EP1405961A1 - Stahl-Verbund-Konstruktion für Geschossdecken - Google Patents

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EP1405961A1
EP1405961A1 EP03022044A EP03022044A EP1405961A1 EP 1405961 A1 EP1405961 A1 EP 1405961A1 EP 03022044 A EP03022044 A EP 03022044A EP 03022044 A EP03022044 A EP 03022044A EP 1405961 A1 EP1405961 A1 EP 1405961A1
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EP
European Patent Office
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support
ceiling
girder
box girder
concrete
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EP03022044A
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English (en)
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EP1405961B1 (de
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Herman Willem Velthorst
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Velthorst Beheer BV
Original Assignee
Dywidag Systems International GmbH
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Application filed by Dywidag Systems International GmbH filed Critical Dywidag Systems International GmbH
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    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
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    • E04C3/04—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C3/06—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with substantially solid, i.e. unapertured, web
    • E04C3/065—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with substantially solid, i.e. unapertured, web with special adaptations for the passage of cables or conduits through the web
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    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
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    • E04B5/16—Load-carrying floor structures wholly or partly cast or similarly formed in situ
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    • 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
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a steel composite construction for floors according to the preamble of claim 1.
  • a plate carrier system is known from EP 0 467 912 B1, the carrier of which consists of welded steel sheets, which form a trapezoidal cavity.
  • the Prefabricated ceiling elements lie on the cantilevered horizontal Lower flange, which is formed on the webs.
  • the bottom end of the box forms a welded-in sheet metal, which simulates the protruding belt plate is staggered inside / top.
  • To The cavity of the box girder becomes the assembly of the prefabricated ceiling elements and the space between the steel girder and the prefabricated parts is filled with concrete.
  • the disadvantage of this construction is that the low overall height of the beams whose rigidity is not sufficient for the assembly load case. Therefore, depending on the length the support can be installed only for the assembly of one or more supports To limit the deformation of the beams during the concreting process. Furthermore is disadvantage that the tension belt of the steel beam is not due to the construction itself in the Fire is protected, but also covered with a fire protection layer must become.
  • EP 0 292 449 B1 describes a fire-resistant material that interacts with concrete Steel beam known, which consists of two mutually facing U-profiles on a support plate are attached.
  • the carrier plate also serves as a support for the Precast concrete products.
  • This carrier also has the cavity through the two U-profiles is formed, poured with concrete.
  • the inside of the Carrier additionally extending straight in the longitudinal direction of the carrier Reinforcement elements are provided, which can also be prestressed.
  • This support can also not be used without support in the event of an assembly load be, since its pressure range in the installed state only from the flanges of the there are two U-profiles and the connecting elements and therefore none has sufficient stability.
  • a steel beam is known from EP 0 555 232 B1, which consists of a Rolled profile, in particular an I-profile, which on both sides via a Strut truss made of sheet metal with a trough-shaped lower flange plate is connected, which is arranged at such a distance from the rolled profile that a concrete layer between the lower edge of the rolled section and the lower chord plate can be introduced.
  • the bottom flange plate which is folded upwards, serves again as a support for the precast concrete slabs when assembled.
  • the steel girders lie fully on the lower supports.
  • the reinforcement can be arranged continuously regardless of whether it is a Construction is concerned, in which the in-situ concrete slab on the top beam or on the Lower chord is provided as a slim floor construction.
  • Connections must be provided in the carrier. Because foot anchorages of supports are very complex and the supports for each floor have to be realigned this is a very costly and time consuming solution.
  • Steel-concrete composite props have better fire protection properties are covered with concrete.
  • their production is very complex, since that Interaction of the materials through suitable composite materials such as welded Head bolts and additional stirrup and longitudinal reinforcement must be ensured
  • the present invention is based on the object economical design for fire-resistant frame and To create floor slab constructions.
  • the construction according to the invention initially comprises a welded one Box girder with cantilevered lower flange, which serves as a support for the prefabricated ceiling elements.
  • the height of the box girder becomes fundamental chosen larger than the thickness of the required ceiling elements and they are so placed on the lower flange that the upper flange of the box girder and the Form surface of the ceiling elements at least approximately one level. Thereby remains between the lower edge of the ceiling elements and the lower flange of the Box girder a cavity that is filled with concrete.
  • For the assembly of the Ceiling elements are between the lower flange and the lower edge of the Ceiling elements spacers provided.
  • tension cords tension wires or other tendons that are inside the Box girder are guided, a preload moment can be impressed on it, that counteracts the bending moment from external loads, and also one Cant according to the deformation arising from the weight of the Construction can cause.
  • the steel composite construction creates a fire-resistant construction. in the In the event of a fire, a stable one remains after the lower flange has failed Concrete section. If the cavity of the box girder and the joints between Beams and ceiling elements are grouted with concrete, too Ceiling elements wrapped in concrete at the ends all around. This means that the ceiling elements are also better protected in the event of a fire, since they are not directly on rest on a steel flange that immediately loses its rigidity under the influence of heat. Furthermore, the thrust resistance of the ceiling elements is particularly that Hollow hole plates strongly depend on the rigidity of the support. By potting of the support area with concrete after installing the ceiling elements and through the Filling the voids in the elements in this area is a risk Shear fracture in the support area is significantly reduced.
