EP3669034A1 - Stahltrapezprofil und seine verwendung - Google Patents
Stahltrapezprofil und seine verwendungInfo
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Definitions
- a design with higher clear widths is not common practice in practice, as this results in excessive deformation in the construction state, in particular a deflection of the steel trapezoidal profile.
- a deflection could be limited by using steel trapezoidal profiles with increased sheet thickness, but this would lead to an oversizing of the composite ceiling systems in the final state.
- Another possibility would be to increase the height of the steel trapezoidal sheet profile, which in turn would lead to an increase in the necessary storey height.
- An embodiment for producing a composite ceiling system is described by way of example in German patent DE 42 15 686 C1. With respect to the prior art, there is room for improvement, in particular with regard to increasing the system lengths.
- the steel trapezoidal profiles on a crowning or pre-bending in the delivery state which is introduced contrary to the extent of the expected deflection, which can be determined in advance by means of static calculation. Due to the crowning of the steel trapezoidal profile therefore has a clear width, which is less than the length in unbomb elected state respectively in the construction or final state (system length).
- the clear width of the steel trapezoidal profile can be> 6 m, in particular> 7 m, preferably> 8 m.
- FIG. 1 a perspective view of a steel trapezoidal profile
- FIG. 1 shows a steel trapezoidal profile (1) in a perspective illustration and in FIG. 2 its side view.
- the steel trapezoidal profile has in its transverse extension in cross section a recurring upper flange (1.1) and lower flange (1.2), s. Fig. 3.
- the illustrated steel trapezoidal profile (1) substantially corresponds to the embodiment TRP 200, s.
- the steel trapezoidal profile (1) bends through the weight load with liquid concrete with 90 mm concrete thickness C35 / 45 including reinforcement made of steel with a diameter of 10 mm and concrete cover with 50 mm by about 115 mm.
- the curvature corresponds to a bending radius (R) of about 73,000 mm. Under traffic load there is a permissible deformation of approx. 70 mm.
- the possible clear width can be determined for each yield strength between 350 and 1050 N / mm 2 .
- the deflection in the construction state is then compensated according to the invention by the crowning of the steel trapezoidal profile.
- the invention is not limited to the embodiment shown in the drawing and to the embodiments in the description. Rather, steel trapezoidal profiles with other geometries are applicable and bombable to compensate for the deflection in the construction state. Incidentally, the features are all combined with each other.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Stahltrapezprofil (1) aufweisend in Quererstreckung im Querschnitt wiederkehrende Obergurte (1.1) und Untergurte (1.2) für ein Verbund-Deckensystem, wobei das Stahltrapezprofil (1) in seiner Längserstreckung bombiert ist, derart, dass der Grad der Bombierung (B) im Wesentlichen dem Maß der Durchbiegung insbesondere im Bauzustand entspricht, wobei das Stahltrapezprofil (1) eine lichte Weite (L') > 6 m aufweist.
Description
Stahltrapezprofil und seine Verwendung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Stahltrapezprofil und seine Verwendung. Technischer Hintergrund
Stahltrapezprofile, aufweisend in der Quererstreckung im Querschnitt wiederkehrende Obergurte und Untergurte, sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden in Verbund- Deckensystemen zur schnellen und stützenfreien Bauausführung verbaut. Das Stahltrapezprofil wird zwischen zwei Trägern auf Stahlknaggen aufgelagert. Im verbauten Zustand werden in den Untergurten des Stahltrapezprofiles eine Biegezugbewehrung aus Stahlrippen verlegt und anschließend wird direkt auf dem Stahltrapezprofil betoniert, sodass weitere Schalungen sowie Zwischenabstützungen des Stahltrapezprofiles in der Betonierphase nicht erforderlich sind, was wiederum Prozessschritte und damit verbunden Kosten und Herstellungszeiten reduzieren kann. Das Stahltrapezprofil trägt somit im Bauzustand die kompletten Betonierlasten. Im Endzustand tragen das Stahltrapezprofil und die Stahlbetonrippendecke additiv.
Am Markt etablierte Verbund-Deckensysteme sind mit einer lichten Weite von maximal L = 5,60 m ausgeführt. Dies entspricht in einem Parkhaus üblicherweise einer Breite von zwei Parkbuchten. Eine Ausführung mit höheren lichten Weiten ist bisher in der Praxis nicht üblich, da sich hierdurch zu große Verformungen im Bauzustand, insbesondere eine Durchbiegung des Stahltrapezprofiles ergeben. Eine Durchbiegung ließe sich durch Einsatz von Stahltrapezprofilen mit erhöhter Blechdicke begrenzen, was aber zu einer Überdimensionierung der Verbund-Deckensysteme im Endzustand führen würde. Eine weitere Möglichkeit wäre, die Höhe des Stahltrapezblechprofils zu vergrößern, was wiederum zu einer Vergrößerung der notwendigen Geschosshöhe führen würde. Eine Ausführung zur Herstellung eines Verbund-Deckensystems ist beispielhaft in der deutschen Patentschrift DE 42 15 686 Cl beschrieben. In Bezug auf den Stand der Technik besteht Verbesserungspotential, insbesondere hinsichtlich der Erhöhung der Systemlängen.
