DE2829864B2

DE2829864B2 - Verbundträger

Info

Publication number: DE2829864B2
Application number: DE2829864A
Authority: DE
Inventors: Otto Dr.-Ing. 6100 Darmstadt Jungbluth
Original assignee: Arbed SA
Current assignee: Arcelor Luxembourg SA
Priority date: 1977-07-12
Filing date: 1978-07-07
Publication date: 1980-10-16
Also published as: GB2001381A; JPS5441524A; US4196558A; DE2829864A1; DE2829864C3; IT1097490B; AU3790178A; BE868922A; GB2001381B; ES237190Y; FR2397499A1; ES237190U; LU77749A1; FR2397499B1; IT7822277V0; CA1078208A; DE7820437U1; IT7825475A0; ZA783976B; AU516380B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbundträger für Stützen, Unterzüge und Deckenträger, gebildet aus einem Breitflanschprofilträger und Beton.

Aus der Zeitschrift »Bau und Bauindustrie«, I960, Seite 638, sind derartige als Stützen, Unterzüge und Deckenträger einsetzbare Verbundträger aus einem Breitflanschprofilträger und Beton bekannt, die für eine Feuerbeständigkeit mit einer Ummantelung versehen sind.

Bei den bekannten Verbundträgern ist es üblich, die Querschnitte der Profilträger des Stahlskeletts nach den statischen Lasten bei Raumtemperatur zu messen und die stets bei Geschoßbauten erforderlichen Brandschutzmaßnahmeti durch die Ummantelung der Profilträger mit Beton oder durch sonstige nachträgliche Schutzmaßnahmen vorzunehmen. Hierbei ist es nachteilig, daß der Beton ausschließlich oder zumindest auch außerhalb der Profilumrißlinien aufgebracht ist, so daß im allgemeinen nur eine nachträgliche Anbringung der Brandschutzummantelung möglich ist und eine Vorferti-

Ui gung ausscheidet Im Falle von ummantelten Verbundträgern, die als Stützen verwendet werden, trägt der außerhalb der Profilumrißlinien aufgebrachte Beton nicht mit; außerdem werden aufwendige Sicherungsmaßnahmen gegen das Abplatzen des Betons von den

r> Profilflanschen, beispielsweise durch Drahtgewebe, erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verbundträger der voranstellend beschriebenen Art die Profilumrißlinien überragende, nachträgliche Brand-

_>o schutzummanlelungen zu vermeiden und die Feuerbeständigkeit des Breitflanschprofilträgers mittels die Tragfähigkeit erhöhender Maßnahmen zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Dickenverhältnis des

_>-> Stegs zum Flansch mindestens 0,8 ist, daß der Breitflanschprofilträger durch am Steg befestigte Verbundmittel mit dem lediglich die offenen Querschnittsräume ausfüllenden Beton verbunden ist und daß der Beton mit Längsbewehrungsstäben versehen

in ist, die an dem Verbundmittel befestigt sind.

Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Verbundträger besitzt den Vorteil, daß auf den Flanschaußenseiten, d. h. außerhalb der Profilumrißl'nien, kein Beton aufgebracht ist und der Stahlbetonquerschnitt zum Mittragen

π herangezogen wird.

Bei dem erfindi'ngsgemäßen Verbundträger wird die Bctonfüllung durch auf die Innenseiten des Profils aufgeschweißte Verbundmittel mit dem Stahlquerschnitt kraftschlüssig verbunden, um sowohl bei

ίο Raumtemperatur als auch bei Brandtemperatur ein Loslösen der Betonschicht zu vermeiden.

Sowohl im Gebrauchslastfall als auch im Brandfall tragen Stahlprofiiquerschnitt, Betonquerschnitt und Bewehrungsquerschnitt entsprechend ihrer Flächenan-

•fi teile und ihrer temperaturabhängigen Festigkeiten anteilig mit. Im Brandfall erfolgt mit dem Temperaturanstieg eine Fortwährende Lastumlagerung vom Stahlprofilquerschnitt zum Stahlbetonquerschnitt. Wie Messungen bei Brandversuchen gezeigt haben, fällt aber

w trotz der guten Wärmeleitfähigkeit des Stahls nicht der gesamte Stahlquerschnitt aus. Die Tragfähigkeit des betongeschützten Profilsteganteils bleibt auch für eine hohe Feuerwiderstandsdauer, beispielsweise über 90 Minuten,erhalten.