  • Another stiffening option for the supporting structure is one Frame or floor slab construction in steel-concrete composite construction Establish a moment-bearing connection using reinforcement elements. By at least partially clamping the ceiling beams in the supports or the The deflection can produce a continuous effect over a support the carrier for the suitability for use can be influenced so that a more economical design becomes possible.
  • connection proposed according to the invention corresponds at the same time to the Fire protection requirements that also apply to the ceiling beams, supports or ceilings be provided so that additional measures such as fire protection cladding, Paintings or something similar to the classic steel construction connections used in composite steel construction are common, are unnecessary.
  • FIG. 1 to 4 is a support situation of a floor 1 of each Steel composite construction according to the invention from prefabricated ceiling elements 2 made of reinforced concrete and an associated box girder 3 made of steel in the state of Assembly shown.
  • the lower flange 6 protrudes on both sides beyond the trapezoidal cross section from (6a).
  • the length of the projecting parts 6 a of the lower flange 6 each depends on the span of the ceiling elements 2.
  • Tendons 7 are guided inside the box girder 3. As shown in Fig. 5 shown, from steel wire strands, but also from tension rods or wires consist. To guide the tendons 7 are sheets 8 with supports on the Deflection points 8a welded into the box girder 3. Also for support and Anchoring of the tendons 7 at the ends of the box girder 3 are sheets 9 provided against which the anchoring elements 7a are supported.
  • Openings 10 and 11 are provided in the webs 5 and in the upper flange 4. These openings 10, 11 are required on the one hand, after the assembly of the Insert ceiling elements 2 additional reinforcement elements 15 (Fig. 1), as well on the other hand, to the concrete for the final state of the steel composite construction to bring in and condense. This creates a frictional connection of Box girder and concrete.
  • the ceiling elements 2 have recesses 14 at their ends on the upper side, to insert the reinforcement elements 15 and further brackets 16 and simultaneously to enable the later placement of in-situ concrete.
  • the cavities of the Ceiling elements 2, especially in hollow perforated panels, are formed by specially shaped Seals 13 sealed against ingress of the in-situ concrete.
  • the projecting parts 6a of the lower flanges 6 of the box girder 3 spacers 12 hung up which can consist of wood, concrete, plastic or the like.
  • the gap between the ceiling elements 2 and the lower flanges 6 each laterally switched on (Fig. 1).
  • the projecting parts 6b of the lower flange 6 of the box girder 3 are angled upwards and are thus trough-shaped.
  • the ceiling elements 2 can also be placed here on the angled parts 6b of the lower flange 6 in the assembled state.
  • the form of the trough means that additional formwork can be dispensed with during the concreting process.
  • FIG. 3 and 4 show further forms of training of the lower flange 6.
  • the Embodiment according to Fig. 3 are in the flat design of the lower flange 6 cantilevered parts 6c bent upwards under a radius; in the 4 is the entire lower flange 6 including the cantilevered parts 6d curved in an arc. If on the usual in the storey building suspended ceilings can be dispensed with due to the geometric shapes of the lower flanges 6 architectural aesthetic effects can be achieved.
  • box girder 3 of the steel composite construction according to the invention in Fig. 5 is shown as a single span, of course, other static Box girder systems with continuous action possible.
  • the tendons 7 are then according to the course of the bending moments from constant load and Traffic load inside the carrier 3 guided and fixed.
  • FIGS. 6 and 7 there is a ceiling support 21 a floor ceiling 1 connected on one side to an edge support 22.
  • the Edge support 22 is a reinforced concrete support in a precast plant prefabricated, transported to the construction site and assembled there.
  • an installation part 24 in this form arranged on a steel plate.
  • reinforcement elements 25 in particular for absorbing bending moments, in In the present case of a clamping torque, two steel rods are shown here run parallel to each other and to the top chord 4 of the box girder 3 and by means of a steel plate 26 are anchored in the support 22.
  • the Reinforcement elements 25 are also executed in an angular form and the occurring Forces are introduced into the support 22 via a composite action. This solution is however not shown.
  • the reinforcement elements 25, which are already in the manufacture of the support 22 must be concreted in and therefore protrude beyond the outer surface of the Manufacturing and during transport of the support 22 do not hinder them in the area of the mounting part 24 also be provided with a thread and by a Be joint connection.
  • a support bracket 27 is attached to the mounting part 24, for example welded, screwed or inserted.
  • the cavity of the Box girder 3 and the space 28 between it and the support 22 with In-situ concrete 23 backfilled.
  • recesses 29 are in the installation part 24 provided, in which the in-situ concrete 23 penetrates.
  • the transmission can thus the lateral forces take place in the concrete cross-section after the support bracket 27 has been omitted.
