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Beton- oder Stahlbetonfertigteil für Verbundkonstruktionen Im. Hochbau
ist es bereits bekannt, Fertigbauteile aus Beton oder Stahlbeton fabrikmäßig in
Serien herzustellen und diese Teile in baufertigem Zustand zu montieren. Bei den
bekannten Fertigbauteilen, insbesondere für Decken, handelt es sich jedoch um Beton-
oder Stahlbetonteile kleinerer Abmessungen mit entsprechend geringem Gewicht, die
von Hand eingebaut werden können.
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Bei Fertigbauteilen aus Stahlbeton ist es auch bekannt, die Bewehrung
teilweise außerhalb des Betonquerschnitts anzuordnen. Derartige Fertigbauteile sind
nur zum Einbau in Beton- oder Stahlbetonkonstruktionen geeignet. Hierbei muß beim
Einbau ein zusätzliches Einbringen von Beton an den Verbindungsstellen und gegebenenfalls
die VefWendung einer zusätzlichen Bewehrung erfolgen. Derartige Bauglieder werden
deshalb auch als Halbfertigbauteile bezeichnet. Bekannt sind auch Stahlbetonträger,
bei denen die Bewehrung ganz oder teilweise an den Außenseiten des Betonquerschnitts
als
Panzer angeordnet ist.. Die Panzerung kann hierbei auch in Verbund mit dem Betonteil
stehen. Derart ausgebildete Stahlbetonträger sind .für den unmittelbaren Einbau
in eine Stahlkonstruktion nicht geeignet. Bekannt sind schließlich auch Verbundbalken,
die aus einem für sich hergestellten, als Obergurt dienenden Betonteil und einem
nachträglich in diesen Betonteil einzementierten Stahlsteg mit Stahluntergurt bestehen.
Derart hergestellte Verbundbalken sind zum unmittelbaren Einbau in eine Stahlkonstruktion
ebenfalls nicht geeignet. Die bekannten Verbundbalken dienen vornehmlich als Deckenbalken,
wobei beim Einbau eine vollständige Umhüllung des Verbundbalkens erfolgt.
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Bei Herstellung von Baukonstruktionen, bei denen das tragende Gerippe
aus Stahlprofilen und z. B. die Decken in Stahlbeton hergestellt werden, beispielsweise
in der Verbundbauweise, war es bisher üblich, das tragende Gerippe oder das Skelett
aus Stahlträgern herzustellen. Erst danach erfolgte der Einbau der Beton- oder Stahlbetonteile
auf der Baustelle. Diese Herstellung war auch bei Anwendung der Verbundbauweise
üblich. Hierbei wurden lediglich zusätzlich diejenigen Teile der aus Stahlprofilen
bestehenden Konstruktion, die später auf der Baustelle mit den Beton- oder Stahlbetonteilen
in Verbund gebracht werden mußten, an den Verbindungsflächen oder Verbindungsstellen
mit Dübeln versehen. Auf der Baustelle erfolgte dann die Herstellung der Betonteile
auf der bereits vorher errichteten Stahlkonstruktion in der Weise, daß die vorher
angeordneten Dübel in den Beton hineinreichten und somit eine schubsichere Verankerung
zwischen den Stahlprofilen und dem Beton darstellten.
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Eine Verwendung von Fertigbauteilen größerer Abmessungen scheiterte
in allen Fällen daran, daß Fertigbauteile aus Stahlbeton oder Beton den auf den
Transporten und der Montage auftretenden Beanspruchungen durch Erschütterung und
willkürliche Abstützung nicht ohne weiteres gewachsen sind, da diese Teile aus wirtschaftlichen
Gründen nur für die Beanspruchung bemessen werden können, die sie in eingebautem
Zustand aufzunehmen haben.
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Demgegenüber lag aber die Aufgabe vor, Wege und Mittel aufzufinden,
durch die es ermöglicht wird, insbesondere bei der Verbundbauweise einbaufertige
Betonteile, und zwar auch in größeren Abmessungen, zu verwenden, da die Herstellung
des Betons auf der Baustelle erheblich höhere Kosten als die Verwendung vorr Fertigteilen
und außerdem eine weitaus längere Montagezeit wegen der langen Erhärtungsdauer des
Betons auf der Baustelle erfordert. Eine Verwendung von Fertig-Bauteilen gibt auch
die Möglichkeit, die Montage während der Frostperioden im Winter durchzuführen.
Von weiterem Vorteil ist auch, daß fabrikmäßig hergestellte Fertigteile hinsichtlich
der Abmessungen noch genauer hergestellt werden können und eine höhere Festigkeit
aufweisen.
