LU86878A1

LU86878A1 - FIREPROOF BANDAGE SUPPORT FOR STEEL CONCRETE CONSTRUCTION

Info

Publication number: LU86878A1
Application number: LU86878A
Authority: LU
Inventors: Schleich Jean-Baptiste
Original assignee: Arbed
Priority date: 1987-05-14
Filing date: 1987-05-14
Publication date: 1989-01-19
Also published as: AU603668B2; EP0290884B1; CA1302723C; AU1615688A; JPS63308131A; DE3874201D1; ATE80191T1; EP0290884A2; EP0290884A3

Abstract

Fireproof beam-column bond for reinforced concrete construction, in which the open chambers of the column profile (1, 20) are for the most part filled with concrete and the outer faces of the flanges are bare, i.e. not covered with concrete. The web and one flange of the beam (2) are bare; the other flange, supporting the concrete ceiling (8), is provided with dowels (9) which project into the ceiling. The beam (2) is fastened on both sides to fireproof columns (1) in such a way as to be tension- and compression-proof. The beam-column connection is advantageously produced by a tension strap (10) or a cover plate (12). <IMAGE>

Description

a φ GRAND-DUCHÉ de Luxembourg . -, Brevet N6 ' 'J -j / du . ...À Vv C/b · V'H'V (^1¾¾ Monsieur le Ministre gvpëjj de l’Économie et des Classes Moyennesa φ GRAND-DUCHÉ de Luxembourg. -, certification N6 '' Y-y / you. ... À Vv C / bV'H'V (^ 1¾¾ Monsieur le Ministre gvpëjj de l’Économie et des Classes Moyennes

Titre délivré......................................... · Service de la Propriété IntellectuelleTitre délivré ......................................... · Service de la Propriété Intellectuelle

LUXEMBOURGLUXEMBOURG

Xh.sr/(.Xh.sr/ (.

~ Demande de Brevet d’invention CZj.~ Demande de Brevet d'invention CZj.

I. Requête ARBED S.A. m “rÂvënïïë 3!ë ïa ......r"r“--2g30'“IÜXEMBöÜRÜ-------------------------------------------------------------- } représentée par Messieurs NEYEN René, ingénieur r2) LE ï T Z Paul, ingénieur dépose(nt) ce ....qmt.Qr.ze.....m.a.i.._.1.9..0..Q..._.q..ua..txe.-.v.ing±.r.s...e.p.t.......................................... (3) à .„ÀS...OO......heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg : 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant : .................................:........................................-.........-.....-............................................................................................................................................................................... (4)I. Requête ARBED S.A. m “rÂvënïïë 3! ë ïa ...... r" r “- 2g30 '“ IÜXEMBöÜRÜ --------------------------- -----------------------------------} représentée par Messieurs NEYEN René, engineer r2) LE ï TZ Paul, ingénieur dépose (nt) ce .... qmt.Qr.ze ..... may ._. 1.9..0..Q ..._. q..ua..txe .-. v.ing ± .rs..ept ......................................... (3) à . "ÀS ... OO ...... heures, au Ministère de l'Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg: 1. la présente requête pour l'obtention d'un brevet d'invention concernant: ... ..............................: ................... .....................-.........-.....-............ .................................................. .................................................. .................................................. ............. (4)

Feuerfester Verband Biegeträger-Stütze für den .......S.tab.lbe.tQnb.au...............................................................................................................................................................................................................Fireproof bandage support for the ....... S.tab.lbe.tQnb.au ........................... .................................................. .................................................. .................................................. ..............................

2. la délégation de pouvoir, datée de ....L.U.X.e.Itlb..Q.U.rg...................... le .1.4.....JM.L.....1S...8..Z______________ 3. la description en langue ..„.allemande..............................de l’invention en deux exemplaires; 4. ........„.!................planches de dessin, en deux exemplaires; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, 1e 14 mai.....19.8.7..............................................................................................................................’__________________________________ déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeur(s) est (sont) : ...............................--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- (5)2. la délégation de pouvoir, datée de .... LUXeItlb..QUrg ...................... le .1.4 ..... JM .L ..... 1S ... 8..Z ______________ 3. la description en langue .. ". Allemande ........................ ...... de l'invention en deux exemplaires; 4. ........ ".! ................ planches de dessin, en deux exemplaires; 5th la quittance des taxes versées au Bureau de l'Enregistrement à Luxembourg, 1e 14 may ..... 19.8.7 ....................... .................................................. .................................................. ...'__________________________________ déclare (nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l '(es) inventeur (s) est (sont): .................. .............------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ---- (5)

