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Bauwerk aus Verbundstützen und Verbundunterzügen
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Die Erfindung betrifft ein Bauwerk aus Verbundstützen und Verbundunterzügen,
die aus Metallprofilabschnitten und Beton zusammengesetzt sind, wobei die Metallprofilabschnitte
Aufnahmen für den Beton bilden und Verankerungsmittel aufweisen, welche ion dem
Beton eingebettet sind.
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Die DE-AS 28 29 864 zeigt einen Verbundträger, der als Verbundstütze
und Verbundunterzug für ein Bauwerk der eingangs erwähnten Art eingesetzt werden
kann. Der Aufbau der Verbundträger aus einem Metallprofilabschnitt und einer Betonummantelung
wird dabei zur Erhöhung der Feuerwiderstandsdauer gewählt. Diese bekannten Verbundträger
werden vorgefertigt und auf der Baustelle zu dem gewünschten Bauwerk zusammengesetzt.
Die Metallprofilabschnitte sind Doppel-T-Träger, deren seitliche Aufnahmen mit Beton
ausgefüllt sind. Auch das Ausfüllen der Aufnahmen mit Beton wird bereits im Herstellungsbetrieb
vorgenommen, da ein nachträgliches Ausgießen auf der Baustelle eine eigene Schalung
erfordern würde. Ein Nachteil dieser bekannten Verbundträger liegt auch darin, daß
gerade die Verbindungsstellen zwischen den Verbundstützen und den Verbundunterzügen
des Bauwerkes erheblichen Aufwand an Verbindungsmitteln erfordert, da diese die
gesamten Kräfte abfangen müssen.
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Wie die DE-PS 24 51 341 und die DE-OS 29 31 162 zeigen, sind auch
schon Verbundstützen bekannt, die aus einem Metall-Hohlprofilabschnitt mit längsgerichteter
Bewehrung im Innenraum und einer Betonfüllung
bestehen. Eine derartige
Stütze kann erst auf der Baustelle mit Beton gefüllt werden. Sie bietet den Vorteil
der leichteren Handhabung gegenüber vorgefertigten Verbundstützen. Darüber hinaus
dient der Metall-Hohlprofilabschnitt als Schalung beim Einbringen des Betons und
der Metall-Hohlprofi labschnitt mit der Bewehrung bringt nach dem Abbinden des Betons
seinen Anteil an der Tragfähigkeit der so hergestellten Verbundstütze. Der Aufbau
eines skelettartigen Bauwerkes aus Stützen und Unterzügen erfordert auch bei diesem
Verbundträger nach wie vor einen erheblichen Aufwand an teuren, hochbelastbaren
Verbindungsmitteln.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Bauwerk aus Verbundstützen und Verbundunterzügen
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die Stützen und die Unterzüge ohne
Betonfüllung vorgefertigt und auf der Baustelle zunächst als skelettartiges Bauwerk
zusammengesetzt und dann mit der eingebrachten Betonfüllung ohne teure Verbindungsmittel
zum fertigen Bauwerk fest und mit ausreichender Stabilität miteinander vrbunden
werden können.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Metallprofilabschnitte
der Verbundstützen als Hohlprofilabschnitte ausgebildet sind, bei denen die Verankerungsmittel
auf den Innenflächen angebracht sind, daß die Metallprofilabschnitte der Verbundunterzüge
als nach oben offene Kastenprofilabschnitte ausgebildet sind, welche an den den
Verbundstützen zugekehrten Auflageflächen mit Aussparungen versehen sind, die auf
den Querschnitt der Innenaufnahmen der Verbundstützen abgestimmt und ausgerichtet
sind, daß in die Aufnahmen der Verbundstützen vertikale Bewehrungsstäbe eingeführt
sind, die sich zumindest bis in die Aufnahmen der Verbundträger erstrecken, daß
in den Aufnahmen der Verbundunterzüge Ankerplatten mit horizontalen
Bewehrungsstäben
festgelegt sind und daß die Aufnahmen der Verbundstützen und der Verbundunterzüge
mit den vertikalen und horizontalen Bewehrungsstäben zusammenhängend mit Beton ausgefüllt
sind.
