DE3900432A1 - Konstruktion und verfahren zur herstellung von langgestreckten bauwerken bzw. bauwerksteilen in hohlkoerperform mit vertikaler oder horizontaler laengsachse aus stahl und beton - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Bauwerke bzw. Bauwerksteile in Hohlkörperform als Türme bzw. hohe Pfeiler oder als Brunnen oder als Tunnel, z.B. Fernsehtürme, Fördertürme, Fabrikschornsteine, Brückenpfeiler, Pylone von Hänge- oder Schrägseilbrücken oder auch Fahrstuhl- bzw. Treppenschächte von Hochhäusern, ferner Tiefbrunnen oder Hohlpfähle oder Tunnelröhren mit Biegebeanspruchung in ihrer Längsrichtung, entweder als Hohlzylinder bzw. Hohlkegelstumpf oder als Hohlkasten mit oder ohne Verjüngung, mit oder ohne Zwi­ schenwände sowie mit oder ohne Plattformen bzw. sonstigen Ver­ breiterungen in irgendeinem Bereich des Hohlkörpers aus Stahlbe­ ton mit Ortbeton und Gleit- und Kletterschalung oder aber aus Stahlbetonfertigteilen herzustellen. Bei diesem Verfahren werden Betonstabstähle oder Betonstahlmatten als schlaffe Bewehrung im allgemeinen zur Aufnahme von Zug- und Schubspannungen bzw. zur Rißsicherung, in manchen Fällen aber auch zur Entlastung des Be­ tons vor zu großen Druckspannungen, hauptsächlich in Richtung der Längsachse des Hohlkörpers einbetoniert. In Sonderfällen wird außerdem eine Vorspannung des Betons in Längsrichtung des Hohl­ körpers mit Hilfe von hochfesten Spannstählen erzeugt, sei es durch Spannen vor dem Erhärten des Betons im Spannbett bei Stahl­ betonfertigteilen, sei es durch Spannen nach dem Erhärten des Be­ tons mit nachträglichem Verbund. In allen hier genannten Fällen sind sämtliche Stähle im Endzustand von Beton bzw. Injektionsmör­ tel umhüllt.

Bei den genannten Bauwerken in Hohlkörperform wird häufig eine Gewichtsersparnis angestrebt, indem man die Stärke der Stahlbe­ tonwände möglichst weitgehend reduziert, vor allen Dingen bei schwierigen Gründungsverhältnissen. Dies führt häufig dazu, daß beispielsweise in den Wänden hoher Türme große vertikale Zugkräf­ te entstehen, die eine außergewöhnlich starke Zugbewehrung bzw. Druckbewehrung erforderlich machen. Ähnlich starke Bewehrungen können bei Brunnenschächten oder Hohlpfählen oder Tunnelröhren und dergl. erforderlich werden.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Unterbringung sowie die Stoßdeckung der massierten Betonstähle zu erheblichen Schwierigkeiten führen und vor allen Dingen die Einbringung bzw. Verdichtung des Betons derartig erschweren, daß die Betongüte darunter leiden könnte.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die erwähnten Schwierigkeiten bei der Unterbringung und Stoßdeckung massierter Betonstähle in den dünnen Wänden der langgestreckten Bauwerke in Hohlkörperform aus Stahlbeton sowie die dadurch be­ dingten Beeinträchtigungen der Betongüte zu vermeiden.

Zur Lösung der geschilderten Aufgabe gemäß der Erfindung ist vor­ gesehen, anstelle der oben genannten massierten Betonstähle ent­ sprechend dimensionierte Stahlverbundbleche entweder auf einer oder zwei Seiten der Betonwände oder innerhalb der Betonwände anzuordnen, deren vertikale bzw. horizontale Stöße und Verbundan­ ker genauso wie im Stahlbau bzw. Verbundbau üblich, ausgebildet werden, entweder durch Schweißnähte oder durch Stahllaschen in Verbindung mit HV-Schrauben bzw. durch Schlaufenanker oder Rechteckdübel oder dergleichen.

Diese Stahlverbundbleche können Zug- und Druckspannungen der Hohlkörperwände sowohl in ihrer Längsrichtung als auch bei ent­ sprechender Verbindung untereinander rechtwinklig dazu innerhalb der Wandfläche und natürlich auch Schubspannungen aufnehmen. Hierbei beteiligt sich der Stahlbeton in gewohnter Weise an der Aufnahme der Druck- und Schubspannungen bzw. im Stadium I auch der Zugspannungen.