MousleurSCHLEICH Jean-Baptiste____________________________________________________ 3 rue Mathias Weistroiffer L 1 1898 KÔCKË LSCHEUE R .................1ΓΖ1Γ"__ΖΙ_1____ « revendique(nt) pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de (6)___________________________________________________________________________déposée(s) en (7)___________________________________________ le ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ (8) au nom de_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ (9) élit(élisent) pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg__________________ ARBED S.A.. A.C.. Case Postale 1802. L - 2950 LUXEMBOURG___________(io) sollicite(nt) la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes msméntionnéœ^-— avec ajournement de cette délivrance à_______________1..8.___________________mois. (11)MousleurSCHLEICH Jean-Baptiste ____________________________________________________ 3 rue Mathias Weistroiffer L 1 1898 KÔCKË LSCHEUE R ................. 1ΓΖ1Γ "__ ΖΙ_1 ____« revendique (nt) pour la susdite demande de brevet la priorité d'une (des) demande (s) de (6) ___________________________________________________________________________ déposée (s) en (7) ___________________________________________ le ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ (8) au nom de_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ (9) élit (élisent) pour lui (elle) et, son désigné Luxembourg__________________ ARBED SA.AC.Case Postale 1802. L - 2950 LUXEMBOURG ___________ (io) sollicite (nt) la délivrance d ' un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes msméntionnéœ ^ -— avec ajournement de cette délivrance à _______________ 1..8 .___________________ mois. (11)

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LE IT Z ImuI Π. Procès-verbal de DépôtLE IT Z ImuI Π. Procès-verbal de Dépôt

Lajprsdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l'Économie et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Intellectuelle à Luxembourg, en daté du :Lajprsdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l'Économie et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Intellectuelle à Luxembourg, en daté du:

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PatentanmeldungPatent application

Anmelder : ARBED S.A.Applicant: ARBED S.A.

Avenue de la Liberté L - 2930 LuxembourgAvenue de la Liberté L - 2930 Luxembourg

Feuerfester Verband Biegeträger-Stütze für den Stahlbetonbau.Fireproof bandage support for reinforced concrete construction.

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Die Erfindung betrifft einen feuerfesten Verband' Biegeträger-Stütze : für den Stahlbetonbau, bei dem die offenen Kammern des Stahl-Profils 5 grösstenteils mit Beton ausgefüllt sind und die Aussenflachen der Flansche freiliegen d.h. nicht mit Beton bedeckt sind.The invention relates to a fireproof bandage support: for reinforced concrete construction in which the open chambers of the steel profile 5 are largely filled with concrete and the outer surfaces of the flanges are exposed i.e. are not covered with concrete.

Stützen, welche auf den Flanschaussenseiten, d.h. ausserhalb der Profilumrisslinien keinen Beton aufweisen sind bspw. in der DE-PS 28 10 29 864 beschrieben. Der Kammerbeton wird durch auf die Innensteg seiten des Stahlprofils aufgeschweisste Verbundmittel kraftschlüssig mit diesem verbunden, um sowohl bei Raumtemperatur als auch bei Brandtemperatur ein Loslösen des Kammerbetons zu vermeiden. Stahlprofilquerschnitt, Betonquerschnitt und Bewehrungsstahlquerschnitt 15 tragen entsprechend ihrer Flächenanteile und ihrer temperaturabhän-gigen Festigkeiten anteilig mit. Im Brandfall erfolgt mit dem Temperaturanstieg eine fortwährende Lastumlagerung vom Stahlprofilquerschnitt auf den Stahlbetonquerschnitt vor allem bedingt durch die Entfestigung der Flansche, die den grössten Teil des Stahl-20 profils ausmachen.Supports which are on the flange outer sides, i.e. have no concrete outside the profile contour lines are described, for example, in DE-PS 28 10 29 864. The chamber concrete is non-positively connected to the inside of the steel profile by means of welded composite materials, in order to avoid detachment of the chamber concrete both at room temperature and at fire temperature. Steel profile cross-section, concrete cross-section and reinforcement steel cross-section 15 contribute in proportion to their surface areas and their temperature-dependent strengths. In the event of a fire, the temperature rises and the load is continuously shifted from the steel section to the reinforced concrete section, primarily due to the softening of the flanges, which make up the majority of the steel 20 profile.

