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Stah lverbunddecke
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Die Erfindung betrifft eine Stahlverbunddecke mit Stahlbeton-Deckenplatten
und einem an seinen Kreuzungspunkten auf Stützen aufgelagerten Trägerrost aus Stahlträgern,
die jeweils einen senkrechten Trägersteg und einen Unterzug bildende waagerechte
Trägerflansche aufweisen, die die Deckenplatten tragen.
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Derartige Stahlverbunddecken sind bekannt. Die den Trägerrost bildenden
Stahlträger sind dabei als Doppel-T-Träger ausgebildet. Die Profilhöhe der Stahlträger
wird in den meisten Fällen größer als die Deckenhöhe gewählt, so daß die Untergurte
der Stahlträger als Rippen an der Deckenunterseite vorstehen. Diese Bauweise kann
deshalb nicht verwendet werden, wenn infolge beschränkter Bauhöhe die Ausführung
als Flachdecke erforderlich ist.
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Der Anwendung von in der Decke angeordneten Stahlverbundträgern standen
bisher auch die Brandschutzbestimmungen im Wege, nach denen freiliegende, nicht
im Beton eingebettete Stahlprofilteile mit aufwendigen Mitteln geschützt werden
mußten, wodurch sich wieder eine Vergrößerung der Deckenhöhe ergibt.
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Wenn wegen der beschränkten Bauhöhe eine Flachdecke erforderlich war,
konnte bisher aus Gründen des Brandschutzes und aus statischen Gründen nur die Stahlbetonbauweise
angewendet werden. Dabei wird die Stahlbetondecke punktförmig auf Stützen ohne Kopfverstärkung
aufgelagert. Dadurch entsteht in der Decke im unmittelbaren Bereich der Stütze eine
Konzentrierung von Schnittkräften, die sich nachteilig auf die Bemessung auswirkt.
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Die hohen Schnittkräfte führen nämlich zu derart starken Bewehrungsanhäufungen,
daß in der Regel auf oft dringend benötigte Deckendurchbrüche im Stützenbereich
verzichtet werden muß und eine ausreichende Verdichtung des Betons behindert wird.
Um die Probleme im Bereich des Stützenkopfes zu mildern, werden häufig Dübelleisten
und ähnliche Konstruktionen zur Verstärkung der Flachdecken ausgeführt. Eine noch
bessere Verstärkungsmaßnahme im kritischen Stützenkopfbereich stellen Stahlkragen
bzw. Stahlpilze dar, die innerhalb der Decke versteckt werden. Alle diese Verstärkungsmaßnahmen
haben den Nachteil, daß Deckendurchbrüche im Stützenbereich nur in begrenztem Umfang
möglich sind und daß zwar die Probleme der Stahlbetonbauweise etwas entschärft werden,
aber die Vorzüge der Stahlverbundbauweise bisher nicht auf unterzuglose Flachdeckensysteme
übertragen werden konnten. (Aufsatz "Zum Tragverhalten, Konstruieren und Bemessen
von Flachdecken" von H.-P. Andrä, H. Baur und K. Stiglat, Zeitschrift Betons und
Stahlbetonbau", Hefte 10, 11 und 12/1984) Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Stahlverbunddecke der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die als Flachdecke
ausgeführt ist, ohne daß jedoch im Stützenbereich Verstärkungsmaßnahmen und/oder
Bewehrungs-
anhäufungen erforderlich sind und ohne daß zusätzliche
Brandschutzmaßnahmen erforderlich sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stahlträger
jeweils ein umgekehrt T-förmiges Profil aufweisen, daß am Trägersteg seitlich vorstehende
Dübel angesetzt sind, daß der Trägersteg allein für die Aufnahme des auftretenden
Biegemoments dimensioniert ist und daß auf den Untergurt Kopfbolzendübel aufgeschweißt
sind, deren Bolzenköpfe bis in den Druckbereich der Deckenplatte reichen.
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Der Trägersteg, der die gesamten auftretenden Belastungen aufnehmen
kann, liegt innerhalb der Decke und ist deshalb im Brandfall geschützt. Der Verbund
des Trägersteges mit den Deckenplatten wird durch die am Trägersteg seitlich angebrachten
Dübel erreicht, die vorzugsweise Kopfbolzendübel sind.
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Die Ränder der Deckenplatten stützen sich an den den Untergurt des
Stahlträgers bildenden horizontalen Flanschen ab, die an der Deckenunterseite liegen.
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Brandschutzmaßnahmen sind für den freiliegenden Untergurt nicht erforderlich,
da der Träger steg so dimensioniert ist, daß er auch bei einem Ausfall des Untergurtes
infolge von Hitzeeinwirkung allein ausreichend trägt. Die bis in den Druckbereich
der Deckenplatte reichenden, auf den Untergurt aufgeschweißten Kopfbolzendübel bewirken
im Brandfall, daß sich die Flansche des Untergurts nicht von der Deckenunterseite
abwölben und daß die Tragfunktion des Untergurts für die von den Plattenrändern
eingeleiteten senkrechten Kräfte erhalten bleibt. Auch wenn
der
Untergurt im Brandfall für eine Zugbeanspruchung ausfällt, bleibt er im geschützten
und noch kalten Druckbereich der Deckenplatten aufgehängt, so daß die Auflagerung
der Deckenplatten sichergestellt ist.