  • a corresponding effect can also be achieved by profiling the built-in part 24
  • Example can be achieved in the form of teeth.
  • FIGS. 8 and 9 show an inner support 30 with two opposing ceiling beams 21. Zur Reinforcement elements 25 are shown here in FIG Carriers provided that pass through the support 30. To make this possible Cavities, for example, by inserting cladding tubes 31 during the concreting process provided by which the reinforcement elements 25 after assembly of the Ceiling beams 21 are passed.
  • Installation parts 24 with recesses 29 are provided.
  • FIG. 8 To carry out welding work on the construction site and the associated costs and Avoiding inaccuracies is shown in FIG. 8 for supporting the ceiling girder 21 a cranked bracket 32 is shown, which is provided in a recess 33 is hooked into the mounting part 24. For transferring the lateral forces in the connection joint are protruding lugs 34 instead of the cutouts 29 on the mounting part 24 intended.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stahl-Verbund-Konstruktion für Geschossdecken (1), bei der als Auflager zur Montage von vorgefertigten Deckenelementen (2) aus Stahl- oder Spannbeton ein Kastenträger (3) aus Stahl vorgesehen ist, der aus einem oberen Flansch (4), zwei seitlichen Stegen (5) und einem unteren Flansch (6) mit über den geschlossenen Querschnitt auskragenden Teilen (6b) besteht. Die Höhe des Kastenträgers (3) ist größer als die Dicke der Geschossdecke, wobei die Oberseite des oberen Flansches (4) des Kastenträgers (3) und die Oberfläche der Deckenelemente (2) zumindest annähernd in einer Ebene liegen und die Deckenelemente (2) auf den auskragenden Teilen (6b) des unteren Flansches (6) des Kastenträgers (3) aufliegen. Im Innenraum des Kastenträgers sind Spannglieder (7) angeordnet, die so geführt sind, dass infolge der Vorspannung ein dem Verlauf der Biegemomente aus den äußeren Lasten entgegengesetzt gerichtetes Biegemoment entsteht. Das Einbringen und Verdichten des Betons erfolgt nach der Montage des Kastenträgers und der Deckenelemente durch Öffnungen, die im oberen Flansch und den Stegen des Kastenträgers vorgesehen sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Stahl-Verbund-Konstruktion für Geschossdecken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Tendenz in der Bauausführung geht immer mehr dahin, möglichst viele Bauteile werkmäßig vorzufertigen und auf der Baustelle nur noch zu montieren. Zum einen können dabei die Produktionsprozesse besser überwacht und rationalisiert werden, zum anderen werden dadurch die Montagezeiten und -kosten auf der Baustelle stark reduziert.
Bei mehrstöckigen Gebäuden haben sich Rahmenkonstruktionen aus Stützen und horizontalen Riegeln weitgehend durchgesetzt. Die Geschossdecken bestehen dabei oft aus vorgefertigten Deckenelementen aus Stahl- oder Spannbeton insbesondere sogenannten Filigranplatten mit einer zusätzlichen Ortbetonschicht oder Hohllochplatten.
In diesem Zusammenhang hat sich auch die Verwendung von Stahl-Verbund-Konstruktionen mehr und mehr durchgesetzt. Deren Vorteil besteht darin, dass die reinen Stahlträger im Montagezustand für die Belastung aus Eigengewicht durch die Konstruktion ausreichend sind, jedoch leichter transportiert und montiert werden können als die bereits für den Endzustand dimensionierten Stahlbetonfertigteile. Die erforderliche Tragfähigkeit und den Brandwiderstand erreicht die Verbundkonstruktion nach dem Aushärten des Ortbetons. Um die bei Filigranplatten mit Ortbetonschicht erforderlichen Montagestützen beim Betonieren vor Ort und den damit verbundenen Arbeitsaufwand einzusparen, haben sich vorgespannte Hohllochplatten mehr und mehr durchgesetzt. Sie erreichen einerseits größere Spannweiten als diese; andererseits kann die erforderliche Ortbetonschicht zur Überdeckung der Querbewehrung ohne zusätzliche Unterstützung eingebracht werden.
Um die jeweiligen Decken- und Konstruktionshöhen zu verringern ist man auch schon dazu übergegangen, die Fertigteildecken nicht mehr auf den oberen Flanschen der Stahlträger, sondern auf deren unteren Flanschen aufzulagern. Dadurch wird es möglich, Installationen und Leitungen unterhalb der Geschossdecken zu führen, ohne die Tragfähigkeit der Stahlträger durch Aussparungen in den Stegen herabzusetzen.