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Diese Aufgabe lag besonders bei Stahlbrückenkonstruktionen vor, bei
denen die Fahrbahnplatte aus Stahlbeton besteht und mit dem Tragwerk aus Stahl in
Verbund gebracht wird.
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Es wurde erkannt, daß die bestehenden Schwierigkeiten und Nachteile
beseitigt werden, wenn z. B. bei Brücken Fertigbetonteile Verwendung finden, die
bereits fabrikmäßig als Verbundteile hergestellt werden. Gegenstand der Erfindung
ist demgemäß ein Betonfertigteil, der aus einem Beton- oder Stahlbetonstreifen mit
auf der Unterseite in Verbund gebrachten Stahlprofilen besteht, deren Anschlußenden
für den unmittelbaren Einbau in die Stahlkonstruktion ausgebildet sind. Bei Stahlbrücken
mit Stahlbetonfahrbahnplatte bestehen derartige Betonfertigteile aus einer Stahlbetonplatte,
die auf ihrer Unterseite Stahlprofile aufweist, die mit der Stahlbetonplatte bereits
fabrikmäßig in Verbund gebracht sind. Die Lage der Stahlprofile bestimmt sich dabei
aus der Anordnung der Hauptträger, Querträger und Längsträger in der tragenden Stahlkonstruktion.
Die Anordnung der Anschlußstellen für die Stahlprofile ist erfindungsgemäß derart
beschaffen, daß die Betonfertigteile mit Montagekränen in die bereits fertiggestellte
Stahlkonstruktion derart eingesetzt werden können, daß auf der Baustelle lediglich
die Verbindung durch Nieten oder Schweißen hergestellt zu werden braucht. Sollen
die Fertigbetonteile in Verbindung mit Fachwerkträgern Verwendung finden, dann werden
an den Anschlußstellen bereits montagefähige Knotenbleche vorgesehen, die auf der
Baustelle lediglich mit den Anschlußstellen der Fachwerkstäbe vernietet oder verschweißt
werden. In den Fällen, wo beabsichtigt ist, die Stahlbetonplatte in einer oder zwei
Richtungen vorzuspannen, können Aussparungen in der Stahlbetonplatte für den Einbau
der Vorspann mittel vorgesehen werden. Es ist jedoch auch möglich, derartige
Aussparungen lediglich für die Längsvorspannung vorzusehen, während die Quervorspannung
bereits fabrikmäßig vorgenommen werden kann. Für die Herstellung von Brückenfahrbahnen
sind Fertigteile besonders geeignet, bei denen die Länge der Brückenbreite und die
Breite der Fertigteile einem Bruchteil der Feldweite zwischen den Querträgern entspricht.
Die Fertigbauteile werden zweckmäßig in Stahlschalung hergestellt, damit Abweichungen
der Abmessungen mit Sicherheit vermieden werden. Ein genaues Einhalten der Abmessungen
ist insbesondere dann erforderlich., wenn. die Fertigbauteile in Richtung der Brückenachse
vorgespannt werden müssen. .
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Erfindungsgemäß weist der Beton- bzw. Stahlbetonteil Streifenform
auf. Die Abmessungen dieser Streifenform müssen so beschaffen sein, daß zur Herstellung
einer durchgehenden Betonplatte die Streifen mit ihrer Längsachse senkrecht zu der
Längsachse der Betonplatte verlegt werden können, so daß eine durchgehende Betonplatte
entsteht, deren Breite gleich der Länge der einzelnen Betonstreifen 'ist. Erfindungsgemäß
können bei einer größeren Breite der Betonplatte auch zwei
oder
mehrere Betonstreifen nebeneinander oder aneinander verlegt werden. Damit eine ,größere
Anzahl von Betonstreifen hinsichtlich der Tragfähigkeit zusammenwirken kann, werden
in dem Betonstreifen Aussparungen vorgesehen, die derart angeordnet sind, daß bei
der Montage der einzelnen Betonstreifen die Enden dieser Aussparungen gegeneinanderstoßen.
Auf diese Weise entstehen in, einer Anzahl von Fertigteilen durchgehende Aussparungen,
die zum Einbau von zum Vorspannen dienenden Vorspannelementen, wie Profilstäben,
Seilen, Drähten od. dgl., geeignet sind.
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Erfindungsgemäß werden an den Enden der Profilträger oder in der Beton-
bzw. Stahlbetonplatte oder an beiden Teilen montagefertig eingebaute Knotenbleche
bzw: Anschlußbleche vorgesehen,.' die beim Anschluß an die Stahlkonstruktion und/oder
untereinander und gegebenenfalls nach dem Vorspannen eine Verbundwirkung ermöglichen.
