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Verfahren zur Herstellung eines als räumliches Gitter ausgebildeten Trägers
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines als räumliches Gitter ausgebildeten Trägers für Decken od. dgl., mit einem aus Baustahl bestehenden Druckgurt (Obergurt), einer unter Vorspannung bewehrten Betonleiste als Zuggurt (Untergurt) und dazwischenliegenden Verbindungsstäben, die mit dem Druckgurt kraftschlüssig und biegesteif verbunden sind.
Vorgefertigte Träger, z. B. für Fertigteildecken, sind in zahlreichen Ausführungsformen bekanntgeworden. Den geringsten Aufwand bei der Vorfertigung erfordern Spannbetonleisten, die in der Zugzone des fertigen Bauteiles zu liegen kommen. Sie lassen sich entgegen einer weitverbreiteten Meinung bei entsprechend sorgfältiger Anordnung der Bewehrung trotz ihres geringen Querschnittes verwerfungsfrei herstellen, erfordern aber durch ihr geringes Trägheitsmoment zahlreiche Unterstützungen im Montagezustand.
Demgegenüber weisen zumindest annähernd über die volle Höhe des fertigen Bauteiles reichende Träger, z. B. Betonträger mit I-Profil oder Gitterträger mit schlaffer Bewehrung, ein ausreichend grosse, Trägheitsmoment auf, bedingen jedoch, besonders durch die Berücksichtigung der Transport-und Montagebelastungen, einen hohen Stahl-und Betonaufwand, der im fertigen Bauteil nur teilweise ausgenutzt werden kann. Ihr dadurch gegebenes hohes Gewicht führt auch zu Schwierigkeiten und erhöhten Nebenkosten bei Transport und Montage.
Es wurde daher schon mehrfach versucht, bei Gitterträgern, die zur Gewichtseinsparung einen Ober-bzw. Druckgurt aus Baustahl und einen als bewehrte Betonleiste ausgebildeten Unter-bzw. Zuggurt aufweisen, die Bewehrung der Betonleiste vorzuspannen, um so mit möglichst kleinen Stahlquerschnitten auszukommen und die Betonleiste zur Aufnahme von Druckspannungen heranzuziehen.
Dabei trat das Problem der durch die Vorspannung auftretenden Längendifferenzen zwischen Ober-und Untergurt sowie einer daraus resultierenden Verwerfung des fertigen Trägers auf. Um diese zu vermeiden, wurde vorgeschlagen, den Obergurt mitsamt den als Schubbewehrung dienenden Verbindungsstäben vor dem Einsetzen in den Beton des Untergurtes um den Betrag vorzulängen, um den sich die Betonleiste nach Lösen der Vorspannung verkürzt (österr. Patentschrift Nr. 241080). Ein anderer Vorschlag sieht vor, den Baustahldruckgurt erst nach der Herstellung der Betonleiste mit den bereits in ihr eingebetteten Verbindungsstäben zu verschweissen (deutsche Auslegeschrift 1138531).
Weiters wurde vorgeschlagen, den Untergurt aus zwei übereinanderliegenden Betonleisten zu bilden, wobei die untere Betonleiste eine unter Vorspannung eingebettete Bewehrung sowie aus dieser Betonleiste ausragende Drahtösen aufweist, mit denen die unteren Enden der bereits an den nicht gelängten Baustahlobergurt angeschweissten Verbindungsstäbe eingehängt werden. Zusätzlich werden die unteren Enden der Verbindungsstäbe sowie die Ösen in eine nachträglich direkt auf die untere Betonleiste aufgebrachte und nicht unter Vorspannung stehende weitere Betonleiste eingebettet (brit. Patentschrift Nr. 994, 152).
Diese Verfahren sind aufwendig und umständlich in der Durchführung und machen einen Grossteil der durch die Vorspannung erzielbaren Vorteile zunichte.
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Die Erfindung ermöglicht es, die aufgezeigten Nachteile bei der Herstellung von Trägern der eingangs definierten Art zu vermeiden und gleichzeitig weitere Vorteile zu erzielen. Dies wird nach dem erfindungsgemässen Verfahren dadurch erreicht, dass die unteren Enden der Verbindungsstäbe, deren obere Enden bereits mit Baustahldruckgurt verbunden sind, bei ungelängtem Baustahldruckgurt in den noch feuchten Beton des Zuggurtes mit für eine biegesteife Verbindung ausreichender Haftlänge versetzt werden, wobei während des Aushärtens des Betons die Längsbewehrung der Betonleiste des Zuggurtes unter Vorspannung steht.