Da die Bewehrung im Beton, was die im Brandfall im Profil entstehende Temperaturverteilung anbelangt, nicht optimal angeordnet ist, hat die Anmelderin in der LU 84 772 vorgeschlagen in dem Beton 25 wenigstens ein weiteres Profil anzuordnen, das mit dem Steg des Haupt-Profils verbunden ist, dessen Flanschenaussenseiten keine Betonüberdeckung aufweisen. Da ein Teil der Profile aus denen dièses Verbundprofil besteht in thermisch geschützten Zonen angebracht ist, ist eine hohe Tragfähigkeit unter Brandbeanspruchung gewährleistet.Since the reinforcement in the concrete is not optimally arranged with regard to the temperature distribution that arises in the profile in the event of fire, the applicant in LU 84 772 has proposed to arrange at least one further profile in the concrete 25 that is connected to the web of the main profile , the outer flanges of which have no concrete cover. Since some of the profiles that make up this composite profile are installed in thermally protected zones, a high load-bearing capacity is guaranteed under fire.

« - 2 -«- 2 -

Weiterhin wurde in dem Patent LU 85.753 eine Träger-Stütze-Verbin-dung vorgeschlagen, bei der am oberen Flansch des Trägers eine Zuglasche angeordnet ist und derart mit der Stütze und dem Träger verbunden ist, dass Zuglasche, Träger- und Stützen-Steg sich im 5 wesentlichen in derselben Ebene befinden und, dass am Stützenflansch eine Auflegeplatte festgeschweisst ist, welche eine Breite besitzt, die etwa der Breite des Stüzenflansches, auf dem sie festgeschweisst ist, entspricht. In diesem Fall ist der Momentverlauf im Träger günstig und wird teilweise abgebaut und auf die Stütze übertragen. 10 Durch die erzielte Rahmenwirkung können seitliche (horizontale) Kräfte aufgefangen werden und es besteht die Möglichkeit auf andere Stabilisierungselemente, wie Fachwerk oder Stahlbetonker, zu verzichten.Furthermore, in the patent LU 85.753 a girder-support connection was proposed, in which a pull tab is arranged on the upper flange of the girder and is connected to the support and the girder in such a way that the pull tab, girder and support web are in the 5 are essentially in the same plane and that a support plate is welded to the support flange, which has a width which corresponds approximately to the width of the support flange on which it is welded. In this case, the moment course in the beam is favorable and is partially reduced and transferred to the support. 10 Due to the frame effect achieved, lateral (horizontal) forces can be absorbed and there is the option of dispensing with other stabilizing elements, such as trusses or reinforced concrete.

15 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen feuerfesten Verband Biegeträger-Stütze zu schaffen, welcher kostengünstig ist.15 The invention has for its object to provide a fire-resistant bandage support, which is inexpensive.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 20 wiedergegeben.This object is achieved by the invention characterized in claim 1. Advantageous refinements are given in the subclaims 20.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass aufwendige Arbeiten, wie die Verdübelung und Einbetonierung des Trägersteges entfallen. Der freiliegende Träger ist von esthetischem Wert und bietet 25 zahlreiche Befestigungsmöglichkeiten.The advantages of the invention are that time-consuming work, such as dowelling and concreting the support web, is eliminated. The exposed support is of esthetic value and offers 25 numerous attachment options.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: 30 - die Figur 1 eine Seitenansicht auf einen erfindungsgemässenThe invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. FIG. 30 shows FIG. 1 a side view of one according to the invention

Biegeträger-Stütze Verband.Bending beam support bandage.

- die Figur 2 eine perspektivische Sicht auf den erfindungsgemässen Stahlbetonbau.- Figure 2 is a perspective view of the reinforced concrete construction according to the invention.