ν-, Die einzelnen Querschnittsanteile des Stahlprofils, Betons und der Bewehrung werden so dimensioniert, daß im Gebrauchslastfall mindestens die zweifache und im Brandfall, das heißt bei Zugrundelegen einer genormten Brandbelastungskurve für eine Fererwider-

M) Standsdauer von mindestens 90 Minuten, mindestens die einfache Sicherheit erreicht wird.

Dies geschieht durch eine gezielte Dimensionierung, die die geometrischen Abmessungen, die Flächenverhältnisse, die Festigkeiten und die Verdübelung für das

n^r> gemeinsame, aber temperaturabhängige Zusammenwirken festlegt. So werden die Breitflanschprofile, die einen maximalen profilumgebenden Betonquerschnitt infolge der beidseitigen Hohlraumausfüllung ermöglichen, mit

einem Dickenverhältnis des Stegs zum Flansch von mindestens 0,8, vorzugsweise 1 :1 gewählt, damit ein möglichst großer Stahlprofilanteil brandgeschützt für die angestrebte Feuerwiderstandsdauer von mindestens 90 Minuten erhalten bleibt. Die Verbundmittel als C-förmig abgewinkelte Baustahlmatte oder als Kopfbolzendübel werden ausschließlich am brandgeschützten Steg angeschweißt

Eteträgt die gesamte Querschnittsfläche der Längsbewehrungsstäbe bis zu 20% der der Brandtemperatur ausgesetzten Querschnittsfläche der Flansche, so kann die für den Gebrauchslastfall erforderliche zweifache Sicherheit nach einer erreichten Feuerwiderstandsdauer von 90 Minuten auf die einfache Sicherheit abgemindert sein, da aus wirtschaftlichen Gründen Bewehrungsstähle mit etwa der zweifachen Streckgrenze gegenüber dem Stahlprofil gewählt werden. Die Bewehrungsstäbe können gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung einen Mindesr.bstand von 40 mm zu den belonaußenflächen und den Flanschinnenflächen aufweisen.

Bei einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Verbundträgers weisen die Bewehrungsstäbe eine Streckgrenzeß., von mindestens 42 kN/cm² auf. Die Belonfestigkeit ß₂s beträgt mindestens 3,5 kN/cm². Die gesamte Querschnittsfläche der Längsbewehrungsstäbe kann bis zu 2C% der Flanschquerschnittsflächen betragen.

Als Verbundmittcl kann hierbei erfindungsgemäß eine C-förmig abgewinkelte Baustahlmatte verwendet werden, welche am Steg befestigt wird. Auch Kopfbol-/endübel können zu diesem Zweck eingesetzt werden.

Erfindungsgemäß können die Längsbewehrungsstäbe aus einer mehrlagigen Ausbildung der Längsstäbe der Baustahlmatte gebildet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform können zusätzliche Längsbewehrungsstäbe innerhalb der Baustahlmatte vorgesehen werden.

Elei einer Ausführungsform der Erfindung können die Längsbewehrungsstäbe aus Rippenstahl bestehen und mit den Kopfbolzendübeln verschweißt sein. Schließlich ist es erfindungsgemäß möglich, die an der Trägeraußenseite befindliche freie Oberfläche des Betons mit einer mineralischen Deckschicht, "orzugsweise aus Kies, zu versehen.

Der als Stütze. Unterzug oder als Deckenträger einsetzbare Verbundträger nach der Erfindung besitzt entsprechend durchgeführten Versuchen für eine Gebrauchslast, die beispielsweise das Eineinhalbfache der des Stahlprofils allein beträgt, eine mindestens zweifache Sicherheit und erreicht eine Feuerwiderstandsdauer von mindestens 90 Minuten. Da keine Ummantelung benötigt wird, entfallen außerdem die Gefahr einer Unterrostung oder einer Beschädigung durch Abstoßen. Da weiterhin für das Ausbetonieren keine aufwendigen Schalungen benötigt werden, kann der erfindungsgemäße Verbundträger kostengünstig im Werk hergestellt werden und bereits als feuerbeständiges Tragelement auf der Baustelle montiert werden.

In der Zeichnung sind fünf Ausführungsbeispiele eines > erfindungsgemäßen Verbundträgers dargestellt, und zwar zeigt

Fig.] einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispicl.

F i g. 2 einen Querschnitt durch ein zweites Ausfüh-Hi rungsbeispiel,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel,

F i g. 4 einen Querschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels und
r. F i g. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel im Schnitt.