Aus der EP 0 467 912 B1 ist ein Plattenträgersystem bekannt, dessen Träger aus verschweißten Stahlblechen besteht, die einen trapezförmigen Hohlraum bilden. Die vorgefertigten Deckenelemente liegen jeweils auf dem auskragenden horizontalen Unterflansch auf, der an die Stege angeformt ist. Den unteren Abschluss des Kastens bildet ein eingeschweißtes Blech, das gegenüber dem auskragenden Gurtblech nach innen/oben versetzt angeordnet ist. Um den Unterflansch im Brandfall zu schützen, ist es erforderlich, von außen eine zusätzliche Brandschutzverkleidung anzubringen. Nach der Montage der vorgefertigten Deckenelemente wird der Hohlraum des Kastenträgers und der Raum zwischen Stahlträger und Fertigteilen mit Beton ausgefüllt.
Nachteilig an dieser Konstruktion ist, dass durch die geringe Bauhöhe der Träger deren Steifigkeit nicht für den Lastfall Montage ausreicht. Daher müssen je nach Länge der Träger nur für die Montage ein oder mehrere Stützen eingebaut werden, um die Verformung der Träger während des Betoniervorganges zu beschränken. Weiterhin ist von Nachteil, dass der Zuggurt des Stahlträgers nicht durch die Konstruktion selbst im Brandfall geschützt ist, sondern zusätzlich mit einer Brandschutzschicht verkleidet werden muss.
Aus der EP 0 292 449 B1 ist ein mit Beton zusammenwirkender feuerbeständiger Stahlträger bekannt, der aus zwei einander zugewandten U-Profilen besteht, die auf einer Trägerplatte befestigt sind. Die Trägerplatte dient gleichzeitig als Auflager für die Betonfertigteile. Auch bei diesem Träger wird der Hohlraum, der durch die beiden U-Profile gebildet wird, mit Beton vergossen. Für den Brandfall sind im Innern des Trägers zusätzlich gerade in Längsrichtung des Trägers verlaufende Bewehrungselemente vorgesehen, die auch vorgespannt sein können.
Auch dieser Träger kann im Montagelastfall nicht ohne Unterstützung verwendet werden, da sein Druckbereich im Einbauzustand lediglich aus den Flanschen der beiden U-Profile und den Verbindungselementen besteht und daher keine ausreichende Stabilität besitzt.
Schließlich ist aus der EP 0 555 232 B1 ein Stahlträger bekannt, der aus einem Walzprofil, insbesondere einem I-Profil besteht, das auf beiden Seiten über ein Strebenfachwerk aus Blechen mit einem wannenförmig ausgebildeten Untergurtblech verbunden ist, welches in einem solchem Abstand zum Walzprofil angeordnet ist, dass zwischen der Unterkante des Walzprofiles und dem Untergurtblech eine Betonschicht eingebracht werden kann. Das nach oben gekantete Untergurtblech dient wiederum als Auflager für die Betonfertigteilplatten im Montagezustand.
Bei Geschossbauten in Stahl-Beton-Verbundbauweise wird das Tragverhalten von Rahmen- und Deckensystem durch die Verbindungen bzw. Anschlüsse zwischen Trägern und Stützen nachhaltig beeinflusst. Die Rahmenbauweise erlaubt zwar eine flexible Nutzung von Bauwerken, da weder Aussteifungswände noch Verbände die Raumaufteilung stören; zum Erzielen einer ausreichenden Tragsicherheit ist es jedoch erforderlich, bei der Konstruktion der Verbindungen deren Steifigkeit und Tragfähigkeit für Biegemomente zu berücksichtigen.
Die üblichen Träger-Stützen-Verbindungen unterscheiden sich hauptsächlich in der Ausführung der Verbindung der Stahlteile. Üblicherweise erfordern diese vor allem dann, wenn Anforderungen an den Brandschutz gestellt sind, einen hohen Aufwand hinsichtlich Konstruktion, Fertigung und Montage.
Grundsätzlich ist dabei zu unterscheiden, ob die Stahlträger an den Knotenpunkten durchlaufend ausgebildet sind oder ob die Stützen über mehrere Stockwerke durchlaufen.
Im ersten Fall liegen die Stahlträger voll auf den unteren Stützen auf. Die Bewehrung kann durchlaufend angeordnet werden unabhängig davon, ob es sich um eine Konstruktion handelt, bei der die Ortbetonplatte auf dem Trägerobergurt oder auf dem Untergurt als Slim-Floor Bauweise vorgesehen ist. Für die weiterführenden Stützen müssen im Träger Anschlüsse vorgesehen werden. Da Fußverankerungen von Stützen sehr aufwändig sind und die Stützen für jedes Stockwerk neu ausgerichtet werden müssen, ist dies eine sehr kostenintensive und zeitaufwändige Lösung.
Im zweiten Fall ist es üblich, zur Auflagerung der Stahlträger bei der Montage an den Stützen Konsolen, Knaggen oder dergleichen auszubilden oder Schraubanschlüsse vorzusehen.
Bei Stahlstützen ist es bekannt, Bewehrungselemente mittels Verschraubung an den Stützenflanschen zu befestigen und diese nach der Montage der Träger und Filigranplatten in die Ortbetonplatte einzubetten. Falls an solche Konstruktionen Anforderungen bezüglich des Brandschutzes gestellt werden, müssen die Anschlüsse und Stützen vollständig mit Beton oder sonstigen feuerfesten Materialien verkleidet werden.