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Die Hohlprofilabschnitte der Verbundstützen und die Kastenprofilabschnitte
der Verbundunterzüge können vorgefertigt und auf der Baustelle leicht zu dem skelettartigen
Bauwerk zusammengesetzt werden.
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BeimAusgießen des so erstellten Bauwerks mit Beton werden die Verbundstützen
und die Verbundunterzüge vervollständigt und gleichzeitig über den abgebundenen
Beton zu einer starren Einheit verbunden. Die Hohlprofilabschnitte der Verbundstützen
und die Kastenprofilabschnitte der Verbundunterzüge dienen dabei als Schalung und
da sie über die Verankerungsmittel bzw. die Ankerplatten und die Bewehrungsstäbe
Teil der Verbundstützen bzw. Verbundunterzüge sind, können sie bei der statischen
Berechnung dieser Bauteile mit berücksichtigt werden.
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Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Hohlprofilabschnitte
der Verbundstützen Vierkanthohlprofi labschnitte sind, die vorzugsweise aus Einzelplatten
bzw. abgekanteten Winkelprofilen zusammengesetzt sind, und daß als Verankerungsmittel
an mindestens zwei einander gegenüberliegenden Innenflächen rechtwinklig abstehende
Platten mit Durchbrüchen zur Aufnahme von Bewehrungsstäben angebracht, vorzugsweise
angeschweißt sind.
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Die Hohlprofilabschnitte lassen sich auf diese Weise in dem erforderlichen
Querschnitt herstellen und die Anbringung der Verankerungsmittel kann schon vor
dem Zusammensetzen der Einzelplatten bzw. der Winkelprofile zu dem Hohlprofilabschnitt
vorgenommen werden.
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Ist nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß die Platten
sich jeweils etwa bis zur Mitte der Verbundstützen erstrecken und daß
die
Durchbrüche als Schlitze ausgebildet' sind, deren Breite dem Durchmesser der Bewehrungsstäbe
entspricht, dann können die Bewehrungsstäbe auch erst am Einsatzort in die Hohlprofilabschn
itte der Verbundstützen eingesteckt werden.
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Die Befestigung der Hohlprofilabschnitte der Verbundstützen auf dem
Boden bzw. einer Zwischendecke wird nach einer Ausgestaltung dadurch erleichtert,
daß die Hohlprofilabschnitte der Verbundstützen an einer Stirnseite mit einer an
den Außenflächen überstehenden Befestigungsplatte abgeschlossen sind, wobei die
Befestigungsplatte eine auf die Innenaufnahme des Hohlprofilabschnittes ausgelegte
Aussparung aufweist.
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Auch die Einbringung der Bewehrungsstäbe in die Kastenprofilabschnitte
der Verbundunterzüge kann erst am Einsatzort erfolgen, wenn vorgesehen ist, daß
die Kastenprofilabschnitte der Verbundunterzüge im wesentlichen U-förmigen Querschnitt
aufweisen und die Aussparungen zum Übergang auf Verbundstützen in dem Mittelsteg
angeordnet sind, daß zwischen den Seitenschenkeln der Kastenprofilabschnitte horizontal
verlaufend die hochkant stehenden Ankerplatten eingebracht sind und daß die Ankerplatten
Durchbrüche zur Aufnahme der horizontalen Bewehrungsstäbe aufweisen.
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Bei einem mehrgeschossigen Bauwerk ist nach einer Weiterbilduny vorgesehen,
daß die Enden der Seitenschenkel der Kastenprofilabschnitte der Verbundunterzüge
als Auflageflansche nach außen abgewinkelt sind und daß die weiterführenden Verbundstützen
mit der Befestigungsplatte des Hohlprofilabschnittes mit den Befestigungsflanschen
der Kastenprofilabschnitte der Verbundunterzüge verbunden sind. Auf diese Weise
läßt sich die weiterführende Verbundstütze eines Obergeschosses
mit
an den Betonverbund der Zwischendecke und den diese Zwischendecke tragenden Verbundstützen
des Untergeschosses einbeziehen.
