DE69325460T2

DE69325460T2 - Bridge structure in composite construction consisting of steel girders and a carriageway slab supported by them made of steel box profiles and concrete

Info

Publication number: DE69325460T2
Application number: DE69325460T
Authority: DE
Inventors: Anders Granstroem; Nils-Gustav Svensson
Original assignee: SVENSSON NILS GUSTAV
Current assignee: SVENSSON NILS GUSTAV
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1993-10-26
Publication date: 2000-05-04
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: DK0666940T3; NO951564D0; FI109715B; DE69325460D1; EP0666940B1; EP0666940A1; WO1994010385A1; NO305445B1; ATE181579T1; SE9203192L; FI952002L; FI952002A0; SE9203192D0; NO951564L; SE501583C2

Abstract

This invention is a new method to achieve composite action between girders (3) and a concrete slab (1), as well as within the slab itself. The load transmission within the slab (1) is improved by the invention in the following way. The inferior capacity of the concrete to carry transverse forces is repaired by the composite load carrying capacity of the profile's edge flanges (9), upwards inclined top flanges (10) and upwards extended top parts (11). Due to this fact the slab may be made thinner than usual. Shear forces between steel (2) and concrete (17) are effectively transmitted by mechanical contact between the vertical edges (16) of the cuts (12) and the reinforcing bars (13). Due to the fact that the bottom flange of the case profile (8) is capable of resisting the entire tensile force in the cross section, maximum moment carrying capacity is obtained, whereupon main reinforcement may be omitted.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Konstruktion, einen gegenseitigen Verbund zwischen Stahlträgern und Betonfahrbahn sowie innerhalb der Betonfahrbahn zu erzielen. Die Erfindung kann für Brücken für Auto-, Eisenbahn-, Fahrrad- und Fußgängerverkehr u. ähnliches zur Anwendung kommen.The present invention relates to a structure for achieving a mutual connection between steel beams and concrete roadway as well as within the concrete roadway. The invention can be used for bridges for car, rail, bicycle and pedestrian traffic and the like.

Technical part

(0002) Gewöhnlich ist eine Brücke, ob klein, mittelgroß oder groß, aus zwei parallelen Hauptträgern aus Stahl oder Beton konstruiert, die sich von Brückenende zu Brückenende, direkt oder via eine Anzahl von Zwischenstützen erstrecken. Die Träger tragen eine Brückenfahrbahn für den infragestehenden Verkehr, wobei die durch diesen entstehende Belastung via Träger und Brückenstützen auf den Boden übertragen wird. Die Brückenfahrbahn, verbunden mit den Brückenträgern, besteht aus einer Konstruktion aus Holz, Stahl oder Beton oder einer Kombination dieser Materialien. Meist hat die Fahrbahn eine asphaltierte oder mit Beton belegte Deckenschicht. Eine Brückenfahrbahn aus Beton wird im allgemeinen auf einer Gußform, die sich direkt auf den Hauptträger stützt, gefertigt. Diese wird entweder im voraus oder vor Ort hergestellt. Im allgemeinen verwendet man für kleine und mittlere Brücken die traditionelle Herstellungsweise, während vorgefertigte Formen für große Brücken verwandt werden. Entweder kann diese Gußform sich über die ganze Brücke erstrecken oder für jeden neuen Abschnitt der Brückenfahrbahn erstellt werden. In diesem Zusammenhang können geeignete verankerungsorgane gleichzeitig eingegossen werden. Vor jedem Guß muß Bewehrungseisen sorgfältig an der unteren und oberen Kante der Gußform und rum um die auf den Trägern festgeschweißten Bolzen befestigt werden. Die Betonfahrbahn kann dabei Verbundskräfte aufnehmen, die sich auf die Brückenträger übertragen. Diese Methode der Überführung von Verbundskräften zwischen Brückenfahrbahn und Brückenträgern resultiert darin, daß die Arbeitsmomente teuer, zeitraubend und gefahrvoll sind.(0002) Usually a bridge, whether small, medium or large, is constructed of two parallel main beams of steel or concrete extending from bridge end to bridge end, directly or via a number of intermediate supports. The beams support a bridge deck for the traffic in question, the loads resulting from this being transferred to the ground via beams and bridge supports. The bridge deck, connected to the bridge beams, consists of a structure of wood, steel or concrete or a combination of these materials. Usually the deck has an asphalt or concrete surface layer. A concrete bridge deck is generally constructed on a mold that rests directly on the main beam. This is either made in advance or on site. In general, the traditional method of construction is used for small and medium bridges, while prefabricated molds are used for large bridges. This mold can either extend over the entire bridge or be created for each new section of the bridge deck. In this context, suitable anchoring elements can be cast in at the same time. Before each casting, reinforcing iron must be carefully attached to the lower and upper edges of the mold and around the bolts welded to the girders. The concrete deck can then absorb composite forces that are transferred to the bridge girders. This method of transferring composite forces between the bridge deck and the bridge girders results in the labor being expensive, time-consuming and dangerous.