Infolge dieser Anordnung der Stahlverbundbleche kann ein ge­ schlossener Stahlmantel entweder auf der Innen- oder Außenseite oder innerhalb der Hohlkörperwände gebildet werden, der durch seine Verbundanker eine kraftschlüssige Verbindung in jeder Rich­ tung mit dem angrenzenden Stahlbeton erzielt.

Dieser Verbund ermöglicht es durch entsprechende Wahl der Beton­ dicke und Betongüte, die Biegesteifigkeiten der Hohlkörperwände und des gesamten Hohlkörpers so weit zu vergrößern, daß die er­ forderlichen Sicherheiten gegen Ausbeulen sowohl für den erwähn­ ten Stahlmantel als auch für die gesamte Hohlkörperwandung und gegen Ausknicken des Hohlkörpers in seiner Gesamtheit sowie die jeweils gewünschte Begrenzung der seitlichen Auslenkungen bzw. Schwingungen des Hohlkörpers erzielt werden. Da die Stöße der einzelnen Stahlverbundbleche nur wenig bzw. im Falle von Stumpf­ schweißungen gar keinen Platz innerhalb des umgebenden Betons be­ anspruchen, ist bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eine nennenswerte Reduzierung der Wanddicke und eine gleichzei­ tige Steigerung der Betongüte und damit auch eine Vergrößerung des Elastizitätsmoduls des Betons und infolgedessen auch eine beträchtliche Gewichtseinsparung des gesamten Hohlkörpers gegen­ über einem Stahlbetonhohlkörper herkömmlicher Bauweise erzielbar.

Da der geschlossene Stahlmantel gleichzeitig vertikale und hori­ zontale Spannungen und auch Schubspannungen aufnehmen kann, läßt sich bei der erfindungsgemäßen Verbundkonstruktion der größte Teil der bei üblichen Stahlbetonwänden erforderlichen umlaufenden Bewehrung rechtwinklig zur Längsachse des Bauwerkes einsparen. Es genügt nämlich bei der vorgesehenen Verbundkonstruktion eine kon­ struktive Bewehrung an der dem Stahlmantel abgewandten Seite des Stahlbetons zur Rißsicherheit und Beulsicherheit dünner Hohlkör­ perwände.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der Hohlkörperwände in ihrer Gesamtheit aufgrund der eingangs be­ schriebenen Verbundkonstruktion. Bei dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren soll auf Ortbeton und infolge dessen auch auf die bisher im Hohlkörperbau meist angewandten Schalungsmethoden, z.B. Gleit­ schalung oder Kletterschalung, verzichtet werden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht demzufolge darin, daß die Hohlkörperwände aus einzelnen Stahlverbundfertigteilen zusam­ mengesetzt werden können, wobei diese Fertigteile entweder als einzelne Wandelemente oder in Abschnitten zusammenhängend herge­ stellt und montiert werden, z.B. ganze Geschosse oder Rohrschüs­ se. Die Herstellung derartiger Fertigteile kann auf dem Bauplatz in einer Feldfabrik auch in der Schlechtwetterperiode unter we­ sentlich günstigeren Arbeitsbedingungen erfolgen als z.B. in luf­ tigen Höhen bei Wind und Wetter, z.B. auch bei Regen, Schnee, Frost, Nebel und Dunkelheit, und sie ermöglicht auch Dampferhär­ tung und Betoneinfärbung. Sie gewährleistet ferner gleichmäßige Betonoberflächen sowie höhere Betonfestigkeiten und dementspre­ chend einen größeren Elastizitätsmodul des Betons, der wesentlich dazu beiträgt, bei hohlkörperartigen Bauwerken mit vertikaler Längsachse die horizontalen Auslenkungen bzw. Schwingungen des Bauwerkes bei Wind oder sonstigen angreifenden Horizontallasten zu reduzieren.

Weitere Merkmale der Erfindung sind durch die Besonderheiten der Stoßausbildung der zuvor beschriebenen Stahlverbundfertigteile im Hinblick auf die Produktion dieser Fertigteile sowie deren Monta­ ge, Justierung, schnelle Befestigung und saubere Fugenvermörte­ lung gekennzeichnet. Sie werden an einem Anwendungsbeispiel ge­ zeigt und erläutert. Es sind dargestellt in

Fig. 1 ein systematischer Längsschnitt durch eine Hohlkörperwand (1) in Stahlverbundbauweise (Schnitt durch die Längsachse des hohlkör­ perartigen Bauwerkes).