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Um beim Aufstellen des skelettartigen Bauwerkes aus den Hohlprofilabschnitten
der Verbundstützen und den Kastenprofilabschnitten der Verbundunterzüge das skelettartige
Bauwerk zusammenzuhalten, ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, daß die den Kastenprofilabschnitten
der Verbundunterzüge zugekehrten Stirnseiten der Hohlprofilabschnitte der Verbundstützen
mit den Kastenprofilabschnitten verbunden, vorzuysweise verschweißt bzw. verschraubt
sind. Diese Verbindungen müssen nur die Verbundstützen und die Verbundunterzüge
in Position halten, bis der eingebrachte Beton abgebunden ist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung werden die Verbindungsstellen zwischen
den Verbundstützen und den Verbundunterzügen mit in eine aufzubringende Betondecke
integriert, wenn vorgesehen ist, daß auf die Auflageflansche der Kastenprofilabschnitte
der Verbundunterzüge Deckenplatten aufgelegt sind und daß die die Deckenplatten
aufgebrachte Betondecke mit dem Beton ion den Aufnahmen der Hohlprofilabschnitte
der Verbundstützen und den Aufnahmen der Kastenprofilabschnitte der Verbundunterzüge
zusammenhängt. Die Deckenplatten übernehmen dabei die Funktion einer Schalung zwischen
den Verbundunterzügen. Dabei läßt sich die Tragkraft im Bereich der Verbundunterzüge
dadurch noch wesentlich steigern, daß in die Betondecke Ankerplatten eingebracht
sind, die die Stoßstellen zwischen den Deckenplatten überbrücken und daß diese Ankerplatten
mit Schlitzen versehen sind, in die horizontale Bewehrungsstäbe eingebracht sind.
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Wird keine massive Betondecke aufgebracht oder werden keine Deckenplatten
verwendet, dann kann die Ausgestaltung auch so sein, daß
vorzugsweise
mit den Unterseiten der Auflageflansche der Kastenprofilabschnitte der Verbundunterzüge
eine aus Profilabschnitten bestehende Rahmen-Tragkonstruktion oder eine Schalung
verbunden ist. Die Rahmen-Tragkonstruktion kann eine Fertigbalkendecke oder dgl.
tragen und bildet einen Teil der Decke. Die Schalung kann nur bis zum Einbringen
und Abbinden der Betondecke an den Verbundunterzügen angehracht sein. Die Rahmen-Tragkonstruktion
1)7w. die SCil(lillRI(I wirker .lls Querverband zur Stabilisierung bei dem aus Verbundstützen
und Verbundunterzügen aufgebauten skelettartigen Bauwerk.
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Die Abstützung von Deckenplatten an den Kastenprofilabschnitten der
Verbundunterzüge kann nach einer Ausgestaltung auch so ausgeführt sein, daß die
Enden der Seitenschenkel der Kastenprofilabschnitte der Verbundunterzüge nach innen
abgekröpft sind und mit den einwärts gerichteten Abschnitten Auflage für Deckenplatten
bilden, wobei die Endabschnitte mit Aufnahmen für horizontale Decken-Bewehrungsstäbe
versehen sind.
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Bei einem vorgeplanten Bauwerk kann der Arbeitsaufwand auf der Baustelle
dadurch noch reduziert werden, daß die vertikalen Bewel1rlJll(Jsstäbe der Verbundstützen
fest mit den Verankerungsmitteln der Hohlprofilabschnitte verbunden sind und daß
die horizontalen Bewehrungsstäbe der Verbundunterzüge fest mit den Ankerplatten
der Kastenprofilabschnitte verbunden sind.