Known technology

(0003) Die allgemein bekannteste Art und Weise, Schubkräfte zu übertragen und einen Verbund zwischen Brückenfahrbahn und Brückenträgern zu erzielen, ist die, ein schubaufnehmendes Element in der planen Oberseite der Brückenträger festzuschweißen, festzuschrauben oder fest einzuschieben, das entweder aus Stahl oder Beton sein kann. Im Anschluß an diese schubaufnehmenden Elemente, die entweder Schweißbolzen, Gewindebolzen, Stahlösen oder andere ebenbürtige Verankerungselemente (siehe Fig. 1), sein können, werden Bewehrungseisen montiert, die Betonrisse infolge der hochgradig konzentrierten Kräfte der schubaufnehmenden Elemente verhindern sollen. Außerdem wird Bewehrung angewandt, um die Schubkräfte der schubaufnehmenden Elemente auf die Brückenfahrbahn aus Beton zu verteilen. Die erforderliche Bewehrung erhöht natürlich die Kosten, die möglichst in Grenzen gehalten werden sollten. Auch die Arbeit mit Aufschweißen und Kontrolle der Schubelemente ist zeitraubend und teuer und muß aus qualitätsmäßigen Gründen unter Dach ausgeführt werden. Bei Fortbewegung der Formausrüstung und bei Formgebung sowie beim Guß der Brückenfahrbahn am Arbeitsplatz, stören die vielen Schubelemente oft, was Zeitverluste und Kosten verursacht. Die Anwendung von Schweißbolzen bei hoher Ermüdungsbelastung wird meist aufgrund der sehr konzentrierten Kräfte im Beton nicht akzeptiert.(0003) The most common way of transmitting shear forces and achieving a bond between the bridge deck and the bridge girders is to weld, bolt or push in a shear-bearing element, which can be made of either steel or concrete, into the flat top of the bridge girders. Following these shear-bearing elements, which can be either welded bolts, threaded bolts, steel eyelets or other equivalent anchoring elements (see Fig. 1), reinforcing bars are installed to prevent concrete cracking as a result of the highly concentrated forces of the shear-bearing elements. Reinforcement is also used to distribute the shear forces of the shear-bearing elements to the concrete bridge deck. The reinforcement required obviously increases costs, which should be kept to a minimum. The work of welding and checking the shear elements is also time-consuming and expensive and must be carried out under cover for quality reasons. When moving the mold equipment and during molding, as well as when casting the bridge deck at the workplace, the many shear elements often cause interference, which causes time losses and costs. The use of welding studs under high fatigue loads is usually not accepted due to the very concentrated forces in the concrete.

(0004) Die herkömmliche Weise, Tragfähigkeit von Hauptträger zu Hauptträger zu erzielen besteht darin, mit den in die Brückenfahrbahn aus Beton eingegossenen Bewehrungseisen die Zugkräfte von Momenten auszugleichen. In der Regel ist die Fahrbahn zu dünn, um Schubbewehrung anwenden zu können. Um Schubkräfte von Raddruck und anderen Lasten aufnehmen zu können, muß die Fahrbahn deshalb unnötig grob sein. Eine Alternative zur Aufnahme von Zugkräften von Momenten ist die Ausnutzung verbliebener Formen aus korrugiertem Stahlblech, ausgehend davon, daß diese mit Ein- oder Ausbuchtungen im Blech in die Unterseite des Betons einhaken.(0004) The traditional way of achieving load-bearing capacity from main girder to main girder is to compensate for the tensile forces of moments with the reinforcing bars cast into the concrete bridge deck. As a rule, the deck is too thin to be able to use shear reinforcement. In order to be able to absorb shear forces from wheel pressure and other loads, the deck must therefore be unnecessarily coarse. An alternative to absorbing tensile forces of moments is to use remaining forms made of corrugated steel sheet, assuming that these hook into the underside of the concrete with indentations or recesses in the sheet.

Diese Methode wird meist nicht gutgeheißen und nie für Straßenbrücken gebraucht.This method is generally not approved and is never used for road bridges.