In diesem dargestellten Beispiel befindet sich das Stahlverbund­ blech (2) innerhalb der Hohlkörperwandung (1), ist also allseits von Stahlbeton (3) umgeben und mit diesem durch die Anker (4) und Dübel (5 _D ) bzw. aufgeschweißte Bolzenanker (5 _B ) kraftschlüssig verbunden.

Außerdem wird in diesem Beispiel eine Möglichkeit der Stoßausbil­ dung von Stahlverbundfertigteilen (1 oben) und (1 unten) gezeigt. Hierbei werden die benachbarten Stahlverbundbleche (2 oben) und (2 unten) diese Fertigteile in der Hauptzug- bzw. Hauptdruckrich­ tung mit ihrem vollen Querschnitt mit Hilfe von beidseitig an­ geordneten Stoßlaschen (6 außen) und (6 innen) verbunden, die auf einer Seite mit Schweißnähten (7 außen) und (7 innen) schon vor dem Betonieren des betreffenden Stahlverbundfertigteils (2 oben) und auf der anderen Seite mit HV-Schrauben (8) angeschlossen wer­ den. Die dargestellte Stoßfuge wird mit Vergußmörtel (9 außen) und (9 innen) vergossen.

Fig. 2 ein systematischer Querschnitt durch dieselbe Hohlkörperwand (1) in Stahlverbundbauweise, die in Fig. 1 als Längsschnitt darge­ stellt ist.

Hierbei wird die Stoßausbildung der Stahlverbundfertigteile (2 links) und (2 rechts) an ihren beiden anderen Rändern mit Hil­ fe der Stoßlaschen (10) und HV-Schrauben (11) gezeigt. Der zuge­ hörige Vergußmörtel wird durch (12 außen) und (12 innen) gezeigt.

Fig. 3 eine Ansicht eines Stahlverbundbleches (2) von der Außenseite der Hohlkörperwand (1) mit aufgeschweißten Ankern (4) und Dübeln (5 _D ) bzw. aufgeschweißten Bolzenankern (5 _B ) sowie einer aufgeschweiß­ ten Stoßlasche (6 außen) für die Verwendung eines Stahlverbund­ fertigteiles (1) vor der Einbringung des Stahlbetons (3) bzw. vor der Montage des betreffenden Stahlverbundfertigteiles (1). An den Rändern dieses Stahlverbundbleches (2) sind die Bohrlöcher (15) für die HV-Schrauben (S) sowie die Bohrlöcher (14) für die HV- Schrauben (11) gezeigt.

Claims (4)

1. Konstruktion und Verfahren zur Herstellung von langgestreck­ ten Bauwerken bzw. Bauwerksteilen in Hohlkörperform mit vertika­ ler oder horizontaler Längsachse aus Stahl und Beton, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hauptbewehrung der Hohlkörperwände (1) aus Stahlverbundblechen (2) besteht, die mit dem angrenzenden Stahl­ beton (3) durch Anker (4) oder Dübel (5 _D ) bzw. aufgeschweißten Bolzenanker (5 _B ) kraftschlüssig verbunden sind und daher ein Stahlverbundträgerwerk ergeben. Diese Stahlverbundbleche (2) kön­ nen je nach Bedarf entweder auf der Innen- oder Außenseite oder innerhalb der Hohlkörperwände (1) oder in entsprechender Kombina­ tion angeordnet werden.

2. Konstruktion und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stahlverbundbleche (2) nicht nur in der Rich­ tung der aufzunehmenden Zug- bzw. Druckkräfte in Längsrichtung des hohlkörperartigen Bauwerkes mit ihrem vollen Stahlquerschnitt gestoßen werden, sondern auch rechtwinklig dazu für einen teil­ weisen Stahlquerschnitt, damit ein in sich geschlossener Stahl­ mantel (2) im Verbund mit dem angrenzenden Stahlbeton (3) für die Hohlkörperwandung (1) entsteht.

3. Konstruktion und Herstellung der Hohlkörperwände (1) nach An­ spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einzelnen Stahlverbundfertigteilen (1 oben) und (1 unten) bzw. (1 links) und (1 rechts) zusammengesetzt werden.

4. Konstruktion und Herstellung der Hohlkörperwände nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stöße der Stahlverbundbleche (2 oben) und (2 unten) bzw. (2 links) und (2 rechts) in besonderer Weise entweder durch Schweißen oder durch Laschen mit Hilfe von HV-Schrauben ausgebildet werden.