Bessere Brandschutzeigenschaften weisen Stahl-Beton-Verbundstützen auf, die ganz von Beton umhüllt sind. Allerdings ist deren Herstellung sehr aufwändig, da das Zusammenwirken der Werkstoffe durch geeignete Verbundmittel wie geschweißte Kopfbolzen und zusätzliche Bügel- und Längsbewehrung sicherzustellen ist
Daher werden bei Rahmenkonstruktionen zunehmend Fertigteilstützen aus Stahlbeton eingesetzt, da sich der Fertigungsaufwand und somit deren Fertigungskosten bei Brandschutzanforderungen nicht erhöhen.
Bei Stahlbetonstützen ist es üblich, an diesen Konsolen auszubilden und die Stahlträger bei der Montage auf diesen Konsolen aufzulagern und daran zu befestigen. Durch eine derartige Verbindung können jedoch nur gelenkige Anschlüsse ohne Momententragfähigkeit erzielt werden. Außerdem stören die vorspringenden Konsolen gerade bei Fertigteilstützen aus Stahlbeton beim Transport und sind daher unerwünscht.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine wirtschaftliche Ausführung für feuerbeständige Rahmen- und Geschossdeckenkonstruktionen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Stahl-Verbund-Konstruktion mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Konstruktion umfasst zunächst einen geschweißten Kastenträger mit auskragendem unteren Flansch, der als Auflager für die vorgefertigten Deckenelemente dient. Die Höhe des Kastenträgers wird grundsätzlich größer gewählt als die Dicke der erforderlichen Deckenelemente und diese werden so auf den unteren Flansch aufgelegt, dass der obere Flansch des Kastenträgers und die Oberfläche der Deckenelemente zumindest annähernd eine Ebene bilden. Dadurch verbleibt zwischen der Unterkante der Deckenelemente und dem unteren Flansch des Kastenträgers ein Hohlraum, der mit Beton verfüllt wird. Für die Montage der Deckenelemente sind zwischen dem unteren Flansch und der Unterkante der Deckenelemente Abstandhalter vorgesehen.
Mittels Spannlitzen, Spanndrähten oder anderer Spannglieder, die im Innern des Kastenträgers geführt sind, kann diesem ein Vorspannmoment aufgeprägt werden, das dem Biegemoment aus äußeren Lasten entgegenwirkt, und das auch eine Überhöhung entsprechend der sich einstellenden Verformung aus Eigengewicht der Konstruktion bewirken kann.
Dadurch ergeben sich eine Reihe von Vorteilen. Durch die vergrößerte Bauhöhe des Trägers und die Vorspannung durch die Spannglieder in seinem Innern wird der Träger derart versteift, dass die erforderlichen Verformungsbeschränkungen im Montagelastfall ohne Einbau von zusätzlichen Montagestützen eingehalten werden können. Die leichte Konstruktion aus Blechen und Spannstählen vereinfacht selbst bei großen Spannweiten Transport und Einbau der Träger.
Durch die Stahl-Verbund-Bauweise entsteht eine feuerbeständige Konstruktion. Im Brandfall verbleibt nach Versagen des unteren Flansches ein tragfähiger Betonquerschnitt. Wenn der Hohlraum des Kastenträgers und die Fugen zwischen Träger und Deckenelementen mit Beton vergossen sind, sind auch die Deckenelemente an den Enden ringsum von Beton eingehüllt. Dies bedeutet, dass auch die Deckenelemente im Brandfall besser geschützt sind, da sie nicht direkt auf einem Stahlflansch aufliegen, der unter Wärmeeinfluss sofort seine Steifigkeit verliert. Weiterhin ist der Schubwiderstand der Deckenelemente insbesondere der Hohllochplatten stark von der Steifigkeit des Auflagers abhängig. Durch den Verguss des Auflagerbereichs mit Beton nach Montage der Deckenelemente und durch das Verfüllen der Hohlräume in den Elementen in diesem Bereich ist die Gefahr eines Schubbruchs im Auflagerbereich erheblich reduziert.
Durch die starre Einbindung der Deckenelemente und den Einbau einer zusätzlichen Bewehrung senkrecht zum Kastenträger, kann eine kontrollierte Durchlaufwirkung der Deckenfelder über ein ganzes Geschoss mit gleichzeitiger Reduzierung der Feldmomente erzielt werden.