(0005) Eine der gewöhnlichen Bauweisen für Trägerbrücken ist die Konstruktion der Brückenfahrbahn mit einer Bewehrung, die diese starr in massiven Betonträgern verankert. Eine andere gewöhnliche Bauweise ist die Benutzung von Stahlträgern, z. B. 1-Trägern, wo die Oberflansche mit einem darunterliegenden flexiblen Stehblech verbunden ist. Die erstgenannte Bauweise ist kompliziert und verbunden mit hohen Kosten. Im anderen Fall führt sie zu großen Temperaturschwankungen bei wechselnden Wetterverhältnissen und fordert Absteifungen sowie besondere Vorsicht bei der Montage.(0005) One of the common designs for girder bridges is to construct the deck with reinforcement that anchors it rigidly in solid concrete beams. Another common design is to use steel girders, e.g. single girders, where the top flange is connected to a flexible sheet underneath. The first design is complicated and expensive. The other leads to large temperature fluctuations in changing weather conditions and requires bracing and special care during assembly.

Purpose of the invention and its main features

(0006) Zweck der Erfindung ist eine Gesamtlösung der oben beschriebenen Probleme. Die Erfindung stellt eine neue Art und Weise der Kombination von aus anderen Anwendungsbereichen bekannten Konstruktionselementen mit völlig neu konstruierten Elementen dar, um sowohl die Kraftübertragung zwischen Trägem und Fahrbahnplatte als auch die Kraftübertragung innerhalb der Fahrbahnplatte effektiv zu meistern. Die Erfindung ermöglicht Schnelligkeit, Wirtschaftlichkeit und Sicherheit in der Arbeitsausführung.(0006) The purpose of the invention is a complete solution to the problems described above. The invention represents a new way of combining construction elements known from other areas of application with completely newly designed elements in order to effectively master both the force transmission between the supports and the roadway slab and the force transmission within the roadway slab. The invention enables speed, economy and safety in the execution of the work.

(0007) Der Verbund zwischen Träger und Fahrbahnplatte wird in dieser Konstruktion nicht mit Schweißbolzen, Gitterbewehrung und Schubbewehrung sichergestellt. Statt dessen geschieht dies mit einem besonderen Typ von Schraubverbänden, die zunächst die Schubkräfte von den Trägem auf die auf diesen plazierten Stahlkassetten übertragen, die sich von Träger zu Träger erstrecken und außerdem außerhalb derselben ein Kragstück haben. Darauf können die Stahlkassetten die Schubkräfte in größerem Ausmaß über den Beton verteilen, dank ihrer großen Starre in Höhe der Fahrbahnplatte. Für den Schubverband zwischen Kassette und Träger wird ein eingepresster Spezialbolzen mit erhärteter Spitze verwandt. Zusammen mit einem Distanzblech, das gleichzeitig ein verbleibendes Mall für die Schraubengruppe, alternativ andere Abstandselemente, ist, wird eine äußerst hohe Ermüdungsfestigkeit des Verbands erreicht, der sich deshalb gut für die Übertragung von Ermüdungslasten eignet. Die Ausformung der Stahlkassette erfolgte mit einer in der Hauptsache planen Unterflansche, Kantflanschen gehen von beiden Seiten der Unterflansche nahezu im rechten Winkel aufwärts und nach innen oder vertikal aufwärts, dann Oberflanschen, die sich schräg nach innen und aufwärts und vorzugsweise symmetrisch strecken, und die von sich nach oben streckenden Teilen mit nach oben geöffneten Aussparungen für Bewehrungseisen abgeschlossen werden. Die schräg nach innen und aufwärts gerichteten Flanschen sind eine Unterstützen für die Montagegestell, die für die Bohrung durch sowohl Kassette als auch Trägerflansche verwendet wird. Die plane Unterflansche ermöglicht die Montage der erforderlichen Anzahl von Spezialschrauben. Die Form der Kassette und das Faktum, daß diese mit einem besonderen Werkzeug an die angrenzende Kassette gepresst wird, hat zur Folge, daß die Druckkraft von Kassette zu Kassette übertragen wird und weiter, daß Kräfte von den unteren Ecken der Kassette in Form eines multiaxialen Drucks auf den Beton übertragen werden. Der Spalt zwischen der Unterseite der Kassette und dem Träger kann mit Leim oder Fugenmasse in Strangform oder Oberflächenbelag abgedichtet werden.(0007) The connection between the beam and the deck slab is not ensured in this construction with welded bolts, mesh reinforcement and shear reinforcement. Instead, this is done with a special type of screw connections, which initially transfer the shear forces from the beams to the steel cassettes placed on them, which extend from beam to beam and also have a cantilever outside them. The steel cassettes can then distribute the shear forces to a greater extent over the concrete, thanks to their great rigidity at the level of the deck slab. A pressed-in special bolt with a hardened tip is used for the shear connection between the cassette and the beam. Together with a spacer plate, which at the same time provides a remaining space for the screw group, alternatively other spacers, an extremely high fatigue strength of the bracing is achieved, which is therefore well suited to the transfer of fatigue loads. The steel cassette was formed with a mainly flat bottom flange, edge flanges extending from both sides of the bottom flanges almost at right angles upwards and inwards or vertically upwards, then top flanges extending obliquely inwards and upwards and preferably symmetrically, and which are terminated by upwardly extending parts with upwardly opening recesses for reinforcing bars. The obliquely inwards and upwards facing flanges are a support for the mounting frame used for drilling through both the cassette and the beam flanges. The flat bottom flanges enable the required number of special bolts to be fitted. The shape of the cassette and the fact that it is pressed against the adjacent cassette with a special tool means that the compressive force is transferred from cassette to cassette and further that forces are transferred from the lower corners of the cassette to the concrete in the form of a multiaxial pressure. The gap between the bottom of the cassette and the support can be sealed with glue or joint compound in the form of a strip or surface coating.