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Damit die weiterführenden Verbundstützen, die von einer Zwischendecke
ausgehen, statisch voll in die Zwischendecke einbezogen werden, sieht eine weitere
Ausgestaltung vor, daß die Hohlprofilabschnitte der Verbundstützen in dem Endbereich
mit der Befestigungsplatte Durchbrüche zur Aufnahme von horizontalen Bewehrungsstäben
einer Betondecke aufweisen. Damit hängt auch die Betonfüllung mit der Bewehrung
der weiterführenden Verbundstützen mit der Betondecke und deren Bewehrung zusammen.
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Die Erfindung wird anhand von verschiedenen, in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 im Schnitt eine Verbundstütze,
die im Bereich einer Zwischendecke mit einem Verbundunterzug und einer weiterführenden
Verbundstütze über die Betonfüllung und die Bewehrungen zusammenhängt, Fig. 2 einen
Schnitt durch den Verbundunterzug außerhalb einer Verbundstütze, Fig. 3 schematisch
die Verbindung von Kastenprofilabschnitten der Verbundunterzüge über eine Rahmen-Tragkonstruktion
und Fig. 4 einen Schnitt durch einen anders gestalteten Verbundunterzug.
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Der Schnitt nach Fig. 1 läßt die Grundidee der Erfindung erkennen.
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Die Verbundstützen und die Verbundunterzüge des Bauwerks werden als
Hohlprofilabschnitte 14 und als Kastenprofilabschnitte 17 vorgefertigt und erst
auf der Baustelle mit Beton ausgegossen. Nach dem Abbinden der Betonfüllung sind
die Verbundstützen und die Verbundunterzüge zu einer starren stabilen Einheit verbunden.
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Als Metallprofilabschnitte werden für die Verbundstützen Hohiprofilabschnitte
14 verwendet. Diese Hohlprofilabschnitte 14 sind aus Einzelplatten bzw. aus abgekanteten
Winkelprofilen zusammengesetzt,
vorzugsweise zusammengeschweißt.
Der Querschnitt und die Wandstärke der Hohlprofilabschnitte 14 wird in Verbindung
mit den eingebrachten Bewehrungsstäben 16 und dem Beton 30 aufgrund der erforderlichen
Tragkraft festgelegt. Die Bewehrungsstäbe 16 sind in Aufnahmen von Platten 15 geführt,
welche an den Innenflächen des Hohiprofilabschnittes 14 senkrecht abstehend angebracht,
vorzugsweise angeschweißt sind. Diese Platten 15 sind 7umirlßosl an 1 We in.ln(lr
yegenüberliegenden Innenflächen des Hohlprofilabschriittes 14 angebracht und erstrecken
sich etwa bis zur Mitte der Verbundstütze. Die untere Stirnseite des Hohlprofilabschnittes
14 ist mit einer an den Außenflächen vorstehenden Befestigungsplatte 11 abgeschlossen.
Diese Befestigungsplatte 11 wird mittels an sich bekannter Ankerschrauben 12 am
Boden 10 befestigt und weist eine Aussparung 13 auf, die dem Innenraum des Hohlprofilabschnittes
14 entspricht. Daher kann sich der in den Hohlprofilabschnitt 14 eingebrachte Beton
30 auch mit dem Boden 10 verbinden.
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Die Hohlprofilabschnitte 14 werden in entsprechender Verteilung des
Bauwerks mit dem Boden 10 verbunden. Dann werden die vertikalen Bewehrungsstäbe
16 in die Platten 15 eingefuhrt. Diese Bewehrungs stäbe 16 ragen aus der oberen
Stirnseite so weit heraus, daß sie sich sicher in die Aufnahme der auf die Hohlprofilabschnitte
14 aufgelegten Kastenprofilabschnitte 17 der Verbundunterzüge erstrecken. Diese
Kastenprofilabschnitte 17 weisen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf und
sind an den Stellen, an denen sie sich auf Verbundstützen abstützen, mit Aussparungen
20 im Mittelsteg versehen. Diese Aussparungen 20 schaffen einen Übergang von der
Aufnahme des Kastenprofilabschnittes 17 zu der Aufnahme des Hohlprofilabschnittes
14.
