EP0215148A1 - Verbundmittel für Stahlbeton-Verbundtragwerke - Google Patents

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EP0215148A1
EP0215148A1 EP85111721A EP85111721A EP0215148A1 EP 0215148 A1 EP0215148 A1 EP 0215148A1 EP 85111721 A EP85111721 A EP 85111721A EP 85111721 A EP85111721 A EP 85111721A EP 0215148 A1 EP0215148 A1 EP 0215148A1
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    • E04C3/29—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures
    • E04C3/293—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures the materials being steel and concrete
    • E04C3/294—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures the materials being steel and concrete of concrete combined with a girder-like structure extending laterally outside the element
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
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    • E04B5/00—Floors; Floor construction with regard to insulation; Connections specially adapted therefor
    • E04B5/16—Load-carrying floor structures wholly or partly cast or similarly formed in situ
    • E04B5/17—Floor structures partly formed in situ
    • E04B5/23—Floor structures partly formed in situ with stiffening ribs or other beam-like formations wholly or partly prefabricated
    • E04B5/29—Floor structures partly formed in situ with stiffening ribs or other beam-like formations wholly or partly prefabricated the prefabricated parts of the beams consisting wholly of metal

Definitions

  • Composite means for transmitting forces between the steel girder and the concrete slab in the case of composite girder structures which consist of steel profile bars welded in the longitudinal direction onto the belt of the girder and which engage in the concrete of the slab are known.
  • Compound material made of flat bars with a rectangular cross-section, which are closely spaced on one side with transverse ribs and rest on the belt of the steel girder with the other, smooth side and are connected to this by fillet welds.
  • the welded flat bar creates a toothing in the contact surface between the concrete slab and the steel belt, through which shear forces can be transmitted in the longitudinal direction of the beam.
  • shear forces can be transmitted in the longitudinal direction of the beam.
  • reinforcement loops or headed dowels running in the direction of the slab thickness are additionally required, which are welded onto the belt or flat bar and anchored in the concrete slab.
  • Head bolts can also be anchored in a corresponding manner.
  • the transmission of the shear force takes place here by means of teeth, the concrete teeth engaging in the web holes of the U-profile from above. Compared to the perforated flat steel profile, it is advantageous here that there are also larger aggregate grains . in the center of the hole in front of the U-bar, which increases the shear strength in the horizontal shear surface in the upper edge of the U-bar.
  • the dowels or loops can only be installed at the construction site without welding and in a simple manner, they are still used by specially trained, i.e. reinforcement elements provided with thickened sections. Furthermore, the web parts of the U-profile that remain between the holes are subjected to bending in the vertical direction due to the anchoring of the dowels or loops, which locally leads to larger hole spacings. Furthermore, it must be ensured that when concreting the slab the Profile enclosed cavity is properly filled with concrete.
  • the disadvantage here is that dirt or water can easily accumulate in the cavity, which makes it difficult to produce perfect concrete quality in this highly stressed area. (The same naturally also applies to the concrete in the perforated area of the flat bar).
  • the invention is therefore based on the object to achieve the anchoring of the concrete slab without special loops or dowels and to increase the load-bearing capacity of the profiled bars as a compound and thus to make better use of them in economic and constructive terms.
  • the solution consists in that the cross-sectional parts of the profiled bars which generally protrude at right angles from the carrier belt are provided with through holes at close intervals, the clear width of which is greater than the diameter of the largest grain of the concrete and that thus two-section, dowel-like connections between the concrete slab and profile bar are formed by the concrete in the hole area in the horizontal direction.
  • the shear surfaces run perpendicular. This means that shear forces that are twice as high can be transmitted with the same hole cross-section and through holes, since the dowel-like connections between the concrete slab and profile bar can be used in two sections.
  • the generally perpendicular, perforated cross-sectional parts also prevent the accumulation of dirt or water in the perforated area and ensure the production of perfect concrete at this point.
  • a very significant advantage of the design or arrangement of the profiled bars according to the invention is that shear forces can be transmitted in any direction via the concrete which penetrates through the holes in the profiled bar in a dowel manner, i.e. So also at right angles to the level of the belt surface so that the concrete slab is prevented from lifting from the steel belt from the outset.
  • FIGS. 1 to 4 Vertical sections through the bonded area at right angles to the beam span or in the case of FIGS. 1b and 4b also in the direction of the beam span are shown here.
  • Fig. 1 shows a profile bar 2 with a rectangular cross-section, which is welded with its narrow side by 2 fillet welds 4 in the longitudinal direction on the carrier belt 1.
  • the profile bar 2 (flat bar) has holes 3 in its cross-sectional part projecting from the belt at close intervals, as can be seen from FIG. 1b.
  • a U-profile with flanges 7 projecting from the belt is welded onto the carrier belt 1 with the aid of the two fillet welds 4.
  • Holes 3 are made in close spacing in both flanges 7.
  • a multi-section dowel is thus obtained between the concrete slab and the carrier belt.
  • bow-like reinforcement bars 8 are inserted, which are anchored in the steel plate 6.
  • short steel bolts 5 can also be inserted through the holes, which fill the entire hole cross section and can be hooked into the stirrup-like reinforcing bars running in the longitudinal direction.
  • T-section is shown as a profile bar, which is welded with its flange on both sides by fillet welds 4 on the carrier belt and holes 3 are provided in the projecting web at close intervals.
  • T-profiles can be of advantage if the profile is deformed along the weld seams, e.g. B. can arise from punching holes, should be avoided.
  • the plate reinforcement is placed on the protruding web of the T-profile from above, so it does not engage in the holes.
  • the concrete slab is anchored to the belt by means of the dowel effect of the concrete in the perforated area by simple thin reinforcement bars 8 which are hooked into a part of the holes and perforated bars are used.
  • FIG. 4 again shows a profile bar 2 with a rectangular cross-section.
  • the large holes 3 which can be round or rectangular
  • smaller additional holes 9 are arranged.
  • bars 5 for example the reinforcement bars of the transverse plate reinforcement
  • the bond is made on the one hand - through the concrete dowels in the hole area, on the other hand through hook-like reinforcing bars that encompass the transverse reinforcement of the slab.