(0008) Die Kraftübertragung innerhalb der Fahrbahnplatte wird durch die Erfindung wie folgt verbessert: Die mangelhafte Fähigkeit von Beton, Querkräfte aufzunehmen, wird durch die gesammelte Tragfähigkeit der Kantflanschen, schräg aufwärts gerichtete Oberflanschen und aufwärts gerichtete abschließende Teile ersetzt. Aufgrund dessen kann die Fahrbahn dünner als normalerweise konstruiert werden. Verbundskräfte zwischen Stahl und Beton werden effektiv durch mechanisches Anliegen zwischen den vertikalen Kanten der Aussparungen und den Bewehrungseisen übertragen. Aufgrund der senkrecht gestreckten Form der Kassetten werden die Kräfte in der Nähe des Niveaus übertragen, wo die Druckkraft im Beton liegen. Die Materialstärke der Kassette ist so groß, daß sämtliche Zugbewehrung in der unteren Kante der Platte in Querrichtung der Brücke, durch die Unterflansche der Kassette ersetzt wird. Durch die Fähigkeit der Unterflansche der Kassette die gesamte Zugkraft im Querschnitt aufzunehmen, wird eine maximale Fähigkeit zur Momentaufnahme erzielt. Auch bei Momenten mit umgekehrten Vorzeichen wird eine Fähigkeit zur maximalen Momentaufnahme erreicht, weil allein die Unterflansche der Kassette die Druckkraft des Moments aufzunehmen vermag. Die nach innen und aufwärts gerichteten Flanschen zusammen mit der reduzierten Bewehrungsmenge, machen einen sichereren Betonguß möglich und erhöhen die Qualität der Fahrbahnplatte. Die Möglichkeit der Fahrbahnplatte, hohe konzentrierte Punktlasten aufzunehmen, erhöht sich dank der besonders guten Fähigkeit, bei einer gegebenen Plattenstärke sowohl Momente als auch Querkräfte aufnehmen zu können.(0008) The force transmission within the deck slab is improved by the invention as follows: The poor ability of concrete to absorb transverse forces is replaced by the combined load-bearing capacity of the edge flanges, obliquely upwardly directed upper flanges and upwardly directed closing parts. Due to this, the deck can be constructed thinner than usual. Bond forces between steel and concrete are effectively transmitted by mechanical contact between the vertical edges of the recesses and the reinforcing bars. Due to the vertically elongated shape of the cassettes, the forces are transmitted near the level where the compressive force lies in the concrete. The material thickness of the cassette is so great that all tensile reinforcement in the lower edge of the slab in the transverse direction of the bridge is replaced by the lower flanges of the cassette. Due to the ability of the lower flanges of the cassette to absorb the entire tensile force in the cross section, a maximum Ability to absorb moments is achieved. Even with moments of opposite sign, the ability to absorb maximum moments is achieved because only the lower flange of the cassette is able to absorb the compressive force of the moment. The inward and upward facing flanges, together with the reduced amount of reinforcement, make it possible to cast concrete more safely and increase the quality of the deck slab. The ability of the deck slab to absorb high concentrated point loads is increased thanks to the particularly good ability to absorb both moments and shear forces for a given slab thickness.

(0009) SE, A, 468,484 zeigt ebenfalls eine Brückenkonstruktion, bestehend aus Stahlträgern, plaziert auf zwei oder mehreren Stützen. Auf ihnen liegt ein Deck aus Stahlkassetten in die und um die Beton gegossen wird, um eine Fahrbahnplatte zu fertigen.(0009) SE, A, 468,484 also shows a bridge structure consisting of steel girders placed on two or more supports. On top of these lies a deck of steel cassettes into and around which concrete is poured to produce a deck slab.