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Es kann nun der Fall eintreten, daß die Fugen zwischen den einzelnen
Beton-_ bzw. Stahlbetonstreifen nicht über dem Flansch der Profilträger angeordnet
sind. Für diesen Fall können erfindungsgemäß die in dem Beton- bzw. Stahlbetonteil
vorgesehenen Aussparungen an ihren Enden konisch erweitert werden bzw. eine Erweiterung
'von einer beliebigen Form erhalten. Diese Erweiterungen dienen dann zur Aufnahme
von besonders geformten Stahleinlagen, beispielsweise Drahtspiralen, und zur Aufnahme
von eingepreßtem Beton, so daß nach dem Vorspannen und Auspressen der Aussparungen
mit Beton eine schubfeste Verbindung der einzelnen Fertigteile in den Fugen entsteht.
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Die Herstellung der Betonfertigteile kann im wesentlichen auf zweierlei
Weise erfindungsgemäß vor sich gehen. Es können beispielsweise in der vorgesehenen
Stahlschalung zunächst die Profilträger ausgelegt werden. Danach werden die für
den Stahlbetonteil vorgesehenen Stähle vorgespannt. Danach erfolgt das Einbringen
des plastischen Betons, der die vorgespannten Stähle umhüllt. Erst nach dem Erhärten
und Abbinden erfolgt das Lösen der Vorspannung, so daß sowohl der Stahlbetonstreifen
als auch die Profilträger unter Druckvorspannung gesetzt werden. Nach einem anderen
Verfahren erfolgt zunächst das Vorspannen der Profilträger, die an der Berührungsfläche
mit den Stahlbetonteilen mit Dübeln und Bügeln versehen sind. Das Verlegen der Betonstähle
in der Stahlschalung erfolgt in bekannter Weise. Danach wird der Beton in die Stahlschalung
eingebracht. Nach dem Abbinden und Erhärten des Betons wird die Vorspannung der
Profilträger gelöst, so daß lediglich der Stahlbetonteil unter Druckvorspannung
gesetzt wird.
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Es muß damit gerechnet werden, daß die erwähnten Vorspannmaßnahmen
nach dem Lösen der zum Spannen dienenden Elemente eine gewisse Verformung der Betonfertigteile
mit sich bringen können. Erfindungsgemäß kann daher der Fertigbetonteil bei der
fabrikmäßigen Herstellung zum Ausgleich einer durch die Vorspannung möglich werdenden
Verformung zunächst eine derartige Gestalt erhalten, daß erst nach Lösen der Vorspannung
der Fertigbetonteil die gewünschte Form aufweist.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt die Schnittansicht eines Betonfertigteiles, der insbesondere
für den Hochbau geeignet ist, gemäß der Schnittlinie I-II in Fig. 2; Fig. 2 zeigt
eine Aufsicht des Betonfertigteiles nach Fig. i ; Fig. 3 zeigt in der Schnittansicht
gemäß Schnittlinie III-IV in Fig. q. die Ansicht eines Betonfertigteiles in eingebautem
Zustand, der insbesondere für Stahlbrücken geeignet ist; Fig. q. zeigt die Aufsicht
des in Fig. 3 dargestellten Betonfertigteiles; Fig. 5 zeigt die Schnittansicht eines
Betonfertigteiles gemäß Schnittlinie V-VI in Fig. 6, der insbesondere für den Einbau
in Fachwerkträger geeignet ist; Fig.6 zeigt die Aufsicht des Betonfertigteiles gemäß
Fig. 5 ; Fig.7 zeigt in vergrößerter Darstellung die Aufsicht der in dem Betonteil
vorgesehenen konischen Erweiterung mit Darstellung einer . D rahtspi-rale.
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Der in den Fig. i und :ä dargestellte Betonfertigteil ist besonders
für Zwecke des Hochbaues geeignet. Dieser Betonfertigteil besteht' aus einem Beton-
bzw. Stahlbetonstreifen i, auf dessen Unterseite Profilträger 2 angeordnet sind,
die mit dem Betonteil i in Verbund stehen. Die schubfeste Verbindung mit benachbarten
Betonstreifen kann bei einem derartigen Betonfertigteil in bekannter Weise durch
Nut und Feder erfolgen. Der Betonteil i ist daher auf einer Seite mit einer durchgehenden
Auswölbung 3 und auf der anderen Seite mit einer durchgehenden Einwölbung q. versehen.
Die schubfeste Verbindung zwischen den Profilträgern 2 und . dem Betonteil i erfolgt
in bekannter Weise durch die Anordnung von Dübeln 6 oder Bügeln 7. Die Betonfertigteile
können schließlich untereinander verspannt werden. Zu diesem Zwecke können entweder
in einer Richtung oder auch kreuzweise Vorspannelemente 5 vorgesehen werden, die
in bekannter Weise aus Rundstählen, Seilen oder Drähten bestehen können. Die Fig.