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Abstract

Die Profilstäbe (2) sind in Längsrichtung auf den Trägergurt (1) aufgeschweißt und greifen in den Beton der Platte (6) ein. Die vom Trägergurt (1) im allgemeinen rechtwinklig abstehenden Teile der Profilstäbe (2) sind mit durchgehenden Löchern (3) in engen Abständen versehen. Durch den die Löcher (3) dübelartig durchsetzenden Beton ergeben sich zweischnittige Scherverbindungen zwischen Betonplatte (6) und Profilstab (2), über die Scherkräfte in der Trägerebene in beliebiger Richtung übertragen werden können. Damit wird ein Abheben der Betonplatte verhindert, so daß grundsätzlich keine besonderen Schlaufen oder Dübel zur zugfesten Verbindung zwischen Trägergurt (2) und Betonplatte (6) erforderlich sind. Die Wirkung der horizontalen Betondübel kann mit Hilfe von Bolzen und/oder Bewehrungsstäben (5), die durch die Löcher (3) hindurch gesteckt sind, erhöht werden.

Description

  • Verbundmittel zur Übertragung von Kräften zwischen Stahlträger und Betonplatte bei Verbundtragwerken, die aus stählernen, in Längsrichtung auf den Gurt des Trägers aufgeschweissten Profilstäben bestehen und in den Beton der Platte eingreifen sind bekannt.
  • Bekannt sind z.B. Verbundmittel aus Flachstäben mit Rechteck-Querschnitt, die auf einer Seite mit Querrippen in engen Abständen versehen sind und mit der anderen, glatten Seite auf dem Gurt des Stahlträgers aufliegen und mit diesem durch Kehlnähte verbunden sind.
  • Bekannt ist auch, bei Flachstäben anstelle der Querrippen Löcher in engen Abständen anzuordnen.
  • In beiden Fällen wird durch den aufgeschweissten Flachstab eine Verzahnung in der Kontaktfläche zwischen Betonplatte und Stahlgurt hergestellt, durch die Scherkräfte in Trägerlängsrichtung übertragen werden können. Zur Obertragung von rechtwinklig hierzu verlaufenden, die Platte abhebenden Kräften werden zusätzlich in Richtung der Plattendicke verlaufende Bewehrungsschlaufen oder Kopfbolzendübel benötigt, die auf dem Gurt bzw. dem Flachstab angeschweisst und in der Betonplatte verankert sind.
  • Diese Schlaufen oder Bolzen sind beim Transport der Stahlträger oft hinderlich oder setzen - wenn sie erst auf der Baustelle angeschweisst werden - hierfür besondere Massnahmen voraus, die sich preislich ungünstig auswirken.
  • Aus diesem Grunde wurde schon vorgeschlagen, Stäbe mit U-Querschnitt zu verwenden, diese mit ihren beiden Flanschenden durch Kehlnähte an den Trägergurt anzuschliessen und den Steg des U-Querschnittes mit Löchern in engen Abständen zu versehen. In diese Löcher können an der Baustelle in den statisch erforderlichen Abständen von oben her bügelartige Bewehrungselemente gesteckt werden, die mit verdickten Enden versehen sind und nach dem Betonieren in dem vom U-Profil umschlossenen Betonkern verankert sind.
  • In entsprechender Weise können auch Kopfbolzen.-Dübel verankert werden.
  • Die Ubertragung der Scherkraft erfolgt hier durch Verzahnung, wobei die Betonzähne von oben in die Steglöcher des U-Profils eingreifen. Vorteilhaft ist hier im Vergleich zum gelochten Flachstahlprofil, dass sich auch grössere Zuschlagkörner .im Lochbereich mittig vor den U-Steg setzen können, wodurch die Scherfestigkeit in der horizontalen Abscherfläche in Oberkante U-Steg erhöht wird.