Zusammenfassung der Erfindung Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Stahltrapezprofil bereitzustellen, welches im Vergleich zum Stand der Technik höhere Längen aufweist und dadurch eine wirtschaftliche Umsetzung zur Erhöhung der lichten Weiten von Verbund-Deckensystemen ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs l.
Die Erfinder haben überraschend festgestellt, dass die unvermeidliche Durchbiegung der Stahltrapezprofile im Bauzustand durch Befüllung mit flüssigem Beton vorab durch das Einbringen einer Bombierung in seiner Längserstreckung im Wesentlichen kompensiert werden kann. Dadurch ist es möglich auch höhere Längen am Stahltrapezprofil vorzusehen, wobei Längen respektive Systemlängen > 6 m, insbesondere > 7 m, vorzugsweise > 8 m im Bauzustand respektive Endzustand vorgesehen werden können, um eine im Wesentlichen im Bau- respektive Endzustand ebene Decke zu erhalten. Gewisse Verformungen insbesondere im Endzustand sind in gewissen Grenzen zulässig. Besonders bevorzugt entspricht der Grad der Bombierung dem Maß der zu erwartenden Durchbiegung insbesondere im Bauzustand. Mit anderen Worten weisen die Stahltrapezprofile eine Bombierung respektive Vorbiegung im Anlieferungszustand auf, die entgegen dem Maß der zu erwartenden Durchbiegung eingebracht wird, welche im Vorfeld mittels statischer Berechnung ermittelt werden kann. Durch die Bombierung weist das Stahltrapezprofil demnach eine lichte Weite auf, die geringer ist als die Länge im unbombierten Zustand respektive im Bau- bzw. Endzustand (Systemlänge). Die lichte Weite des Stahltrapezprofils kann > 6 m, insbesondere > 7 m, vorzugsweise > 8 m betragen.
Unter Bauzustand ist die Situation nach dem Befüllen des Stahltrapezprofils mit flüssigem Beton und unter Endzustand ist die Situation nach Aushärten des flüssigen Betons und Belastung aus Eigengewicht und Verkehrslast des Baus gemeint. Die lichte Weite kann dem Abstand zwischen zwei Trägern (Hauptträgern), auf welche das Stahltrapezprofil aufgesetzt wird, entsprechen, wobei die Systemlänge insbesondere dem Abstand zwischen den Systemachsen der Träger (Hauptträger) entspricht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt. Das Stahltrapezprofil ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung metallisch und/oder organisch beschichtet, vorzugsweise verzinkt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht das Stahltrapezprofil aus einem Stahlwerkstoff mit einer Streckgrenze von > 400 MPa, insbesondere von > 500 MPa, vorzugsweise von > 600 MPa, bevorzugt von > 700 MPa, weiter bevorzugt > 800 MPa.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung hat das Stahltrapezprofil eine Blechdicke von <= 2,5 mm. Aus Korrosionsschutzgründen (Kantenkorrosion) ist eine Blechdicke
insbesondere von <= 2,0 mm, vorzugsweise von <= 1,8 mm, bevorzugt von <= 1,6 mm vorzusehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1) eine perspektivische Darstellung eines Stahltrapezprofils,
Figur 2) das in Figur 1 gezeigte Stahltrapezprofil in der Seitenansicht,
Figur 3) das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Stahltrapezprofil im Querschnitt und
Figur 4) ein Diagramm zur Ermittlung der lichten Weite in Abhängigkeit von der
Streckgrenze eines Stahlwerkstoffs.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In der Figur 1 ist ein Stahltrapezprofil (1) in einer perspektivischen Darstellung und in Figur 2 seiner Seitenansicht gezeigt. Das Stahltrapezprofil weist in seiner Quererstreckung im Querschnitt ein immer wiederkehrenden Obergurt (1.1) und Untergurt (1.2) auf, s. Fig. 3. Das dargestellte Stahltrapezprofil (1) entspricht im Wesentlichen der Ausführung TRP 200, s. Link: http://hoesch-bau.com/uploads/tx downloads/D Z-26.1-44 2016-08-08 Ol HAD.pdf. Es wird Bezug auf diesen Stand der Technik genommen, dessen Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird. Das Stahltrapezprofil (1) ist entlang seiner Längserstreckung bombiert, das heißt, dass das Stahltrapezprofil (1) im Anlieferungszustand mit einem vordefinierten Grad (B) bombiert bzw. vorgebogen ist, welches im Wesentlichen dem Maß der Durchbiegung im Bau- respektive Endzustand entspricht. Die Bombierung wird entgegen der zu erwartenden Durchbiegung eingebracht. Durch die Bombierung um den Grad (B) ist eine Systemlänge > 6 m, insbesondere > 7 m, vorzugsweise > 8 m möglich. Systemlängen von > 8 m entsprechen in einem Parkhaus beispielsweise einer Breite von drei Parkbuchten, so dass derartige Systeme sehr attraktiv sind, da weniger Träger im Vergleich zu den Standard- Systemen benötigt werden und dafür mehr Platz durch Wegfall von Trägern zur Verfügung steht.
