache durch die Erhöhung der Steifigkeit
erstrebt und verwirklicht, und diese größere Steifigkeit wird durch Einbetonieren
der Profilstäbe bewirkt. 'Ebensow enig wie bei den Druckstäben wird -auch bei den
Zugstäben Wert darauf gelegt, durch die für die Verstärkung vorgeschlagenen Maßnahmen
eine Kraftaufnahme, wie sie der Stahlbetonbauweise eigen ist, herbeizuführen.
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Es hat sich erfindungsgemäß, insbesondere in den Fällen, in denen
(sei es unter dem Einfuß von Verkehrslasten, sei es durch eine besondere Formgebung
des Fachwerkträgers) in den Knotenpunkten mit sprunghaften Änderungen der Kräfte
zu rechnen ist, als zweckmäßig erwiesen, das Verfahren so durchzuführen, daß die
Zugstäbe in den Knotenpunkten mit Hilfe von Ankerplatten verankert werden und daß
man die Knotenpunkte zwischen den Ankerplatten zugleich mit den Druckstäben betoniert,
so daß der zwischen den Ankerplatten befindliche Beton der Knotenpunkte auf Druck
beansprucht wird. Durch diese Maßnahme kann bei Ver-,vendung verhältnismäßig dicker
Stahlstäbe erreicht werden, daß der Ouerschnitt der Zugstäbe auf eine kleine Fläche
zusammengedrängt wird. Dadurch läßt sich die Betonierung der Zugstäbe mit wenig
Beton durchführen, und es ergibt sich hieraus eine Gewichtsersparnis des Gesamtbauwerkes.
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In der Zeichnung ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter
Stahlbetonfachwrkträger dargestellt.
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Abb. i gibt ,eine schematische Gesamtansicht des Fachwerkträgers wieder;
Abb. z zeigt in vergrößertem Maßstab das zweite Feld des in Abb. i dargestellten
Trägers, und zwar von links, in Ansicht vor Beginn der Betonierung
mit
den Bewehrungen der Druck- und Zugstäbe, jedoch vor der Betonierung; Abb. 3 ist
ein Längsschnitt; Abb.4 zeigt das gleiche Feld des Trägers nach Betonierung der
Druckstäbe und der Knoten, wobei nur die Hauptbewehrung der noch nicht betonierten
Zugstäbe dargestellt ist.
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Der, wie Abb. i zeigt, auf zwei Stützen ruhende Fachwerkträger besteht
in bekannter Weise aus dem Obergurt a und dem parallel zu diesem verlaufenden Untergurt
b. Die lotrechten Druckstäbe sind mit c, die Zugstäbe mit d bezeichnet.
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Bei der Herstellung des Fachwerkträgers wird zunächst der Träger in
üblicher Weise eingeschalt. Dann werden -die schlaffen Bewehrungen der Zug-und Druckstäbe
verlegt. Diese bestehen für alle Stäbe, wie die Abb. 2 zeigt, aus Längsstäben und
Bügeln. Die Hauptzugstäbe des als Diagonale ausgebildeten Zugstabes d sind
mit e und die Hauptzugstäl>e für den Untergurt b sind im Feld :2 mit hl und
in dem Feld 3 mit k bezeichnet. Wie aus Abb. 2 ersichtlich ist, werden die Hauptzugstäbe
lz durch die Ankerplatte i teilweise verankert. Die Hauptzugstäbe e des Zugstabes
d werden im Obergurt mit Hilfe der Ankerplatte g und im Untergurt mit Hilfe
der Ankerplatte f voll verankert.
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Nach Verlegen der gesamten Bewehrungen und Durchführung der beschriebenen
Verankerungen «erden zunächst die Druckstäbe a und c sowie die Knoten k betoniert.
Nach Betonieren der Druckstäbe und Knoten wird der Träger ausgerüstet. Dadurch werden
die Zugstäbe b und d unter Spannung gesetzt. Gleichzeitig wird auch
der in den Knotenpunkten zwischen den Verankerungen f und i befindliche
Beton der Knotenpunkte k auf Druck beansprucht. Es tritt damit der in Abb. q. schematisch
dargestellte Zustand ein. Nunmehr werden die Zugstäbe b und d einbetoniert.