  • Obwohl bei dieser Lösung die Dübel bzw. Schlaufen ohne Schweissung und auf einfache Weise erst an der Baustelle eingebaut werden können, so setzt sie doch besonders ausgebildete, d.h. mit Verdickungen versehene Bewehrungselemente voraus. Weiter werden die zwischen den Löchern stehengebliebenen Stegteile des U-Profils durch die Verankerung der Dübel bzw. Schlaufen in vertikaler Richtung auf Biegung beansprucht, was örtlich zu grösseren Lochabständen führt.. Darüberhinaus muss sichergestellt sein, dass beim Betonieren der Platte der durch das U-Profil umschlossene Hohlraum einwandfrei mit Beton verfüllt ist. Hier wirkt sich nachteilig aus, dass sich im Hohlraum leicht Schmutz oder Wasser ansammeln kann, was die Herstellung einer einwandfreien Betonqualität in diesem hoch beanspruchten Bereich erschwert. ( Das gleiche gilt natürlich auch für den Beton im Lochbereich des Flachstabes ).
  • Berücksichtigt man noch die durch das gelochte U-Profil gegenüber dem gelochten Flachstab bedingten Material-Mehrkosten, so ist durch diese Lösung keine wesentlich ins Gewicht fallende Einsparung zu erzielen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Verankerung der Betonplatte ohne besondere Schlaufen oder Dübel zu erreichen und die Tragfähigkeit der Profilstäbe als Verbundmittel zu erhöhen und sie damit in wirtschaftlicher und in konstruktiver Hinsicht besser auszunutzen.
  • Die Lösung besteht darin, dass die vom Trägergurt im allgemeinen rechtwinkelig abstehenden Querschnittsteile der Profilstäbe mit durchgehenden Löchern in engen Abständen versehen sind,deren lichte Weite grösser als der Durchmesser des Grösstkornes des Betons ist und dass somit durch den Beton im Lochbereich in horizontaler Richtung zweischnittige, dübelartige Verbindungen zwischen Betonplatte und Profilstab ausgebildet sind. Anstelle der bisher waagrechten Scherflächen zwischen Beton und Profilstab bzw. Trägergurt verlaufen die Scherflächen also lotrecht. Damit können bei gleichem Lochquerschnitt und durchgehenden Löchern doppelt so hohe Scherkräfte übertragen werden, da die dübelartigen Verbindungen zwischen Betonplatte und Profilstab zweischnittig ausgenutzt werden können.
  • Durch die im allgemeinen lotrecht stehenden, mit Löchern versehenen Querschnittsteile ist darüberhinaus die Ansammlung von Schmutz oder Wasser im Lochbereich vermieden und die Herstellung eines einwandfreien Betons an dieser Stelle sichergestellt.
  • . Ein ganz wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Ausbildung bzw. Anordnung der Profilstäbe besteht jedoch darin, dass über den die Löcher im Profilstab dübelartig durchsetzenden Beton Scherkräfte in beliebiger Richtung übertragen werden können, d.h. also auch rechtwinklig zur Ebene der Gurtfläche so dass damit von vornherein ein Abheben der Betonplatte vom Stahlgurt verhindert wird.
  • Es sind damit keine Schlaufen oder Dübel zur zugfesten Verbindung zwischen Stahlgurt und Betonplatte erforderlich, sofern die Zug- bzw. Scherfestigkeit des Betons im Lochbereich nicht überschritten wird.
  • Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, die quer zur Trägerspannrichtung verlaufende untere Plattenbewehrung ganz oder teilweise durch die Löcher hindurch zu führen und damit die Wirkung der horizontalen Betondübel wesentlich zu erhöhen.
  • Weiter kann mit Hilfe von dicken stählernen Bolzen, die durch einzelne Löcher hindurch gesteckt sind, die Kraftübertragung zwischen Gurt und Platte im Lochbereich praktisch unbegrenzt vergrössert werden. Damit ergibt sich auch die Möglichkeit, die untere Plattenquerbewehrung von oben auf die Profilstäbe aufzulegen und sich damit der jeweils erforderlichen Betondeckung der Platte ausserhalb des Stahlgurtes anzupassen.
  • Die verschiedenen Ausbildungsformen der Profilleisten und die damit verbundenen konstruktiven Möglichkeiten zur Herstellung des Verbundes zwischen Stahlträger und Betonplatte werden in den folgenden Figuren 1 bis 4 beispielhaft erläutert. Hier sind jeweils Vertikalschnitte durch den Verbundbereich rechtwinklig zur Trägerspannweite bzw. bei Figur 1 b und 4 b auch in Richtung der Trägerspannweite dargestellt.