(0010) Die Konstruktion ist in einer Weise ausgeformt, daß nur begrenzter gegenseitiger Verbund zwischen den Stahlträgern und der Betonfahrbahn erreicht wird, so wie bremsende und beschleunigende Kräfte durch schubaufnehmende Elemente von der Betonfahrbahn auf die Träger übertragen werden können.(0010) The structure is designed in such a way that only limited mutual connection between the steel beams and the concrete roadway is achieved, just as braking and accelerating forces can be transferred from the concrete roadway to the beams by shear-absorbing elements.

(0011) Im Querschnitt besteht jede Kassette aus Stahl und ist mit einer zentralen Oberflansche versehen, verbunden durch schräge Stehbleche, um Unterflanschen mit Kantflanschen zu umgeben, die sich nahezu im rechten Winkel aufwärts strecken. Die Kantflanschen erstrecken sich dann horizontal in derselben Richtung und aufwärts, dadurch Oberflanschen ergebend, die abgeschlossen werden von vertikal aufwärts gerichteten Teilen mit nach oben hin offenen Aussparungen für Bewehrungseisen.(0011) In cross-section, each cassette is made of steel and is provided with a central top flange connected by inclined stay plates to surround bottom flanges with edge flanges extending upwards almost at right angles. The edge flanges then extend horizontally in the same direction and upwards, thereby giving top flanges which are terminated by vertically upwardly directed parts with upwardly open recesses for reinforcing bars.

(0012) Das zitierte Dokument unterscheidet sich in der Hauptsache darin von der Erfindung, daß hier ein Verbund zwischen den Stahlträgern und der Betonfahrbahn erzielt wird - während in dem zitierten Dokument nur wenig Platz für Schubverbindungen an der Unterflansche verbleibt, was einen perfekten Verbund unmöglich macht. In der Erfindung haben außerdem die Stahlkassetten eine größere Tiefe und die nach innen und aufwärts gerichteten Oberflanschen sind in der Nähe des Betonniveaus plaziert, wo die Betondruckresultanten liegen.(0012) The cited document differs from the invention in that here a bond is achieved between the steel beams and the concrete roadway - whereas in the cited document there is only little space for shear connections on the lower flanges, which makes a perfect bond impossible. In the invention, the Steel cassettes have a greater depth and the inward and upward facing upper flanges are placed near the concrete level where the concrete pressure resultants are located.

(0013) Die Form des Kantträgers sowie der Umstand, daß Beton und Schrauben in der Fahrbahnplatte durch die dichte Unterseite und die isolierende Dichtungsschicht auf der Oberseite geschützt werden, hat zur Folge, daß Beton, Schrauben und Bewehrung auf allen Seiten gut gegen Streusalz, Auslaugung und Karbonisierung geschützt sind.(0013) The shape of the edge beam and the fact that the concrete and screws in the deck slab are protected by the dense underside and the insulating sealing layer on the top mean that the concrete, screws and reinforcement are well protected on all sides against road salt, leaching and carbonization.

(0014) Wenn gemäß der Erfindung betongefüllte Träger mit zwei naheliegenden Stehblechen verwendet werden, zeigen sich die Vorteile der Betonträgerbrücke im Hinblick auf den Temperaturausgleich, was oft zur Folge hat, daß einfachere und billigere Landbefestigungen, Lager und Übergangsvorrichtungen verwendet werden können. Gleichzeitig ist der Brückenaufbau, mit oder ohne Beton, eine Konstruktion mit guter Drehsteife und Stabilität und hat die Vorteile der Stahlträgerbrücke, d. h. ein niedriges Gewicht und einen hohen Vorfertigungsgrad. Dank der Erfindung ergibt der besondere Schraubenverband zusammen mit Dimensionen und Form der Kassette einen totalen Verbund zwischen Träger und Fahrbahnplatte in Längsrichtung der Brücke, wobei gleichzeitig die Befestigung so beweglich ausgeformt werden kann, daß sie Horizontalkräfte und Momente von den Trägern aufnehmen kann, ohne daß in Kassetten und Schrauben schädliche Zwangskräfte auftreten.(0014) If, according to the invention, concrete-filled girders with two adjacent standing plates are used, the advantages of the concrete girder bridge in terms of temperature equalization are apparent, which often means that simpler and cheaper land fastenings, bearings and transition devices can be used. At the same time, the bridge structure, with or without concrete, is a structure with good torsional rigidity and stability and has the advantages of the steel girder bridge, i.e. low weight and a high degree of prefabrication. Thanks to the invention, the special bolt connection, together with the dimensions and shape of the cassette, results in a total connection between the girder and the deck in the longitudinal direction of the bridge, while at the same time the fastening can be designed to be so flexible that it can absorb horizontal forces and moments from the girders without damaging constraining forces occurring in the cassettes and bolts.

