DE20215502U1 - Stahl-Verbund-Konstruktion für Geschossdecken - Google Patents

Description

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DiPL.-&idiagr;&Ngr;&THgr;. F. W. MOLL · DiPL.-iNG. H. CH. BITTERICH ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

LAN DAU/PFALZ

08. 10.2002E/Mr.

DYWIDAG-Systems International GmbH, 85609 Aschheim

Stahl-Verbund-Konstruktion für Geschossdecken

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Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Stahl-Verbund-Konstruktion für Geschossdecken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Tendenz in der heutigen Bauausführung geht immer mehr dazu, möglichst viele Bauteile im Werk vorzufertigen und auf der Baustelle nur noch zu montieren. Zum einen können die Produktionsprozesse dabei besser überwacht und rationalisiert werden, zum anderen werden die Montagezeiten und -kosten auf der Baustelle dadurch stark reduziert. Bei mehrstöckigen Gebäuden haben sich weitgehend Rahmenkonstruktionen aus Stützen und horizontalen Riegeln durchgesetzt. Die Deckenscheiben bestehen üblicherweise aus vorgefertigten Deckenelementen aus Stahl- oder Spannbeton insbesondere 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 zu ersparen, haben sich vorgespannte Hohllochplatten mehr und mehr durchgesetzt. Sie erreichen einerseits höhere 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 Unterflanschen 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 Montagelastfall ausreicht. Daher müssen je nach Länge der Träger ein oder mehrere Montagestützen 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 Bewehrungseisen 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 oder über Bindebleche mit einem wannenförmig ausgebildeten Untergurtblech verbunden ist, welches in einem solchem Abstand zum Walzprofil angeordnet ist, dass zwischen Unterkante des Walzprofiles und Untergurtblech eine Betonschicht eingebracht werden kann. Das nach oben gekantete Untergurtblech dient wiederum als Auflager für die Betonfertigteilplatten im Montagezustand.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine wirtschaftliche Konstruktion für feuerbeständige Geschossdecken zu schaffen, bei welcher die Auflagerträger für Fertigteile mit großen Spannweiten ohne zusätzliche Montagestützen montiert werden können.

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 Spannlgieder, die im Innern des Kastens geführt sind, wird dem Kastenträger ein Vorspannmoment aufgeprägt, das dem Biegemoment aus äußeren Lasten entgegenwirkt, und eine Überhöhung entsprechend der sich einstellenden Verformung aus Eigengewicht der Konstruktion bewirkt.

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 zusätzlicher Bewehrung senkrecht zum Kastenträger, kann eine kontrollierte Durchlaufwirkung

der Deckenfelder über ein ganzes Geschoss mit gleichzeitiger Reduzierung der Feldmomente erzielt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen die

Fig. 1 bis 4 jeweils Querschnitte durch die verschiedenen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Stahl-Verbund-Konstruktion im Bereich des Auflagers,

Fig. 5 einen Längsschnitt eines Kastenträgers als Einfeldträger mit zugehöriger Spanngliedführung, die

Fig. 6 bis 8 jeweils einen Längsschnitt eines Kastenträgers als Durchlaufträger mit zugehöriger Spanngliedführung und die

Fig. 9 bis 11 jeweils teilweise geschnittene räumliche Darstellungen der Ausführungsformen gemäß den Fig. 2 bis 4 im Bereich eines Auflagers.

In den Fig. 1 bis 4 ist jeweils eine Auflagersituation einer Geschossdecke 1 der erfindungsgemäßen Stahl-Verbund-Konstruktion aus vorgefertigten Deckenelementen 2 und einem dazugehörigen Kastenträger 3 dargestellt. Der Kastenträger 3, dessen oberer Flansch 4 mit zwei nach innen geneigten Stegen 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 des auskragenden Teiles 6a des unteren Flansches 6 jeweils von der Spannweite der Deckenelemente 2 abhängig.

Im Innern des Kastenträgers sind Spannglieder 7 geführt. Diese können, wie in Fig. 5 dargestellt, als Spannlitzen, aber auch als Spannstäbe oder -drahte

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ausgeführt sein. 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, 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.

Auch die Deckenelemente 2 besitzen an ihren Oberseiten Ausnehmungen 14, um das Einlegen der Bewehrungselemente 15 sowie weiterer Bügel 16 zu ermöglichen. Gleichzeitig sind die Hohlräume der Deckenelemente 2, insbesondere bei Hohllochplatten durch speziell geformte Verschlüsse 13 gegen das Eindringen des flüssigen Betons 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 Verguss des Kastenträgers 3 und der Deckenelemente 2 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, geben die Fig. 6 bis 8 unterschiedliche statische Systeme des Kastenträgers wieder. Die Spannglieder 7 bestehen hier aus Spannlitzen und sind entsprechend dem Verlauf der Biegemomente aus ständiger Last und Verkehrslast im Innern des Trägers geführt und fixiert.

Fig. 6 zeigt einen Zweifeldträger, Fig. 7 einen Zweifeldträger mit Kragarm am rechten Auflager und Fig. 8 einen Dreifeldträger.

Die räumliche Darstellungen der verschiedenen Ausführungsformen in den Fig. 9 bis 11 zeigen jeweils den Auflagerbereich einer erfindungsgemäßen Stahl-Verbund-Konstruktion vor dem Einbringen des Betons. Anhand der Abbildungen werden die deutlich unterschiedlichen architektonischen Wirkungen sichtbar, die durch die verschiedenen Ausgestaltungen des unteren Flansches 6 erzielt werden.

Claims (8)

1. Stahl-Verbund-Konstruktion für Geschossdecken (1), gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

- als Auflager zur Montage von vorgefertigten Deckenelementen (2) aus Stahl- oder 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.