Zum Bombieren der Stahltrapezprofile über ihre gesamte Länge stehen verschiedene Fertigungsmethoden zur Verfügung. Aufgrund der relativ geringen Krümmung, insbesondere vor dem Einbau, mit einem vorzugsweise konstanten Biegeradius (R) von mindestens 30.000
mm, insbesondere von mindestens 45.000 mm, vorzugsweise von mindestens 65.000 mm ist nicht mit einer unzulässigen Verformung des Stahltrapezprofilquerschnitts zu rechnen. Die Dehnungen, die beim Biegen von Radien von Unter- und Obergurt das Stahltrapezprofil ertragen werden müssen, sind demnach sehr gering. Insofern können zum Einbringen der benötigten Bombierung bekannte Biegeverfahren, insbesondere Rundbiegeverfahren wie das Zwei-, Drei- oder Vier-Rollen-Rundbiegen eingesetzt werden. Meist lassen sich die zur Herstellung von Stahltrapezprofilen verwendeten Profilierungsstraßen am Auslauf ohne großen technischen Aufwand mit einer entsprechenden Biegeeinheit ausrüsten.
Alternativ können die Stahltrapezprofile mit einer an die durch die Betonierung zu erwartenden Durchbiegung angepassten, insbesondere vor dem Einbau, entlang seiner Längserstreckung variablen Krümmung vorgebogen werden. Unter der Annahme einer im Wesentlichen konstanten Streckenlast durch die Verfüllung mit Beton gilt die aus der Balkentheorie bekannte Bedingung
wonach die Krümmung in erster Näherung der Funktion eines Polynoms zweiten Grades folgt.
Das Stahltrapezprofil ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung im eingebauten, betonierten Zustand im Wesentlichen eben.
Eine statistische Berechnung für eine erste Ausführung hat ergeben, dass bei einem Stahltrapezprofil (1) mit einer Systemlänge von z. B. L = 8400 mm, ausgeführt in Stahl der Güte S650MC (nach DIN EN 10 111, DIN EN 10 025 und DIN EN 10 149-2), mit einer Materialdicke von 2,5 mm, biegt sich durch die Gewichtsbelastung mit flüssigem Beton mit 90 mm Aufbetondicke der Betongüte C35/45 inklusive Bewehrung aus Stahl mit einem Durchmesser von 10 mm und Betondeckung mit 50 mm um ca. 71 mm durch. Um im Bauzustand respektive Endzustand eine möglichst gerade Decke zu erhalten, wird das Stahltrapezprofil (1) mit ca. B = 71 mm bombiert. Die Krümmung entspricht einem Biegeradius (R) von etwa 118.000 mm. Im Endzustand liegt eine zulässige Verformung von ca. 47 mm vor.
Für andere Ausführungen wurden auch andere Stahlsorten statisch berechnet. So biegen sich Stahltrapezprofil (1) mit einer Systemlänge von z. B. L = 6.400 mm, ausgeführt in Stahl der Güte S550 (nach DIN EN 10 025-2) mit einer Materialdicke von 1,50 mm durch die
Gewichtsbelastung mit flüssigem Beton mit 90 mm Aufbetondicke der Betongüte C35/45 inklusive Bewehrung aus Stahl mit einem Durchmesser von 10 mm und Betondeckung mit 50 mm um ca. 44 mm durch. Unter Verkehrslast liegt eine zulässige Verformung von ca. 25 mm vor. Als weiteres Ausführungsbeispiel wurde ein hochfester Baustahl S960 als Stahltrapezprofil (1) mit einer Systemlänge von z. B. L = 8.400 mm und einer Materialdicke von 1,5 mm statisch berechnet. Das Stahltrapezprofil (1) biegt sich durch die Gewichtsbelastung mit flüssigem Beton mit 90 mm Aufbetondicke der Betongüte C35/45 inklusive Bewehrung aus Stahl mit einem Durchmesser von 10 mm und Betondeckung mit 50 mm um ca. 115 mm durch. Um im Bauzustand respektive Endzustand eine möglichst gerade Decke zu erhalten, wird das Stahltrapezprofil (1) mit ca. B = 115 mm bombiert. Die Krümmung entspricht einem Biegeradius (R) von etwa 73.000 mm. Unter Verkehrslast liegt eine zulässige Verformung von ca. 70 mm vor.