  • Fig. 1 zeigt einen Profilstab 2 mit Rechteck-Querschnitt, der mit seiner Schmalseite durch 2 Kehlnähte 4 in Längsrichtung auf den Trägergurt 1 aufgeschweisst ist. Der Profilstab 2 (Flachstab) weist in seinem vom Gurt abstehenden Querschnittsteil Löcher 3 in engen Abständen auf,wie aus Fig. 1 b hervorgeht.
  • Durch einige dieser Löcher sind Stäbe der unteren Querbewehrung der Stahlbetonplatte 6 hindurchgesteckt, wodurch die Tragfähigkeit des . Dübels wesentlich erhöht wird.
  • In Fig. 2 ist auf den Trägergurt 1 ein U-Profil mit vom Gurt abstehenden Flanschen 7 mit Hilfe der beiden Kehlnähte 4 angeschweisst. In beiden Flanschen 7 sind Löcher 3 in engen Abständen angebracht. Man erhält damit eine vieischnittige Verdübelung zwischen Betonplatte und Trägergurt. Durch einige der einander gegenüberliegende Löcher sind bügelartige Bewehrungsstäbe 8 hindurchgesteckt, die in der Stahlplatte 6 verankert sind. Es können aber auch, wie gestrichelt eingezeichnet ist, kurze Stahlbolzen 5 durch die Löcher hindurch gesteckt werden, die den ganzen Lochquerschnitt ausfüllen und in die in Längsrichtung verlaufende bügelartige Bewehrungsstäbe eingehängt werden können.
  • In Fig. 3 ist als Profilstab ein T-Querschnitt dargestellt, der mit seinem Flansch beidseitig durch Kehlnähte 4 auf den Trägergurt aufgeschweisst ist und in dessen abstehenden Steg Löcher 3 in engen Abständen vorgesehen sind. T-Profile können von Vorteil sein, wenn Verformungen des Profils längs der Schweissnähte, die z. B. durch das Stanzen von Löchern entstehen können, vermieden werden sollen.
  • Die Plattenbewehrung ist von oben auf den abstehenden Steg des T-Profils aufgelegt, greift also in die Löcher nicht ein. Die Verankerung der Betonplatte mit dem Gurt erfolgt ausser durch die Dübelwirkung des Betons im Lochbereich durch einfache, in einen Teil der Löcher eingehängte beiderseits mit Haken versehene, dünne Bewehrungsstäbe 8. In entsprechender Weise können natürlich auch I-Profile oder T-Profile mit obenliegendem Flansch und jeweils gelochten Stegen verwendet werden.
  • In Fig. 4 ist nochmals ein Profilstab 2 mit Rechteck-Querschnitt dargestellt. Wie im Längsschnitt Fig. 4 b zu erkennen sind ausser den grossen Löchern 3 die rund oder auch rechteckig sein können, kleinere Zusatzlöcher 9 angeordnet. Durch diese kleineren Löcher können Stäbe 5, z.B. die Bewehrungsstäbe der Plattenquerbewehrung hindurchgeschoben und in der für die Betondeckung erforderlichen Höhenlage gehaltenwerden. Der Verbund erfolgt auch hier wieder einerseits - durch die Betondübel im Lochbereich, andererseits durch hakenartige Bewehrungsstäbe, die die Querbewehrung der Platte umfassen.
  • Die wirtschaftlichen und konstruktiven Vorteile von Profilstäben als Verbundmittel in den hier dargestellten, erfindungsgemässen Anwendungsbeispielen liegen auf der Hand. Es können durch die zweischnittigen dübelartigen Verbindungen Verbundkräfte in beliebigen, in der Trägerebene liegenden Richtungen übertragen werden. Durch die sowieso vorhandene Querbewehrung der Platte wird die Verdübelungswirkung im Lochbereich der Stege erheblich vergrössert. Zusätzliche Verankerungen der Platte am Gurt sind, wenn überhaupt erforderlich, durch im Betonbau übliche Haken oder Bügel ohne Schweissverbindungen möglich. Das Einbringen des Betons in den Lochbereich bringt keinerlei Probleme. Hinzu kommt, dass die erfindungsgemässe Lösung zur Obertragung der Verbundkräfte allen Anforderungen hinsichtlich der Duktilität im Bruchzustand durch Variation der Lochgrössen und Lochabstände gerecht wird.