35 Im Rahmen von Versuchen durch Brandsimulation wurde festgestellt, dass es sich erübrigt, den Träger mit Bewehrungsstahl und Beton zu versehen, sofern man die weiter unten angegebenen Massnahmen «· - 3 - berücksichtigt. Dies ist äusserst überraschend und die Fachwelt war bis dato davon überzeugt, dass ohne einen minimalen Schutz des Stahlprofils, wie Bewehrung und Ausfüllung der offenen Kammern mit Beton, keinesfalls eine ausreichende Feuerfestigkeit erzielt werden 5 könne. Natürlich ist es seit jeher bekannt, praktisch ungeschützte Profile, sei es als Stützen oder als Träger, einzusetzen. Doch wurde bei diesen Konstruktionen teils nicht an Feuerfestigkeit gedacht, teils war keine nennenswerte Feuerfestigkeit erfordert; selbstverständlich stehen heutzutage dem Einsatz derartiger Konstruktionen 10 strenge Vorschriften entgegen.35 In the course of tests using fire simulation, it was found that it is not necessary to provide the girder with reinforcing steel and concrete, provided that the measures specified below are taken into account. This is extremely surprising and, up to now, experts were convinced that without minimal protection of the steel profile, such as reinforcement and filling of the open chambers with concrete, sufficient fire resistance could never be achieved 5. Of course, it has always been known to use practically unprotected profiles, be it as supports or as supports. However, fire resistance was sometimes not considered in these constructions, and fire resistance was not required in some cases; Of course, today there are 10 strict regulations against the use of such constructions.

Um eine ausreichende Feuerfestigkeit zu erzielen, müssen zumindest zwei Massnahmen getroffen werden: 15 a. Am oberen Flansch des Biegeträgers müssen Dübel, Winkeleisen oder sonstiges Betoneisen festgeschweisst sein, welche einen Verbund Träger-Deckenbeton hersteilen.. Wichtig ist, dass ein guter thermischer Uebergang vom freiliegenden Stahl des Trägers in den Deckenbeton sichergestellt wird. Das Betoneisen sollte 20 etwas- stärker dimensioniert sein. Dies erfordert zwar etwas mehr _______In order to achieve sufficient fire resistance, at least two measures must be taken: 15 a. Dowels, angle irons or other concrete iron must be welded to the upper flange of the bending beam, which produce a composite beam-ceiling concrete. It is important that a good thermal transition from the exposed steel of the beam into the ceiling concrete is ensured. The concrete iron should be 20 slightly larger. Although this requires a little more _______

Material-, nicht aber mehr Arbeitsaufwand. Der Hitzefluss vom Träger in den Beton verzögert im Feuerfall das Aufheizen des Trägers. Zusätzlich erfolgt mit dem Temperaturanstieg, d.h. mit der Entfestigung des freiliegenden Stahlprofils, eine fortwäh-25 rende Lastumlagerung vom Stahlprofil auf den bewehrten Deckenbeton. Diese beiden Vorgänge bewirken die benötigte minimale Verzögerung (90 Minuten) des Einsturzes des Gebäudes bei einem Brand.Material, but not more work. The flow of heat from the beam into the concrete delays the heating of the beam in the event of a fire. In addition, as the temperature rises, i.e. with the softening of the exposed steel profile, a continuous load transfer from the steel profile to the reinforced ceiling concrete. These two processes result in the required minimal delay (90 minutes) of the building collapsing in the event of a fire.

30 b. Der Biegeträger muss beidseitig biegesteif an feuerfesten Stützen befestigt sein, d. h. die Verbindung muss auf Zug und Druck beanspruchbar sein. Eine derartige Verbindung ist bspw. in obiger LU 85 753 geoffenbart. Im kalten Zustand wird hierdurch der Biegeträger weniger, die Stütze aber stärker belastet. Im 35 warmen Zustand ensteht eine verstärkte Verlagerung der Belastung vom Träger auf die Stütze, insbesondere durch das Entstehen von zusätzlichen Zugkräften. Es wird natürlich empfohlen, den Zugbe- - 4 - « \ * reich über dem Trägerflansch geschützt anzuordnen, d.h. im Beton der Decke einzubetten; die Stütze soll eine ausgezeichnete Feuerfestigkeit aufweisen und, verglichen zu bekannten Konstruktionen, etwa 10% überdimensioniert sein.30 b. The bending beam must be rigidly attached to refractory supports on both sides, i. H. the connection must be able to withstand tension and pressure. Such a connection is disclosed, for example, in LU 85 753 above. In the cold state, the bending beam is less stressed, but the support is more heavily loaded. In the warm state, there is an increased shift of the load from the carrier to the support, in particular due to the creation of additional tensile forces. It is, of course, recommended to arrange the pulling area in a protected manner above the support flange, i.e. to embed in the concrete of the ceiling; the support is said to have excellent fire resistance and, compared to known constructions, is about 10% oversized.