2 zeigt hierzu erläuternd die Anordnung eines derartigen Betonfertigteiles in einer
größeren Betonplatte.
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Die Fig.3 zeigt die Ausbildung eines Betonfertigteiles, der insbesondere
für den Einbau in Vollwandkonstruktionen geeignet ist, also beispielsweise für Stahlbrücken,
die eine Stahlbetonfahrbahnplatte erhalten sollen. Der dargestellte Betonfertigteil
besteht aus dem Beton bzw. Stahlbetonstreifen i i, der auf der Unterseite Stahlprofile
13 trägt. Diese Stahlprofile 13 bilden bei bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
gleichzeitig die Querträger, die an die Hauptträger 1,2 in bekannter Weise durch
Nieten oder Schweißen angeschlossen werden. Soll die Stahlbetonplatte i i am Haupttragsystem
mitwirken,
dann. wird der Betonstreifen i i ebenfalls an die Hauptträger 12 angeschlossen.
Der Anschluß kann, wie aus der Fig.q. ersichtlich ist, beispielsweise durch Bleche
14. erfolgen, die auf ihrer Ober- und Unterseife im Bereich des Betonteiles Dübel
17 und Bügel 16 erhalten. Das Knotenblech 14 seinerseits wird über ein Anschlußblech
15 an den Hauptträger 12 angeschlossen. Wie die Darstellung in Fig. q. zeigt, erfolgt
der Stoß der Streifen ii über den Flansch der Querträger 13. Es ist bei einer derartigen
Anordnung zwischen den Betonstreifen und den Profilträgern nicht erforderlich, daß
in den Stoßfugen der Streifen i i eine besondere Schubsicherung vorgenommen wird,
da diese durch die gemeinsame Auflagerung auf den Flansch der Querträger 13 erfolgt.
Es kann jedoch zweckmäßig sein, falls eine Mitwirkung der aus den Streifen i i bestehenden
Platte erwünscht ist, daß die einzelnen Streifen in der Längsrichtung der Brückenkonstruktion
vorgespannt werden. Diese Vorspannung erfolgt durch Spannstähle 18, die in der Längsrichtung
des Brückenbauwerkes durchgehend angeordnet sind. Von einer Darstellung der üblichen
Bewehrung wurde abgesehen, da diese als bekannt vorausgesetzt werden darf.
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Das in Fig.5 dargestellte Ausführungsbeispiel ist besonders für den
Einbau in Brückenkonstruktionen geeignet, bei denen die Hauptträger als Fachwerk
ausgebildet sind. Abweichend von dem in Fig. 3 und q. dargestellten Ausführungsbeispiel
sind unter dem Stahlbetonstreifen 2i die Profilträger 22 als Längsträger angeordnet.
Der Anschluß an die Fachwerkkonstruktion erfolgt durch Knotenbleche 25, die derart
ausgebildet sind, daß sie montagefertig an die Fachwerkkonstruktion auf der Baustelle
ohne weiteres angeschlossen werden können. Diese Anschlußknotenbleche 25 sind in
der aus Streifen 2i gebildeten Stahlbetonplatte durch Bügel 26 verankert. Wie die
Darstellung in Fig. 6 ergibt, sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besondere
Maßnahmen erforderlich, um an den Stoßfugen der einzelnen Streifen 2i eine Schubsicherung
herbeizuführen. Zu diesem Zweck sind in den Betonstreifen 21 in der Längsrichtung
des Bauwerkes verlaufende Aussparungen 23 vorgesehen, die zur Aufnahme von Vorspannelementen
24 dienen. Am Rande jedes Streifens sind diese Aussparungen 23 in zweckmäßiger Weise,
beispielsweise konisch, erweitert. In diese konischen Erweiterungen werden beispielsweise
bei der Montage Drahtspiralen 28 eingelegt, während in den Aussparungen 2,3 durchgehende
Spannelemente, wie Rundstähle, Drähte 24 od. dgl., angeordnet werden. Nach dem Verlegen
der Streifen und Anordnen dieser Mittel werden die Aussparungen 23 einschließlich
der Erweiterungen 27 mit Beton ausgepreßt. Die nach dem Erhärten des eingepreßten
Betons entstehenden Pfropfen stellen die Schubsicherung an den Fugen dar.
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In allen Fällen ist es, wie ohne weiteres verständlich ist, notwendig,
daß je nach dem Verwendungszweck auch die unter den Betonstreifen vorgesehenen Profilträger
an ihren Stößen biegungssteif verbunden werden, damit eine einheitliche Mitwirkung
gewährleistet ist. Auf die hierfür erforderlichen Maßnahmen wird nicht besonders
eingegangen, da sie als bekannt vorausgesetzt werden können.