Eine weitere Aussteifungsmöglichkeit für die Tragkonstruktion besteht darin, bei einer Rahmen- oder Geschossdeckenkonstruktion in Stahl-Beton-Verbundbauweise eine momententragfähige Verbindung mit Hilfe von Bewehrungselementen herzustellen. Durch die zumindest teilweise Einspannung der Deckenträger in die Stützen bzw. die Herbeiführung einer Durchlaufwirkung über eine Stütze hinweg kann die Durchbiegung der Träger für den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit beeinflusst werden, so dass eine wirtschaftlichere Bemessung möglich wird.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verbindung entspricht gleichzeitig den Brandschutzanforderungen, die auch an die Deckenträger, Stützen oder Decken gestellt werden, so dass zusätzliche Maßnahmen wie Brandschutzverkleidung, Anstriche oder ähnliches wie bei den klassischen Stahlbauanschlüssen, die im Stahl-Verbundbau üblich sind, entbehrlich sind.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen die
Fig. 1 bis 4
jeweils Querschnitte durch verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Stahl-Verbund-Konstruktion im Bereich des Auflagers,
Fig. 5
einen Längsschnitt durch einen Kastenträger als Einfeldträger mit zugehöriger Spanngliedführung, die
Fig. 6
einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Knotenausbildung bei einem Rahmenriegel und einer durchlaufenden Randstütze aus Stahlbeton,
Fig. 7
einen gegenüber Fig. 6 um 90 Grad verschwenkten Schnitt mit Querschnitt durch den Rahmenriegel,
Fig. 8
einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Knotenausbildung bei einem Rahmenriegel und einer durchlaufenden Innenstütze aus Stahlbeton und
Fig. 9
einen gegenüber Fig. 8 um 90 Grad verschwenkten Schnitt mit Querschnitt durch den Rahmenriegel.
In den Fig. 1 bis 4 ist jeweils eine Auflagersituation einer Geschossdecke 1 der erfindungsgemäßen Stahl-Verbund-Konstruktion aus vorgefertigten Deckenelementen 2 aus Stahlbeton und einem dazugehörigen Kastenträger 3 aus Stahl im Zustand der Montage dargestellt. Der Kastenträger 3, dessen oberer Flansch 4 mit zwei nach innen geneigten Stegen 5 und einem unteren Flansch 6 einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt bildet, besteht aus verschweißten Stahlblechen. Der untere Flansch 6 kragt auf beiden Seiten über den trapezförmigen Querschnitt hinaus aus (6a). Dabei ist die Länge der auskragenden Teile 6a des unteren Flansches 6 jeweils von der Spannweite der Deckenelemente 2 abhängig.
Im Innern des Kastenträgers 3 sind Spannglieder 7 geführt. Diese können, wie in Fig. 5 dargestellt, aus Stahldrahtlitzen, aber auch aus Spannstäben oder -drähten bestehen. Zur Führung der Spannglieder 7 werden Bleche 8 mit Abstützungen an den Umlenkstellen 8a in den Kastenträger 3 eingeschweißt. Auch zur Abstützung und Verankerung der Spannglieder 7 an den Enden des Kastenträgers 3 sind Bleche 9 vorgesehen, gegen die sich die Verankerungselemente 7a abstützen.
In den Stegen 5 und im oberen Flansch 4 sind Öffnungen 10 bzw. 11 vorgesehen. Diese Öffnungen 10 ,11 sind einerseits erforderlich, um nach der Montage der Deckenelemente 2 zusätzliche Bewehrungselemente 15 einzulegen (Fig. 1), sowie andererseits, um den Beton für den Endzustand der Stahl-Verbund-Konstruktion einzubringen und zu verdichten. Dadurch entsteht ein kraftschlüssiger Verbund von Kastenträger und Beton.
Die Deckenelemente 2 besitzen an ihren Enden an der Oberseite Ausnehmungen 14, um das Einlegen der Bewehrungselemente 15 sowie weiterer Bügel 16 und gleichzeitig das spätere Einbringen von Ortbeton zu ermöglichen. Die Hohlräume der Deckenelemente 2, insbesondere bei Hohllochplatten, sind durch speziell geformte Verschlüsse 13 gegen ein Eindringen des Ortbetons abgedichtet.
Zur Auflagerung der Deckenelemente 2 im Montagezustand werden auf die auskragenden Teile 6a der unteren Flansche 6 des Kastenträgers 3 Abstandhalter 12 aufgelegt, die aus Holz, Beton, Kunststoff oder dergleichen bestehen können. Beim späteren Verguss des Kastenträgers 3 und der Deckenelemente 2 mit Ortbeton wird der Spalt zwischen den Deckenelementen 2 und den unteren Flanschen 6 jeweils seitlich eingeschalt (Fig. 1).
In Fig. 2 sind die auskragenden Teile 6b des unteren Flansches 6 des Kastenträgers 3 nach oben abgewinkelt und somit wannenförmig ausgebildet. Die Deckenelemente 2 können hier im Montagezustand auch auf die abgewinkelten Teile 6b des unteren Flansches 6 aufgelegt werden. Durch die Wannenform kann auf eine zusätzliche Schalung während des Betoniervorganges verzichtet werden.
Bei dieser Ausführungsform ist es zudem möglich, auf dem unteren Flansch 6 eine durchgehende Längsbewehrung 17 anzuordnen, die gemäß den bauaufsichtlichen Anforderungen auch als Ringankerbewehrung ausgeführt sein kann.