Es ist zwar bereits bekanntgeworden, ein aus einem schlaffen Baustahldruckgurt und Verbindungsstäben bestehendes Bewehrungselement mit den unteren Enden der Verbindungsstäbe in den Beton des Zuggurtes einzusetzen (österr. Patentschrift Nr. 226426), doch handelte es sich in diesem bekannten Fall um einen Zuggurt mit schlaffer Bewehrung.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass bei sorgfältiger Anordnung der Spannbewehrung entgegen der bisher in Fachkreisen herrschenden Meinung die infolge der Verkürzung des Untergurtes nach Lösen der Vorspannung gegenüber dem mitgefertigten, nicht vorgelängten Obergurt bisher befürchtete Verwerfung nicht in Form unerwünschter, unkontrollierbarer Verbiegungen auftritt, sondern dass sich der Träger durch die erfindungsgemässe, biegesteife Verbindung sowohl des Ober-als auch des Untergurtes mit den Verbindungsstäben nur in seiner vertikalen Längsebene nach oben verbiegt. Da diese Verbiegung auf Grund der jeweiligen Gegebenheiten berechenbar ist, weist ein erfindungsgemässer Träger eine durchaus erwünschte, in ihrem Ausmass vorherbestimmbare Überhöhung auf, wodurch sich die unterstellungsfreien Spannweiten, z.
B. bei der Deckenverlegung vergrössern.
Ausser der Vorspannung des Untergurtes tritt also in bezug auf den fertigen Gitterträger eine zusätzliche Vorspannung des Druckstabes auf, so dass auch der Obergurt sowohl bei der Montage als auch im fertigen Bauteil zur Lastaufnahme herangezogen wird.
Damit wird nicht nur eine wirtschaftliche Herstellung und Verwendung z. B. von Fertigteildeckenträgern erreicht, sondern auch, dass der fertige Bauteil bei endgültiger Belastung keine oder nur eine geringe Durchbiegung aufweist.
Im folgenden wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele an Hand von Zeichnungen näher beschrieben, ohne darauf beschränkt zu sein.
Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils einen bereits mit den Verbindungsstäben verschweissten Druckstab aus Baustahl für einen erfindungsgemäss hergestellten Träger im Schrägriss, die Fig. 3 und 4 stellen die beiden dazugehörigen, fertigen Träger im Querschnitt dar. Fig. 5 zeigt einen fertigen Träger mit abgebundenem Beton des Untergurtes nach Lösen der Vorspannung.
An einem Druckstab --1--, der im Beispielsfall aus Baurundstahl besteht, sind die Verbindungsstäbe-2-angeschweisst, die nach Fig. 2 an ihren oberen Enden auch paarweise zu
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auch durch entsprechende Klemmung und Kaltverformung erfolgen kann, und dass die ebenfalls biegesteif im Beton des Untergurtes--5--verankerten Enden--4--der Stäbe einzeln und unverbunden bleiben.
Im Untergurt sind, symmetrisch in sich und bezüglich der Längsachse zueinander, die Spanndrahtbündel --6,6'-- eingebettet (Fig.3 und 4), die in bekannter Weise vorgespannt werden ; gleichzeitig werden die bereits mit dem Druckstab-l-fest verbundenen Verbindungsstäbe mit ihren Enden--4, 4'-- in den noch feuchten Beton der Leiste--5--versetzt. Ihre Haftlänge im Beton ist dabei nach den auftretenden Kräften zu bemessen ; vorteilhafterweise untergreifen die U-förmigen Enden --4'-- symmetrisch zueinander liegende Spanndrähte-6'-oder Spannstäbe, ohne mit ihnen jedoch anders als durch den Beton des Untergurtes --5-- verbunden zu sein.
Fig. 5 veranschaulicht einen fertigen Träger, dessen Untergurt --5-- sich nach Lösen der
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Obergurt--l--zu einer (überhöht dargestellten) Verbiegung führt, die sich als willkürlich dimensionierbare Überhöhung-7-auswerten lässt.
Die Erfindung ermöglicht also die Herstellung eines Gitterträgers, der die Vorteile bekannter Träger mit vorgespanntem Betonfuss mit denen der Überhöhung zur Vermeidung von Durchbiegungen bei endgültiger Belastung verbindet, ohne dass die Nachteile der bisher für erforderlich gehaltenen, umständlicheren Herstellung und/oder stärkerer als der im fertigen Bauwerk erforderlichen Dimensionierung in Kauf genommen werden mussten.
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Process for the production of a carrier designed as a spatial grid
The invention relates to a method for producing a carrier for ceilings or the like, designed as a spatial grid, with a pressure chord made of structural steel (upper chord), a pre-tensioned concrete strip as tension chord (lower chord) and connecting rods in between, which are connected to the pressure chord are positively and rigidly connected.
Prefabricated supports, e.g. B. for precast ceilings, have become known in numerous embodiments. Prestressed concrete strips, which come to lie in the tension zone of the finished component, require the least amount of effort in prefabrication. Contrary to popular opinion, if the reinforcement is arranged carefully, they can be manufactured without distortion despite their small cross-section, but their low moment of inertia means that they require numerous supports in the assembly state.