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Die auf den Unter gurt aufgeschweißten Kopfbolzendübel erhöhen die
Verbundwirkung zwischen dem Stahlträger und den Deckenplatten; außerdem vergrößern
sie die Dübelumrißlinie des Stahlträgers und verringern damit die Schubspannungen
in den Deckenplatten.
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In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Oberkante
des Trägerstegsim Abstand unter der Deckenoberseite liegt und daß mindestens eine
obere Bewehrungslage zwischen benachbarten Deckenplatten über der Oberkante des
Trägerstegs durchlaufend ausgeführt ist.
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Dadurch bilden die einzelnen Deckenplatten eine monolithische Flachdecke.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Trägersteg
Bohrungen auf, durch die benachbarte Deckenplatten verbindende Bewehrungsstäbe durchlaufen.
Diese durchlaufenden Bewehrungsstäbe bilden eine Plattenanschlußbewehrung.
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An den Kreuzungsstellen des Trägerrosts können die miteinander fluchtenden
Stahlträger durch stahlbaumäßige Kontinuitätslaschen miteinander verbunden werden.
Durch diese Maßnahme oder durch eine eingelegte obere Längsbewehrung oder durch
eine Schweißverbindung der benachbarten Profilstäbe können die den Trägerrost bildenden
Stahlträger durchlaufend ausgebildet werden, um im Kaltzustand und auch im Brandfall
einen benachbarten Feldquerschnitt zu entlasten, dessen Untergurt ausgefallen ist.
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Parallel und im Abstand zu dem Untergurt des Stahlträgers kann eine
untere Längsbewehrung in den Rändern der Deckenplatten angeordnet werden, die bei
einem Ausfall des Untergurts im Brandfall einen Teil der auftretenden Zugspannungen
aufnimmt und damit den Trägersteg unterstützt.
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An den Rändern der Deckenplatten kann eine Spaltbewehrung eingelegt
werden, die die durch die Dübelanordnung auf den Trägersteg auftretenden Spaltzugkräfte
in Dickenrichtung der Deckenplatten aufnimmt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Enden der Stahlträger in Nischen der Stützen aufgelagert sind. Hierzu sind
die Enden der Stahlträger vorzugsweise seitlich angeschrägt. Die Nischen 0 werden
durch im Grundriß kreuzförmig im Winkel von 45 zur Trägerrichtung angeordnete, mit
einer Stützenkopfplatte verbundenen Kreuzstegplatten gebildet.
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Die aus Stahl bestehenden Kreuzstegplatten übertragen die Stützenlasten
zwischen den übereinanderstehenden Stützen und bilden zugleich vier Nischen als
Auflager für die aus allen vier Richtungen ankommenden Stahlträger. Die Stahlträger
werden damit bereits im Montagezustand so fixiert, daß auf die im Stahlbau üblichen
Schraub- oder Schweißverbindungen vollständig verzichtet werden kann.
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0 Die um 45 gegenüber dem Trägerrost verdrehte Anordnung der Kreuzstegplatten
bewirkt eine gleichmäßige Verteilung der senkrechten Stützenlast und bietet gleichzeitig
die maximal mögliche Auflagerlänge für das Ende des Stahlträgers.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen im wesentlichen darin,
daß durch die konzentrierte, linienförmige Abtragung der Deckenlasten durch die
in der Decke angeordneten Stahlträger eine störende Bewehrungsanhäufung im Stützenbereich
vermieden wird; deshalb sind Deckendurchbrüche auch im Stützenbereich ohne Schwierigkeiten
möglich. Die einwandfreie Verdichtung des Betons wird nicht durch zu kleine Bewehrungsabstände
im Stützenbereich beeinträchtigt. Durch die zweiachsige Lastabtragung der Decken
werden die Stahlträger je nach Deckengeometrie gleichmäßig oder zumindest annähernd
gleichmäßig belastet.
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Auf einen Schutz der freiliegenden Untergurte der Stahlträger für
den Brandfall kann verzichtet werden1 wodurch die Wirtschaftlichkeit erhöht wird.
Ein wesentlicher Vorteil besteht außerdem darin, daß das bei den herkömmlichen Flachdecken
so gravierende Problem des Durchstanzens der Stütze durch die Decken entfällt, da
die Querkräfte problemlos von den entsprechend dimensionierten Trägerstegen aufgenommen
werden. Dadurch ist es möglich, die Stützenabmessungen kleiner zu halten.
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Die Stützen und die Stahlträger können in wirtschaftlicher Weise vorgefertigt
werden, wodurch auch kürzere Bautermine erreicht werden können. Die Deckenplatten
können in Verbundbauweise mit die Deckenunterfläche bildenden Profilblechen ausgeführt
werden, die ebenfalls vorgefertigt werden können.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:
Fig.