Claims (4)

1. Verbundmittel aus stählernen Profilstäben für Verbundtragwerke zur Übertragung von in Trägerebene beliebig gerichteten Kräften zwischen Stahlträger und Betonplatte, die in Längsrichtung auf den Trägergurt aufgeschweisst sind und in den Beton der Platte eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Trägergurt im allgemeinen rechtwinkelig abstehenden Querschnittsteile der Profilstäbe mit durchgehenden Löchern in engen Abständen versehen sind, deren lichte Weite grösser als der Durchmesser des Grösstkornes des Betons ist, und dass somit durch den Beton im Lochbereich zweischnittige , dübelartige Verbindungen zwischen Betonplatte und Profilstab ausgebildet sind.
2. Verbundmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Teil der Löcher und/oder durch in grösseren Abständen und/oder mit kleineren Lichtweiten zusätzlich angeordnete Löcher Bewehrungsstäbe, Haken, Dollen oder dergleichen hindurchgesteckt sind, die den Lochquerschnitt ganz oder teilweise ausfüllen.
3. Verbundmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Löcher konisch hergestellt ist und dass durch diese Löcher entsprechend konische Dübel hindurchgesteckt sind.
4. Verbundmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Profilstäbe nebeneinander in Längsrichtung auf den Gurt aufgeschweisst sind.
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