List of illustrations

Fig. 1 zeigt eine Brückenfahrbahn und ihre KonstruktionFig. 1 shows a bridge deck and its construction

Fig. 2 zeigt einen Schraubenverband einschließlich Distanzblech zwischen den Kassetten und Brückenträgern sowie ein montiertes Bewehrungseisen in der Aussparung der Kassetten.Fig. 2 shows a bolted connection including a spacer plate between the cassettes and bridge girders as well as a mounted reinforcing iron in the recess of the cassettes.

Fig. 3 zeigt den eingepressten Bolzen mit erhärteter Spitze sowie ein Beispiel für ein Distanzelement.Fig. 3 shows the pressed-in bolt with hardened tip and an example of a spacer element.

Fig. 4 zeigt ein Spezialwerkzeug, das verwendet wird, um bei der Montage die Kassetten gegeneinander zu pressen.Fig. 4 shows a special tool that is used to press the cassettes against each other during assembly.

Fig. 5 zeigt einen Träger aus Stahl mit I-Sektion. Die Oberflansche hat Blindbohrungen.Fig. 5 shows a steel beam with I-section. The upper flange has blind holes.

Fig. 6 zeigt einen Träger aus Stahl mit doppelten Stehblechen. Die Oberflansche ist mit durchgehenden Löchern versehen.Fig. 6 shows a steel beam with double standing plates. The top flanges are provided with through holes.

Fig. 7 zeigt wie die Schubkräfte von den Schrauben mit lokalen Betondruckspannungen auf die Fahrbahnplatte übertragen werden.Fig. 7 shows how the shear forces are transferred from the bolts with local concrete compressive stresses to the deck slab.

Fig. 8 zeigt wie der Kantträger mit selbstgängigen Schrauben an den Kassetten festgemacht wird.Fig. 8 shows how the edge support is attached to the cassettes using self-tapping screws.

Fig. 9 zeigt wie die Schubspannungen im Stehblech der Kassette ohne Adhäsion über die Bewehrungseisen die erforderlichen Biegungsdruckspannungen in der Betonplatte aufbauen können.Fig. 9 shows how the shear stresses in the standing plate of the cassette can build up the required bending compressive stresses in the concrete slab without adhesion via the reinforcing bars.

Fig. 10 zeigt wie Horizontalkräfte bei Verbund mit den Hauptträgern auf die Betonfahrbahn wirken.Fig. 10 shows how horizontal forces act on the concrete roadway when connected to the main beams.

Fig. 11 zeigt wie der innere Hebelarm in der Fahrbanplatte größer ist als der einer konventionell Betonplatte mit Zugspannungen in der Unterkante.Fig. 11 shows how the inner lever arm in the roadway slab is larger than that of a conventional concrete slab with tensile stresses in the lower edge.

Fig. 12 zeigt wie der innere Hebearm in der Fahrbahnplatte größer ist als der eine konventionellen Betonplatte mit Druckspannungen in der Unterkante.Fig. 12 shows how the inner lifting arm in the roadway slab is larger than that of a conventional concrete slab with compressive stresses in the bottom edge.

Fig. 13 zeigt wie das Deck aufgrund besonderer Schraubenplazierung elastisch in die Träger eingespannt ist, da der Kassettenquerschnitt elastisch deformiert werden kann.Fig. 13 shows how the deck is fixed due to special screw placement is elastically clamped into the supports, since the cassette cross-section can be elastically deformed.

Fig. 14 zeigt Beispiele der Abdichtung zwischen einer Kassette und einem Träger.Fig. 14 shows examples of sealing between a cassette and a carrier.

Description of implementation examples

(0016) Eine Brückensektion kann wie auf Fig. 1 dargestellt, aussehen. Auf die Brückenträger (3) wird eine Brückenfahrbahn (1) aus Beton gegossen. Der Beton (17) wird in festgeschraubten Stahlkassetten (2) quer zu den Trägem (3) gegossen. Die von den Trägern ausgekragten Kassetten (2) werden mit einem Kantbalken (Fig. 8) abgeschlossen. Auf der Oberseite der Fahrbahnplatte liegt eine isolierende Dichtungsschicht (19).(0016) A bridge section can look like that shown in Fig. 1. A concrete bridge deck (1) is poured onto the bridge girders (3). The concrete (17) is poured into bolted steel cassettes (2) across the girders (3). The cassettes (2) projecting from the girders are closed with a cantilever beam (Fig. 8). An insulating sealing layer (19) is placed on the top of the deck plate.