1 vereinfacht im Grundriß einen Ausschnitt aus einer Stahlverbunddecke, Fig. 2 einen
vergrößerten Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 in einem anderen Maßstab
einen horizontalen Schnitt durch eine Stütze im Kreuzungsbereich der auf gelagerten
Stahlträger ohne Deckenplatten und Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in
Fig. 3.
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Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Stahlverbunddecke 1 weist einen
orthogonalen Trägerrost 2 aus Stahlträgern 3 auf, zwischen denen Stahlbeton-Deckenplatten
4 angeordnet sind. Die Deckenplatten 4 können auch in Verbundbauweise mit die Deckenunterseite
bildenden Profilblechen ausgeführt sein. Wie in Fig. 1 angedeutet ist, sind die
Dekkenplatten 4 zweiachsig gespannt. Die Stahlträger 3 sind jeweils an ihren Enden
an Stützen 5 aufgelagert, die beispielsweise in Stahlbetonbauweise oder Stahlbauweise
ausgeführt sein können.
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Wie man aus Fig. 2 erkennt, bestehen die Stahlträger 3 jeweils aus
einem senkrechten Steg 6, an dessen Unterkante ein Unterzug 7 angeschweißt ist,
der einen waagrechten Trägerflansch 8 bildet. Der Stahlträger 3 hat somit ein umgekehrt
T-förmiges Profil. Die Ränder der Deckenplatten 4 werden von den Trägerflanschen
8 getragen. Die Oberkante des Trägerstegs 6 liegt im Abstand unter der Deckenoberseite.
Eine obere Bewehrungslage 9 ist zwischen den benachbarten Deckenplatten 4 über der
Oberkante des Trägerstegs 6 durchlaufend ausgeführt.
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Seitlich am Trägersteg 6 sind senkrecht dazu Dübel 10 angeschweißt,
die vorzugsweise als Kopfbolzendübel ausgeführt sind. Senkrecht auf den Trägerflanschen
8 sind Kopfbolzendübel 11 aufgeschweißt, deren Köpfe bis in den oberen Bereich der
Deckenplatten 4 ragen und somit in deren Druckzonen liegen.
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Die Kopfbolzendübel 10 und 11 stellen den Verbund des Stahlträgers
3 mit den Deckenplatten 4 her. Im Brandfall verhindern die Kopfbolzendübel 11, an
denen die Trägerflansche 8 aufgehängt sind, ein Abbiegen der Trägerflansche 8.
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Horizontale Bewehrungsstäbe 12 bilden eine Plattenanschlußbewehrung
der benachbarten Deckenplatten 4 und sind jeweils durch eine Bohrung 13 im Trägersteg
6 geführt. Eine je nach Belastung und Spannweite gegebenenfalls erforderliche Verstärkung
des Stahlträgers 3 für den Brandfall, bei dem der Untergurt 7 weitgehend ausfällt,
kann mit einer zusätzlichen Längsbewehrung 13 in den Rändern der Deckenplatten 4
erreicht werden. Die Bewehrungsstäbe der Längsbewehrung 13 sind zweckmäßigerweise
mit den Kopfbolzendübeln 11 verrödelt.
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Die obere Bewehrungslage 9 und eine untenliegende Feldbewehrung 14
nehmen die Zugkräfte in der Deckenplatte 4 auf, während eine Längsbewehrung 15 eine
Durchlaufwirkung für den Stahlträger 3 erzeugt. Die in die Deckenplatten 4 eingelegten
Bewehrungen können mindestens teilweise auch dadurch ersetzt werden, daß an der
Unterseite der Deckenplatten 4 (nicht dargestellte) Stahlprofilbleche in an sich
bekannter Weise als verlorene Schalung oder als Verbundbleche angeordnet werden.
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Die Figuren 3 und 4 zeigen an einem Ausführungsbeispiel den Anschluß
der Stahlträger 3 an den Stützen 5. Die Enden der Stahlträger 3 sind seitlich angeschrägt,
d.h.
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die Ecken der Trägerflansche 8 sind ausgeklinkt. Kreuz-0 förmig und
im Winkel von 45 zu den Trägerlängsrichtungen angeordnete Kreuzstegplatten 16 sind
mit einer unteren Stützenkopfplatte 17 und einer oberen Deckplatte 18 verschweißt
und bilden jeweils Nischen 19, in die die Enden der Stahlträger 3 ragen, die an
der Stützenkopfplatte 17 aufgelagert sind. Die Kopfplatte 18 kann beispielsweise
auch die Stützenfußplatte einer darüber angeordneten Stütze 15 sein, die mittels
(nicht dargestellter) Bolzen, die auf die Kreuzstegplatten 16 aufgeschweißt sind,
mit diesen verbunden sind.
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Die Stahlträger 3 sind so dimensioniert, daß bei einem Ausfall des
Untergurt 7 im Brandfall der Trägersteg 6 die gesamte antretende Last trägt. Im
Kaltzustand trägt der Untergurt 7 mit und kann in die Berechnung einbezogen werden.