Die Fig. 3 und 4 zeigen weitere Ausbildungsformen des unteren Flansches 6. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind bei ebener Ausbildung des unteren Flansches 6 die auskragenden Teile 6c unter einem Radius nach oben aufgebogen; bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist der gesamte untere Flansch 6 einschließlich der auskragenden Teile 6d bogenförmig gekrümmt. Falls auf die im Geschossbau üblichen abgehängten Decken verzichtet wird, können durch die geometrischen Formen der unteren Flansche 6 architektonisch ästhetische Wirkungen erzielt werden.
Während der Kastenträger 3 der erfindungsgemäßen Stahl-Verbund-Konstruktion in Fig. 5 als Einfeldträger dargestellt ist, sind selbstverständlich auch andere statische Systeme des Kastenträgers mit Durchlaufwirkung möglich. Die Spannglieder 7 sind dann entsprechend dem Verlauf der Biegemomente aus ständiger Last und Verkehrslast im Innern des Trägers 3 geführt und fixiert.
In dem in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Deckenträger 21 einer Geschossdecke 1 einseitig an eine Randstütze 22 angeschlossen. Bei der Randstütze 22 handelt es sich um eine Stahlbetonstütze, die in einem Fertigteilwerk vorgefertigt, zur Baustelle transportiert und dort montiert wurde. Zur Verbindung des Deckenträgers 21 mit der Randstütze 22 wurde in dieser ein Einbauteil 24 in Form einer Stahlplatte angeordnet.
Als Bewehrungselemente 25, insbesondere zur Aufnahme von Biegemomenten, im vorliegenden Fall eines Einspannmoments, sind hier zwei Stahlstäbe dargestellt, die zueinander und zum Obergurt 4 des Kastenträgers 3 parallel verlaufen und mittels einer Stahlplatte 26 in der Stütze 22 verankert sind. Alternativ dazu könnten die Bewehrungselemente 25 auch in Winkelform ausgeführt werden und die auftretenden Kräfte über Verbundwirkung in die Stütze 22 eingeleitet werden. Diese Lösung ist jedoch nicht dargestellt.
Damit die Bewehrungselemente 25, die bereits bei Herstellung der Stütze 22 einbetoniert werden müssen und deshalb über deren Außenfläche hinausragen, bei der Fertigung und beim Transport der Stütze 22 nicht hindern, können diese im Bereich des Einbauteils 24 auch mit einem Gewinde versehen sein und durch eine Muffenverbindung gestoßen werden.
Zur Auflagerung des Kastenträgers 3 während der Montage und im Gebrauchszustand ist an dem Einbauteil 24 eine Auflagerkonsole 27 angebracht, zum Beispiel angeschweißt, geschraubt oder eingesteckt. Nach der Montage der Deckenelemente 2 und dem Einbau der trägerseitigen Bewehrungselemente 25 werden der Hohlraum des Kastenträger 3 und der Zwischenraum 28 zwischen diesem und der Stütze 22 mit Ortbeton 23 verfüllt. Um in diesem Bereich eine Schubverzahnung zwischen der Stütze 22 und dem Ortbeton 23 zu erreichen, sind in dem Einbauteil 24 Aussparungen 29 vorgesehen, in die der Ortbeton 23 eindringt. Im Brandfall kann somit die Übertragung der Querkräfte nach Wegfall der Auflagerkonsole 27 im Betonquerschnitt erfolgen. Eine entsprechende Wirkung kann auch durch eine Profilierung des Einbauteils 24 zum Beispiel in Form von Zähnen erreicht werden.
Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel in den Fig. 6 und 7 zeigen die Fig. 8 und 9 eine Innenstütze 30 mit zwei einander gegenüberliegenden Deckenträgern 21. Zur Erzielung der gewünschten Durchlaufwirkung sind hier Bewehrungselemente 25 in den Trägern vorgesehen, die über die Stütze 30 durchlaufen. Um dies zu ermöglichen, sind Hohlräume beispielsweise durch das Einlegen von Hüllrohren 31 beim Betoniervorgang vorgesehen, durch welche die Bewehrungselemente 25 nach Montage der Deckenträger 21 hindurchgeführt werden.
Zum Anschluss der Deckenträger 21 an die Stütze 30 sind auch hier wieder Einbauteile 24 mit Aussparungen 29 vorgesehen.
Um Schweißarbeiten auf der Baustelle und die damit einhergehenden Kosten und Ungenauigkeiten zu vermeiden, ist in Fig. 8 zur Auflagerung des Deckenträgers 21 eine gekröpfte Konsole 32 dargestellt, die in eine dafür vorgesehene Ausnehmung 33 im Einbauteil 24 eingehakt wird. Zur Übertragung der Querkräfte in der Anschlussfuge sind anstelle der Aussparungen 29 am Einbauteil 24 überstehende Knaggen 34 vorgesehen.