In contrast, have at least approximately the full height of the finished component reaching carrier, z. B. Concrete girders with I-profile or lattice girders with slack reinforcement, a sufficiently large moment of inertia, but require, especially by taking into account the transport and assembly loads, a high level of steel and concrete expenditure, which can only partially be used in the finished component. The resulting high weight also leads to difficulties and increased additional costs for transport and assembly.
Attempts have therefore already been made several times in the case of lattice girders that have an upper or lower beam to save weight. Pressure belt made of structural steel and a reinforced concrete bar designed as a lower or. Have tension chord to pretension the reinforcement of the concrete bar in order to get by with the smallest possible steel cross-sections and to use the concrete bar to absorb compressive stresses.
The problem of the length differences between the upper and lower chords due to the pretensioning and the resulting warping of the finished girder occurred. In order to avoid this, it was proposed that the upper chord, together with the connecting rods serving as shear reinforcement, be extended before insertion into the concrete of the lower chord by the amount by which the concrete bar is shortened after the pretensioning has been released (Austrian Patent No. 241080). Another suggestion provides for the structural steel pressure belt to be welded to the connecting rods already embedded in it after the production of the concrete strip (German Auslegeschrift 1138531).
It was also proposed to form the lower chord from two superimposed concrete strips, the lower concrete strip having reinforcement embedded under prestress and wire eyelets protruding from this concrete strip, with which the lower ends of the connecting rods already welded to the non-elongated structural steel upper chord are attached. In addition, the lower ends of the connecting rods and the eyelets are embedded in an additional concrete bar that is subsequently attached directly to the lower concrete bar and is not under tension (British patent specification no. 994, 152).
These methods are complex and cumbersome to carry out and negate a large part of the advantages that can be achieved by preloading.
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The invention makes it possible to avoid the indicated disadvantages in the production of supports of the type defined at the beginning and at the same time to achieve further advantages. According to the method according to the invention, this is achieved in that the lower ends of the connecting rods, the upper ends of which are already connected with structural steel compression belt, are moved into the still moist concrete of the tension belt with sufficient adhesive length for a rigid connection, with the hardening during the hardening Concrete the longitudinal reinforcement of the concrete strip of the tension chord is under tension.
It has already become known to use a reinforcement element consisting of a slack structural steel compression chord and connecting rods with the lower ends of the connecting rods in the concrete of the tension chord (Austrian Patent No. 226426), but in this known case it was a tension chord with slack reinforcement .
Surprisingly, it has been shown that with careful arrangement of the prestressing reinforcement, contrary to the opinion prevailing up to now in specialist circles, the warping that was previously feared as a result of the shortening of the lower chord after releasing the prestress compared to the co-manufactured, not extended upper chord does not occur in the form of undesired, uncontrollable bending, but that the carrier is bent upwards only in its vertical longitudinal plane due to the rigid connection according to the invention of both the upper and lower chords with the connecting rods. Since this deflection is calculable based on the particular circumstances, a carrier according to the invention has a very desirable, in its extent predeterminable cant, whereby the uncovered spans, z.
B. enlarge when laying the ceiling.
In addition to the pretensioning of the lower chord, there is an additional pretensioning of the compression bar with respect to the finished lattice girder, so that the upper chord is also used to absorb the load both during assembly and in the finished component.
This is not only an economical production and use z. B. achieved by prefabricated ceiling beams, but also that the finished component has no or only little deflection under the final load.
In the following the invention is described in more detail by means of exemplary embodiments with reference to drawings, without being restricted thereto.
1 and 2 each show a pressure rod made of structural steel already welded to the connecting rods for a carrier produced according to the invention in an oblique view, FIGS. 3 and 4 show the two associated finished carriers in cross section set concrete of the lower chord after releasing the pre-tensioning.
The connecting rods-2-are welded to a compression rod --1--, which in the example consists of structural round steel, which according to FIG. 2 also close in pairs at their upper ends
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can also be done by appropriate clamping and cold deformation, and that the ends - 4 - anchored in the concrete of the lower chord - 5 - of the rods also remain individual and unconnected.
The tension wire bundles --6,6 '- are embedded in the lower chord, symmetrically in themselves and with respect to the longitudinal axis, and are pretensioned in a known manner; At the same time, the connecting rods that are already firmly connected to the compression rod 1 are moved with their ends - 4, 4 '- into the still moist concrete of the bar - 5. Their length of adhesion in the concrete is to be measured according to the forces occurring; Advantageously, the U-shaped ends --4 '- engage under tensioning wires 6' or tie rods lying symmetrically to one another, but without being connected to them other than through the concrete of the lower chord --5--.
Fig. 5 illustrates a finished beam, the lower belt --5-- after loosening the
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Upper chord - l - leads to a (exaggerated) bending, which can be evaluated as an arbitrarily dimensioned exaggeration-7-.
The invention thus enables the production of a lattice girder that combines the advantages of known girders with a prestressed concrete base with those of the cant to avoid deflection under final load, without the disadvantages of the more complicated production previously considered necessary and / or stronger than that in the finished product Building required dimensioning had to be accepted.