55

Auf Figur 1 ist eine Stütze 1 dargestellt, an die ein Biegeträger 2 angeschlossen ist. Die Stütze wurden gemäss den in der DE-PS 28 29 864 beschriebenen Massnahmen hergestellt und besteht im wesentlichen aus einem Stahlprofil, Kammerbeton und Bewehrungseisen 10 wobei diese am Steg 6 des Stahlprofils befestigt sind. Um den Verbund Träger-Kammerbeton zu verbessern, wurden zusätzlich Dübel 7 am Trägersteg 6 angeschweisst. Die Haftung des Deckenbetons 8 wird durch am oberen Flansch des Biegeträgers 2 angeordnete Dübel 9 gewährleistet. Weiterhin ist auf Figur 1 eine den Biegeträger-15 Stützenanschluss herbeiführende, im Deckenbeton eingebettete Zuglasche 10 sowie eine Auflegeplatte 11 zu sehen. Die Zuglasche 10 wird vorteilhafterweise werksseitig an den Biegeträgerflansch angeschweisst und bei der Montage über eine K-Schweissnaht mit der Stütze verbunden. Eine derartige biegesteife Verbindung wurde in der 20 oben erwähnten LU 85 753 beschrieben.In Figure 1, a support 1 is shown, to which a bending beam 2 is connected. The support was produced in accordance with the measures described in DE-PS 28 29 864 and consists essentially of a steel profile, chamber concrete and reinforcing iron 10, these being fastened to the web 6 of the steel profile. To improve the bond between the beam and the concrete, dowels 7 were additionally welded onto the beam 6. The adhesion of the ceiling concrete 8 is ensured by dowels 9 arranged on the upper flange of the flexible beam 2. Furthermore, FIG. 1 shows a pull tab 10, which brings about the bending beam 15 column connection and is embedded in the ceiling concrete, and a support plate 11. The pull tab 10 is advantageously welded to the flexible beam flange at the factory and connected to the support via a K-weld seam during assembly. Such a rigid connection has been described in the above-mentioned LU 85 753.

Auf Figur 2 ist eine perspektivische Sicht einer erfindungsgemässen Stahlbetonkonstruktion zu erkennen. Die Stütze 20 wurde gemäss den in der LU 86 063 beschriebenen Massnahmen gefertigt und besteht aus 25 einem Profil mit hohem Steg, an dem beidseitig ein Profil mit niedrigem Steg angeschweisst ist. Auf dem freiliegenden oberen Flansch des Trägers 2 sind die daran geschweissten, in die Betondecke 8 ragenden Dübel 9 zu erkennen.A perspective view of a reinforced concrete construction according to the invention can be seen in FIG. The support 20 was manufactured in accordance with the measures described in LU 86 063 and consists of 25 a profile with a high web, to which a profile with a low web is welded on both sides. The welded dowels 9 projecting into the concrete ceiling 8 can be seen on the exposed upper flange of the beam 2.

Claims

1.Fireproof bandage support for reinforced concrete construction in which the open chambers of the support profile (6.20) are mostly filled with 5 concrete and the outer surfaces of the support flanges are exposed i.e. are not covered with concrete, characterized in that the web and the one flange of the bending beam (2) are exposed, that the other flange supporting the concrete ceiling (8) is provided with concrete iron, which is incorporated in the

10 Ceiling protrudes and that the bending beam (2) is fastened to fire-protected supports (6) on both sides in a tensile and compressive manner.

2. Fireproof dressing according to claim 1, characterized in that the concrete iron consists of dowels (9). 15

3. Fireproof dressing according to claim 1, characterized in that the concrete iron consists of angle iron.

4. Refractory dressing according to one of claims 1-3, characterized in that the concrete iron on the bending beam. (2) is welded on.

5. Refractory dressing according to claim 1, characterized in that the bending beam support connection is made by a pull tab (10) 25. - ·

6. Fireproof dressing according to claim 1, characterized in that the pull tab (10) is provided towards the support with a head plate and the connection of this head plate with the

30 support flange is made by screws.