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Aus den Hohlprofilabschnitten 14 und den Kastenprofilabschnitten 17
wird zunächst ein skelettartiges Bauwerk erstellt. Dabei können die
oberen
Stirnseiten der Hohlprofilabschnitte 14 mit den Kastenprofilabschnitten 14 verbunden,
vorzugsweise verschweißt bzw. verschraubt werden. Diese Verbindungsstellen müssen
nur das erstellte skelettartige Bauwerk zusammenhalten. Zwischen den Seitenschenkeln
des Kastenprofilabschnittes 17 sind Ankerplatten 21 und 23 festgelegt, welche hochkant
stehen und in Schlitzen horizontal verlaufende Bewehrungsstäbe 22 und 24 aufnehmen.
Die Enden der Seitenschenkel des Kastenprofilabschnittes 14 sind nach außen als
Auflageflansche 18 und 19 dbycwinkelt und tragen die Deckenplatten 26 und 27, die
bis zum benachbarten Verbundunterzug reichen. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, kann mit
den Auflageflanschen 18 und 19 des Kastenprofils 17 auch die Befestigungsplatte
11' eines Hohlprofilabschnittes 14' einer weiterführenden Verbundstütze verbunden
werden, wie die Schraubverbindungen 25 andeuten.
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Die Stoßstelle zwischen den Deckenplatten 26 und 27 wird im Bereich
des Verbundunterzuges mittels Ankerplatten 28 überdeckt, in die horizontale Bewehrungsstäbe
29 eingeführt sind. Diese Ankerplatten 28 mit den Bewehrungsstäben 29 werden in
die Betonfüllung 30 eingebettet, welche in diesem Bereich die Zwischendecke bildet.
Die Betonrillung 30 gelangt dabei auch in die von dem Kastenprofilabschnitt 17 gebildete
Aufnahme und über die Aussparungen 20 in die von den Hohlprofilabschnitten 14 gebildeten
Aufnahmen. Außerhalb der Verbundstützen bildet die Zwischendecke mit den Betonfüllungen
30 in den Kastenprofilabschnitten 17 der Verbundunterzüge eine starre, stabile Einheit,
wobei die Bewehrungsstäbe 22 und 24 in dem Verbundunterzug und die Bewehrungsstäbe
29 in der Zwischendecke die Tragfähigkeit des Verbundunterzuges erhöhen. Weist der
Hohlprofilabschnitt 14 in dem Bereich über der Befestigungsplatte 11 Durchbrüche
auf, dann können auch die Bewehrungsstäbe 29 zum Teil mit der Betonfüllung der weiterführenden
Verbundstütze verkettet werden.
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Es ist leicht einzusehen, daß mit den vorgefertigten Bauteilen der
Erfindung auf der Baustelle zunächst ein skelettartiges Bauwerk erstellt werden
kann und danach mit der Betonfüllung diese Bauteile zu einer starren, tragfähigen
Einheit verbunden werden können. Das Bauwerk erhält dann zusätzlich eine ausreichende
Feuerwiderstandstla ucr, Fällt die weiterführende Verbundstütze nach Fig. 1 weg,
dann geht die Zwischendecke voll über die Betonfüllung 30 des Kastenprofilabschnittes
17 in die Betonfüllung 30 des Hohlprofilabschnittes 14 über.
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In Fig. 3 ist schematisch gezeigt, wie mit einer Rahmen-Tragkonstruktion
aus Profilabschnitten 37 zwischen benachbarten Verbundunterzügen eine Querverbindung
geschaffen werden kann. Die Profilabschnitte 37 sind dabei vorzugsweise mit den
Unterseiten der Auflageflansche 18,19 bzw. 18',19' der Kastenprofilabschnitte 17
und 17' verbunden, wie die Schraubverbindungen 38 und 38' andeuten. Auf diese Rahmen-Tragkonstruktion,
die beim Erstellen des skelettartigen Bauwerkes aus Hohlprofilabscllnitten 14 und
Kaslerlprofilabsctlnitter1 14 al)lJebrdcht wird, können Fertigbalken einer Deckenkonstruktion
oder eine andere Decken-bzw. Dachkonstruktion aufgelegt werden. Anstelle der Rahmen-Tragkonstruktion
kann aber auch eine Schalung angebracht werden, die nach dem Aufbringen und Abbinden
einer Betondecke abgenommen werden kann.