Claims (16)

  1. Stahl-Verbund-Konstruktion für Geschossdecken (1), gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
    als Auflager zur Montage von vorgefertigten Deckenelementen (2) aus Stahloder Spannbeton, insbesondere Hohlplatten, ist ein Kastenträger (3) aus Stahl vorgesehen;
    der Kastenträger (3) besteht aus einem oberen Flansch (4), zwei seitlichen Stegen (5) und einem unteren Flansch (6) mit über den geschlossenen Querschnitt auskragenden Teilen (6a, b, c, d);
    der obere Flansch (4) und die Stege (5) weisen Öffnungen (10, 11) zum Einlegen von Bewehrungselementen (15), und/oder zum Einbringen und Verdichten von Beton auf;
    die Höhe des Kastenträgers (3) ist größer als die Dicke der Geschossdecke (1), wobei die Oberseite des oberen Flansches (4) des Kastenträgers (3) und die Oberfläche der Deckenelemente (2) zumindest annähernd in einer Ebene liegen;
    die Deckenelemente (2) liegen auf den auskragenden Teilen (6a, b, c, d) des unteren Flansches (6) des Kastenträgers (3) auf;
    zwischen dem unteren Flansch (6) des Kastenträgers (3) und der Unterkante der Deckenelemente (2) sind im Montagezustand Abstandhalter (12) vorgesehen;
    der Kastenträger (3) ist mittels in seinem Innenraum angeordneter Spannglieder (7) vorgespannt;
    die Spannglieder (7) sind so geführt, dass infolge der Vorspannung ein dem Verlauf der Biegemomente aus den äußeren Lasten entgegengesetzt gerichtetes Biegemoment entsteht.
  2. Stahl-Verbund-Konstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung und Abstützung der Spannglieder (7) innerhalb des Kastenträgers (3) vorzugsweise eingeschweißte Bleche (8, 9) vorgesehen sind.
  3. Stahl-Verbund-Konstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalter (12) zwischen dem unteren Flansch (6) des Kastenträgers (3) und der Unterkante der Deckenelemente (2) aus Beton bestehen.
  4. Stahl-Verbund-Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Unterkante der Deckenelemente (2) und dem unteren Flansch (6) des Kastenträgers (3) Bewehrungselemente (17) in Längsrichtung vorgesehen ist.
  5. Stahl-Verbund-Konstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungselemente (17) als Ringanker ausgebildet sind.
  6. Stahl-Verbund-Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Flansch (6) des Kastenträgers (3) mit den auskragenden Teilen (6b, 6c, 6d) wannenförmig ausgebildet ist.
  7. Stahl-Verbund-Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kastenträger (3) als Einfeldträger ausgebildet ist.
  8. Stahl-Verbund-Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kastenträger (3) als Durchlaufträger vorgesehen ist.
  9. Verbindung zwischen mindestens einem Deckenträger (21) und einer Stütze (22, 30) in einer Stahl-Verbund-Konstruktion insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
    der Deckenträger (21) ist als Stahlträger (3) mit einem Ortbetonanteil ausgebildet, der in Verbindung mit der Geschossdecke (1) betoniert wird,
    zur Übertragung von Biegemomenten zwischen dem Deckenträger (21) und der Stütze (22, 30) bzw. über diese hinweg in einen anschließenden Deckenträger (21) ist mindestes ein auf Zug beanspruchbares Bewehrungselement (25) vorgesehen, das einerseits in der Stütze verankert bzw. durch diese in den anschließenden Deckenträger (21) geführt und andererseits im Ortbetonanteil des Deckenträgers (21) mit Verbund eingebettet ist,
    zur Übertragung der Querkräfte zumindest im Brandfall ist in der Anschlussfuge zwischen Stütze (22, 30) und Ortbetonanteil des Deckenträgers (21) eine Schubverzahnung vorgesehen.
  10. Verbindung zwischen mindestens einem Deckenträger (21) und einer Stahlbetonstütze (22, 30) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Hindurchführen der Bewehrungselemente (25) durch die Stütze (22, 30) in dieser Hohlräume zum Beispiel durch Einlegen von Hüllrohren (31) gebildet sind.
  11. Verbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungselemente (25) innerhalb der Hüllrohre (31) mit einem erhärtenden Material, zum Beispiel Beton, verpresst sind.
  12. Verbindung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stütze (22, 30) ein Einbauteil (24) zur Auflagerung des Deckenträgers (21) während der Montage vorgesehen ist.
  13. Verbindung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Einbauteil (24) eine Auflagerkonsole (27) vorgesehen ist.
  14. Verbindung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagerkonsole (27) mittels eines abgewinkelten Tragschenkels in dafür vorgesehene Ausnehmungen (33) des Einbauteils (24) an der Stütze (22, 30) eingehängt ist.
  15. Verbindung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schubverzahnung zwischen Stütze (22, 30) und Ortbetonanteil Aussparungen (29) im Einbauteil (24) vorgesehen sind.
  16. Verbindung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schubverzahnung zwischen Stütze (22, 30) und Ortbetonanteil eine Profilierung im Einbauteil (24) vorgesehen ist.
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