Tabellarisch ist im Folgenden dargestellt, wie sich bei der Verwendung einer Blechdicke von 1,50 mm und einem flüssigen Beton mit 90 mm Aufbetondicke der Betongüte C35/45 bei Stahlwerkstoffen mit unterschiedlichen Streckgrenzen die Kennwerte auswirken.
Bezöge
Bezogene Durchbiegung
lichte Betonauf- Durchbiegung Durc bief
Streckgrenze Bfechdicke Betongüte Durchbiegung infolge
Weite dückyng im Bauzustand irtfolgi
im Bauzustand Verkehrslast
Verkehrs
Lw in m Rpo.i in N/mm* tH in mm h£ in cm s in cm L/x wt in cm L/x
5,33 .350 1,5 C35/45 9 241
6,40 550 1,5 C35/45 9 4,35 147 2,47 259
7,60 800 1,5 C35/45 9 8,56 89 5,04 151
8,19 960 1,5 C35/45 9 11,51 71 7
8,44 1050 1,5 C35/45 9 65
In Figur 4 kann zu jeder Streckgrenze zwischen 350 und 1050 N/mm2 die mögliche lichte Weite ermittelt werden. Die Durchbiegung im Bauzustand wird dann erfindungsgemäß durch die Bombierung des Stahltrapezprofils kompensiert.
Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel sowie auf die Ausführungen in der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind auch Stahltrapezprofile mit weiteren Geometrien anwendbar und bombierbar zur Kompensation der Durchbiegung im Bauzustand. Im Übrigen sind die Merkmale alle miteinander kombinierbar.
Claims
1. Stahltrapezprofil (1) aufweisend in Quererstreckung im Querschnitt wiederkehrende Obergurte (1.1) und Untergurte (1.2) für ein Verbund-Deckensystem, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahltrapezprofil (1) in seiner Längserstreckung bombiert ist, derart, dass der Grad der Bombierung (B) im Wesentlichen dem Maß der Durchbiegung insbesondere im Bauzustand entspricht, wobei das Stahltrapezprofil (1) eine lichte Weite (L1) > 6 m aufweist.
2. Stahltrapezprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahltrapezprofil (1) eine lichte Weite (L1) > 7 m, vorzugsweise > 8 m aufweist.
3. Stahltrapezprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahltrapezprofil (1), insbesondere vor dem Einbau, eine Krümmung mit einem Biegeradius (R) von mindestens 30.000 mm, insbesondere von mindestens 45.000 mm, vorzugsweise von mindestens 60.000 mm aufweist.
4. Stahltrapezprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahltrapezprofil (1), insbesondere vor dem Einbau, eine entlang seiner Längserstreckung variable Krümmung aufweist.
5. Stahltrapezprofil nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahltrapezprofil (1) im eingebauten, betonierten Zustand im Wesentlichen eben ist.
6. Stahltrapezprofil nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bombierung mittels Biegeverfahren, insbesondere Rundbiegeverfahren, insbesondere Zwei-, Drei- oder Vier-Rollen-Rundbiegen eingeformt wird.
7. Stahltrapezprofil nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahltrapezprofil (1) metallisch und/oder organisch beschichtet ist, vorzugsweise verzinkt ist.
8. Stahltrapezprofil nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahltrapezprofil (1) aus einem Stahlwerkstoff mit einer Streckgrenze von >
400 MPa, insbesondere von > 500 MPa, vorzugsweise von > 600 MPa, bevorzugt von > 700 MPa, weiter bevorzugt > 800 MPa besteht.
Stahltrapezprofil nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahltrapezprofil (1) eine Blechdicke von <= 2,5 mm, insbesondere von <= 2,0 mm, vorzugsweise von <= 1,8 mm, bevorzugt von <= 1,6 mm hat.
Verwendung eines Stahltrapezprofils nach einem der vorgenannten Ansprüche zur Herstellung von Deckensystemen, insbesondere in Geschoss- oder Parkhausbauten.
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