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Die Fig. 3 zeigt auch, wie die Ankerplatten 21,23 bzw. 21',23' zwischen
den Seitenschenkeln des Kastenprofilabschnittes 17 bzw. 17' festgelegt, vorzugsweise
eingeschweißt sind. Diese Ankerplatten stehen hochkant und sind mit Schlitzen 39,40
bzw. 39',40' versehen, in die die Bewehrungsstäbe 29 eingesteckt werderi können.
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Es ist durchaus im Rahmen der Erfindung, die Bewehrungsstäbe 16 der
Verbundstützen schon im llerstellungsbetrieb fest mit den Platten 15
der
Hohlprofilabschnitte 14 zu verbinden. Dasselbe gilt auch für die Verbindung zwischen
den Bewehrungsstäben 22 und 24 und den Ankerplatten 21 und 23 in den Kastenprofilabschnitten
17. Dadurch läßt sich der Montageaufwand auf der Baustelle noch weiter reduzieren.
Dabei ist lediglich darauf zu achten, daß die Bewehrungsstäbe 16 an der oberen offenen
Stirnseite des Hohlprofilabschnittes 14 genügend weit herausragen.
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Der Schnitt nach Fig. 4 zeigt, daß der Kastenprofilabschnitt 17 der
Verbundunterzüge auch anders gestaltet sein kann. So können über drei übereinander
angeordnete Ankerplatten 21, 23 und 35 noch mehr Bewehrungsstäbe 22, 24 und 36 in
der Aufnahme des Kastenprofilabschnittes 14 des Verbundunterzuges untergebracht
weder. Die Enden der Seitenschenkel können nach innen abgekröpft sein, wie die Teile
31 und 32 zeigen. Dabei bilden die Abschnitte 33 und 34 Auflagen für die Deckenplatten
26 und 27. Auch bei dieser Ausgestaltung bildet die Betonfüllung 30 des Kastenprofilabschnittes
17 eine starre tragfähige Einheit mit der auf die Deckenplatten 26 und 27 aufgebrachten
Betonfüllung 30 als Betondecke.
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Es bleibt noch zu erwähnen, daß der Aufbau der Verbundstützen und
der Verbundunterzüge im Querschnitt auch anders sein kann. Wesentlich nach der Erfindung
bleibt jedoch, daß die für diese Verbundstützen und Verbundunterzüge verwendeten
Metallprofilabschnitte zu einem skelettartigen Bauwerk zusammengesetzt werden können,
bevor die Aufnahmen dieser Metallprofilabschnitte mit Beton ausgegossen und zu einer
starren tragfähigen Einheit verbunden werden. Dazu ist in jedem Fall entscheidend,
daß die Aufnahmen der für die Värbundstützen verwendeten Metallprofilabschnitte
zumindest an den Abstützstellen zu den Verbundunterzügen mit den Aufnahmen der für
die Verbundunterzüge
verwendeten Metallprofilabschnitte in Verbindung
stehen und daß auch die Bewehrungsstäbe der Verbundstützen mit der Betonfüllung
der Verbundunterzüge verkettet werden.
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Es bleibt noch zu erwähnen, daß es dem Fachmann auf dem vorliegenden
Sachgebiet unter Ausnützung der Erfindung möglich ist, sowohl pendelig gelagerte,
mit Verbindern ausgesteifte Bauwerke, als auch rahmenartige, eingespannte Tragkonstruktionen
zu errichten. Außerdem ist die Erfindung auch für Spannbetonträger anwendbar.