Das in F i g. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel zeigt einen als Stütze einsetzbaren Verbundträger, der durch einen Breitflanschprofilträger 1 und dessen offene Querschnittsräume ausfüllenden Beton 2 gebildet wird. :t> Der Breilflanschprofilträger I besitzt ein Dickenverhältnis seines Stegs zum Flansch von 1 :1. Im Beton 2 sind Bewehrungsstäbe 3 eingebettet, die mittels Kopfbolzen 4 mit dem Steg des Breitflanschprofilträgers 1 verbunden sind, indem diese mit dem Steg .··-. verschweißt werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der in Fig. 1 dargestellte Breitflanschprofilträger 1 an seinem Steg mit einer C-förmig abgewinkelten Baustahlmatte 5 als Vcrbundmittel für den Beton 2 versehen. An dieser κι Baustahlmatte 5 sind gerippte Bewehrungsstäbe 3 befestigt. An ihren freien Schenkeln ist die Baustahlmatte 5 mit dem Steg des Breitflanschprofilträgers 1 verschweißt.

Das dritte Ausführungsbeispiel zeigt den Brats', flanschprofilträger I und eine Baustahlmatte 5 gemäß F i g. 2. wobei jedoch bei dieser Ausführungsform die Längsstäbe 5a der Baustahlmatte 5 als Bewehrungssiäbe herangezogen werden.

Während die Verbundträger nach den Fig. I bis 3 in ■in der Regel als Stützen eingesetzt werden, zeigen die Fig.4 und 5 Verbundträger, die als Unterzüge oder Deckenträger Verwendung finden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist ein in seinen offenen Querschnittsräumen mit Beton 2 r> ausgekleideter Breitflanschprofilträger 1 mit einem Unterzugträger 6 verbunden. Im Beton 2 des Verbundträgers sind Bewehrungsstäbe 3 nur im Zugbereich vorgesehen. Diese Bewehrungsstäbe 3 sind über Kopfbolzen 4 mit dem Steg des Breitflanschprofilträ^r>ii gers 1 verbunden.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.5 weicht von der Ausführungsform nach F i g. 4 lediglich dpdutch ab, daß anstelle von Kopfbolzen 4 eine Baustahlmatte 5 mit C-förmigem Querschnitt zur Befestigung der Beweh- Vi rungsstäbe 3 am Breitflanschprofilträger t verwendet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verbundträger für Stützen, Unterzüge und Deckenträger, gebildet aus einem Breitflanschprofilträger und Beton, dadurch gekennzeichnet, daß das Dickenverhältnis des Stegs zum Flansch mindestens 0,8 ist, daß der Breitflanschprofilträger (1) durch am Steg befestigte Verbundmittel mit dem lediglich die offenen Querschnittsräume ausfüllenden Beton (2) verbunden ist und daß der Beton (2) mit Längsbewehrungsstäben (3) versehen ist, die an dem Verbundmittel befestigt sind.

2. Verbundträger nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungsstäbe (3) eine Streckgrenze von mindestens JJ₁ = 42 kN/cm² aufweisen.

3. Verbundträger nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Querschnittsfläche der Längsbewehrungsstäbe (3) bis zu 20% der FJanschquerschnittsfläcben beträgt.

4. Verbundträger nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonfestigkeit mindestens/?» = 3,5 kN/cm²beträgt.

5. Verbundträger nach einem der Ansprücne 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmittel aus einer C-förmig abgewinkelten Baustahlmatte (5) besteht, welche am Steg befestigt ist.

6. Verbundträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbewehrungsstäbe aus einer mehrlagigen Ausbildung der Längsstäbe [Sa) der Baustahlmatte (5) gebildet sind.

7. Verbundträger nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Längsbewehrungsstäbe (3) innerhalb der Baustahlmatte (5) vorgesehen sind.

8. Verbundträger nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungsstäbe (3) einen Mindestabstand von 40 mm zu den Betonaußenflächen und den Flanschinnenflächen aufweisen.

9. Verbundträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmittel aus Kopfbolzen (4) besteht, welche am Steg befestigt sind.

10. Verbundträger nach einem der Ansprüche I bis 4, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbewehrungsstäbe (3) aus Rippenstahl bestehen und mit den Kopfbolzen (4) verschweißt sind.

H. Verbundträger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Trägeraußenseite befindliche freie Oberfläche des Betons (2) mit einer mineralischen Deckschicht, vorzugsweise aus Kies, versehen ist.