(0017) Um einen Verbund zwischen den Trägem (3) und der Fahrbahnplatte (1) zu erhalten, werden Stahlkassetten(2) auf die Träger geschraubt, die in der Hauptsache mit planen Unterflanschen (8) von der Unterflansche auf beiden Seiten derselben und in nahezu rechten Winkel zu dieser nach oben und innen oder vertikal sich aufwärts streckenden Kantflanschen (9), danach schräg nach innen, nach oben und vorzugsweise symmetrisch sich erstreckende Oberflanschen (10), die abgeschlossen werden von sich vertikal nach oben streckenden Teilen (11) mit nach oben hin offenen Aussparungen (12) für Bewehrungseisen (12).(0017) In order to obtain a connection between the supports (3) and the roadway slab (1), steel cassettes (2) are screwed onto the supports, which are mainly provided with flat lower flanges (8) from the lower flange on both sides of the same and at almost right angles to it upwards and inwards or vertically upwards extending edge flanges (9), then obliquely inwards, upwards and preferably symmetrically extending upper flanges (10), which are closed off by parts (11) extending vertically upwards with recesses (12) open at the top for reinforcing iron (12).

(0018) Wenn eine Anzahl von Kassetten (2) auf die Trägern aufgelegt worden sind (3), werden diese mit dem Schraubenverband laut Fig. 2 festgeschraubt. Um während der Montage den erforderlichen Anliegedruck zwischen den Flanschen (9) der Kassetten (2) zu erreichen, wird ein Spezialwerkzeug Fig. 4 (14) angewandt. Gleichzeitig werden Schraubenlöcher in die Unterflanschen (8) der Kassetten (2) und die Oberflanschen der Träger (3) laut Fig. 5, 6 und 7, gebohrt. Sodann werden eingepresste Bolzen (4) mit gehärteter Spitze (5) mit Hilfe von luftbetriebenen oder elektrischen Schraubenziehern durch Kassette und Oberflansch geschraubt. Zwischen dem Schraubenkopf und der Unterflansche (8) der Kassette wird ein Distanzelement montiert, auf dem Bild gezeigt wie ein Blechmall (6), dessen Aufgabe es ist, die Schrauben (4) genau zu plazieren, so daß die richtige Flexibilität erreicht wird. Die Kassette (2) verteilt die Kräfte über die Brückenbreite und überträgt mit Hilfe des Kontaktdrucks (fig. 7) die Kräfte auf die Fahrbahnplatte (Fig. 10). Alternative Distanzelemente (7) können verwandt werden. Die Unterseite der Kassette und die Oberseite des Trägers können mit Leim oder Fugenmasse (Fig. 14) abgedichtet werden.(0018) When a number of cassettes (2) have been placed on the supports (3), they are screwed together with the bolt connection as shown in Fig. 2. In order to achieve the required contact pressure between the flanges (9) of the cassettes (2) during assembly, a special tool Fig. 4 (14) is used. At the same time, screw holes are drilled in the lower flanges (8) of the cassettes (2) and the upper flanges of the supports (3) as shown in Fig. 5, 6 and 7. Then, pressed-in bolts (4) are screwed in with hardened tip (5) is screwed through the cassette and upper flange using air-powered or electric screwdrivers. A spacer element is mounted between the screw head and the lower flange (8) of the cassette, shown in the picture as a sheet metal malle (6), whose job is to precisely position the screws (4) so that the correct flexibility is achieved. The cassette (2) distributes the forces across the width of the bridge and transfers the forces to the deck slab (Fig. 10) by means of the contact pressure (Fig. 7). Alternative spacer elements (7) can be used. The underside of the cassette and the top of the beam can be sealed with glue or joint compound (Fig. 14).

(0019) Wenn die Kassetten (2) auf den Trägern (3) montiert und die Kantträger auf den Kassetten mit selbstgängigen Schrauben (Fig. 8) montiert sind, wird die Bewehrung in die ausgestanzten Aussparungen (12) der Kassetten (2) montiert. Aufgabe der Bewehrung (13) ist es, laut Fig. 9 teils den Verbund zwischen Beton (17) und den Stahlkassetten (2) sicherzustellen und teils Bewehrung (13) in Längsrichtung der Brücke auszumachen. Wenn die Kassetten (2) montiert und die Bewehrung (13) ausgeführt ist, wird die Brückenfahrbahn mit Beton (17) gegossen. Schließlich wird eine isolierende Dichtungsschicht (19) gefertigt. Diese kann Verschleißbeton oder Asphalt sein.(0019) When the cassettes (2) are mounted on the beams (3) and the edge beams are mounted on the cassettes with self-tapping screws (Fig. 8), the reinforcement is mounted in the punched recesses (12) of the cassettes (2). The task of the reinforcement (13) is, according to Fig. 9, partly to ensure the bond between the concrete (17) and the steel cassettes (2) and partly to provide reinforcement (13) in the longitudinal direction of the bridge. When the cassettes (2) are mounted and the reinforcement (13) is installed, the bridge deck is poured with concrete (17). Finally, an insulating sealing layer (19) is made. This can be wear-resistant concrete or asphalt.

(0020) Ohne begrenzende Vorschläge über Material und Dimensionen machen zu wollen, wird folgendes erwähnt: Die Kassette (2) wird aus Stahl mit einer Materialdicke von 4-7 mm gefertigt. Die Gesamthöhe der Kassette (2) kann 110-130 mm sein, die Höhe von der Unterflansche bis zu der symmetrisch nach innen gerichteten Flansche (10) ist 80-100 mm und die Gesamtbreite der Kassette 400-450 mm. Die ausgestanzten Aussparungen (12) auf dem abschließenden Oberflansch der Kassette haben einen gegenseitigen Abstand von 50 mm. Die Kanten der ausgestanzten Aussparungen sind vertikal und horizontal. Die Schraube in der Festigkeitsklasse 10.9 wird mit M-Gewinde 12- 16 mm gefertigt.(0020) Without wishing to make limiting suggestions regarding material and dimensions, the following is mentioned: The cassette (2) is made of steel with a material thickness of 4-7 mm. The total height of the cassette (2) can be 110-130 mm, the height from the lower flange to the symmetrically inward-facing flange (10) is 80-100 mm and the total width of the cassette is 400-450 mm. The punched recesses (12) on the final upper flange of the cassette have a mutual distance of 50 mm. The edges of the punched recesses are vertical and horizontal. The screw in strength class 10.9 is made with M thread 12-16 mm.

(0021) Diese Konstruktion kann auch für Konstruktionen wie z. B. Parkdecks und Bodenkonstruktionen für schwere LKW:s angewandt werden.(0021) This design can also be used for structures such as parking decks and floor structures for heavy trucks.

Claims

1. Bridge structure or comparable structure containing steel beams (3) laid on two or more supports with a ceiling structure of steel cassettes (2) lying on top of one another and concrete (17) which is poured into and around the cassettes (2) so that a concrete slab is created (1) which is shaped in such a way that a mutual bond is created between the steel beam (3) and the concrete slab (1), whereby mutual bond is defined as the ability of the concrete slab in its entire width in a cross-section to be able to absorb a total compressive force which is as great as the tensile stress which the steel beams can absorb, whereby the structure is equipped with high-strength screw connections (4) for transmitting this force from the steel beams to the concrete slab, with simultaneous mutual bond in the transverse direction between the cassettes (2) and the concrete slab (1) itself, and furthermore the concrete slab (1) is also able to absorb large, concentrated loads without the cast load-bearing capacity of the cassettes (2), each cassette (2) having a horizontal lower flange (8) in profile, edge flanges (9) extending upwards from the lower flange (8) on both sides thereof at almost a right angle, upper flanges (10) with upwardly extending parts (11) provided with recesses (12) open towards the top for reinforcements, characterized in that said upper flanges (10) extend obliquely inwards and upwards, said cassettes made of steel sheet with a thickness of 4-7 mm to achieve a stiffness which is large enough to be able to transmit the forces to the concrete (17) and to transmit shear forces for mutual bonding by mechanical contact with the reinforcing bars (13), said cassettes have a total height of 110-130 mm, the distance between the lower flanges (8) and the inwardly and upwardly extending upper flanges (10) is at least 80-100 mm in order to exert forces for mutual bonding approximately at the level of the concrete, where the results of the compressive forces are, and that the cassettes (2) are at least 400-450 mm wide in order to distribute the shear forces of the beam in the structure as widely as possible.

2. Bridge structure according to claim 1, characterized in that the top of the steel beams (3) is mostly in contact with the mainly flat bottom flanges (8) of the steel cassettes (2), which are connected to the steel beams (3) with high-strength screws (4) with a dimension of at least M12 and strength class 10.9, so that the screw connection can transfer the mutual bond between steel beams (3) and concrete slabs (1).

3. Bridge structure according to claim 2, characterized in that the screws (4) are provided with spacer elements (6, 7) and are thread-forming in precisely defined holes, which result in good fatigue properties of the screw connection.

4. Bridge structure according to claim 3, characterized in that the spacer elements are sheet metal molds (6) which precisely determine the position of the screws (4).

5. Bridge structure according to claims 2-4, characterized in that the screw holes end in a closed cavity which is protected from atmospheric influences.

6. Bridge structure according to claim 5, characterized in that the closed cavity is filled with concrete.

7. Bridge structure according to claims 1 to 4, characterized in that the screw holes are blind drilled.

8. Bridge structure according to one of the above claims, characterized in that the cassettes (2) are pressed against each other with a special tool (14) so that compressive forces in the concrete slab can be transmitted at the level of the lower flanges (8) of the cassette.