EP0027896A2 - Vorgefertigtes montagesteifes Plattenelement und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
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- EP0027896A2 EP0027896A2 EP80105743A EP80105743A EP0027896A2 EP 0027896 A2 EP0027896 A2 EP 0027896A2 EP 80105743 A EP80105743 A EP 80105743A EP 80105743 A EP80105743 A EP 80105743A EP 0027896 A2 EP0027896 A2 EP 0027896A2
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- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
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- E04B5/16—Load-carrying floor structures wholly or partly cast or similarly formed in situ
- E04B5/32—Floor structures wholly cast in situ with or without form units or reinforcements
- E04B5/36—Floor structures wholly cast in situ with or without form units or reinforcements with form units as part of the floor
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- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
- E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
- E04C5/06—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of high bending resistance, i.e. of essentially three-dimensional extent, e.g. lattice girders
- E04C5/065—Light-weight girders, e.g. with precast parts
Definitions
- the invention relates to a prefabricated, rigid panel element for the production of ceilings according to the preamble of claim 1. Furthermore, it relates to a method for producing a plate element according to claim 11.
- Plate elements of this type are known from DE-OS 24 27 168. They are characterized by increased rigidity compared to plate elements in which the upper chord of the protruding lattice girder consists only of a metal profile, so that the mounting span when laying such plate elements can be increased.
- the free edge sections of the side walls of the sheet steel rail are drawn inwards so that they claw into the filled concrete and when subjected to a load of the top chord prevent the concrete from separating from and lifting off the top chord material.
- CH-PS 391 245 has made known a carrier with a channel-shaped upper flange, in which the channel profile is filled with an adhesive-affine pressure-resistant material, such as concrete, and forms a composite body with this material.
- an adhesive-affine pressure-resistant material such as concrete
- the contact area between the channel profile and the adhesive-affine material is increased.
- the inner surface of the channel profile has an enlarged surface due to corrugation, creasing, toothing or knurling.
- the grooves of the scoring or the depressions and elevations of the corrugation run here. in the longitudinal direction of the channel profile.
- the invention has for its object to increase the rigidity of the lattice girder and thus the mounting span so far in a prefabricated mounting-rigid plate element according to the preamble of claim 1 that the otherwise required mounting supports can be omitted.
- a greater power transmission between the sheet steel rail and the concrete filling is to be made possible than with the known supports.
- a shear-resistant bond is formed in the longitudinal direction of the steel sheet rail by nub-like projections or transverse ribs which are arranged along the inner surface of the steel sheet rail.
- the contact surface of the diagonals on the associated side wall of the sheet steel rail can thus be limited to a very small area, so that the electrode force required to overcome the stiffness of the side wall in question and the diagonals when welding the diagonals to the top flange remains small by spot welding.
- the reduced contact surface also ensures that the transition cross section of the welding current is limited to the cross section required for the welded connection, no undesirable ones Shunts arise and the energy requirement is kept to a minimum. Due to the small extent of the heating zones, an impairment of the original strength of the material is avoided.
- the grid diagonals should be welded to the side walls of the sheet steel rail in the plane of the resulting compressive force of the upper chord, which corresponds approximately to the plane of the center of gravity of the upper chord, so that the path of force transmission in the upper chord is as short as possible. This achieves the lowest possible shear stress between the sheet steel rail and the concrete filling and thus ensures the greatest possible bond effect.
- the distance between the Untergurtknoten Vietnamese bra is about 20 cm, so that in the conventional ceiling height, the struts of the lattice diagonals respectively under inclinations of about + 45 0 can be placed.
- the distance from the front edge of the support to the first lower chord node can be up to 17 cm if the support width is ge rade corresponds to the prescribed minimum value of 3.5 cm.
- the unstiffened edge section of the plate can then generally no longer transmit the transverse forces. It must therefore be prevented in the case of the larger spans made possible by the plate element according to the invention that the plate will fail in the case of unfavorable interfaces in the support area of the plate. It should be ensured without increasing the steel effort for the lattice diagonals with arbitrary lengths of the plate elements and thus the beams sitting in the concrete slabs that these can transmit greater transverse forces in their end regions than the known plate elements.
- the lattice girder according to the invention is characterized, in particular when measures for stiffening the upper chord according to the subclaims, by an increased buckling and torsional stiffness which permit such an asymmetrical load.
- the concrete filling of the steel sheet rail is increased in height so that it protrudes beyond the side walls of the steel sheet rail.
- the dimension of the protrusion of the concrete filling preferably corresponds to the required degree of coverage of the steel Tin rail in in-situ concrete. Due to the protrusion of the concrete filling over the sheet steel rail, adequate corrosion protection is achieved for the sheet steel rail even in the case of corrosive ambient conditions in the finished ceiling, and the upper edge of the concrete strip is retained as a trigger strip for the fresh concrete.
- the lattice girders can serve as spacers for the upper reinforcement required in the area of the plate supports.
- the shear-resistant bond between the sheet steel rail and the concrete filling is of particular importance.
- the shear-resistant bond enables the increased force transmission from the sheet steel rail into the concrete filling necessary to utilize the enlarged concrete cross-section.
- the prefabricated slab element 1 shown in FIG. 1 for the production of slabs contains a large-area concrete slab 2 serving as permanent formwork, in which at least part of the slab reinforcement is attached is arranged.
- the ceiling reinforcement consists of a reinforcing steel mat 3 and the lower chords 4 and 5 of a plurality of lattice girders 6 arranged at a distance from one another, one of which is shown in FIG. 1.
- the lattice girder 6 has as a top chord a U-shaped sheet steel rail 8 filled with concrete 7, comprising a bottom wall 9 and two side walls 10 and 11.
- Lattice diagonals 12 and 13 are welded from the outside to the two side walls and, as can be seen from the isometric representation according to FIG.
- the lower flange bars 4 and 5 of the lattice girder 6 are welded on from the outside. If necessary, a non-positive connection is made between the reinforcing steel mat 3 and the lower chord rods 4 and 5.
- the lattice girders 6 are only embedded with their lower area in the concrete slab 2, they protrude with a substantial part of their height from the surface of the concrete slab and form the rigid reinforcement for the concrete slab.
- the bottom wall 9 of the sheet steel rail 8 has a longitudinal bead 14 and the upper edges 15 and 16 of the side walls 10 and 11 of the sheet steel rail 8 are angled inwards.
- the side walls are designed to converge upwards. In connection with the grid diagonals welded to the outside of the side walls, also converging upwards, and the lower chords welded to the outside of the grid diagonals, this also ensures good stackability of the carriers 6 before the plate element is assembled.
- knob-like projections 17 or by transverse ribs 24 shown in Fig. 2 which are arranged along the inner surface of the steel sheet rail 8, a shear-resistant bond is formed between this and the concrete filling 7 in the longitudinal direction of the steel sheet rail.
- this shear-resistant bond it is possible to distribute the forces to be transmitted from the sheet steel rail to the concrete filling in accordance with the static requirements in the longitudinal direction of the steel plate rail and thus to transmit them evenly.
- the distribution of the power transmission can be adapted or optimized to the requirements by the distance and the height of the knobs or transverse ribs.
- the plate element shown in Fig. 2 contains a strip-shaped concrete slab 21 and only a single support 22.
- transverse ribs 24 are provided for producing the shear-resistant bond between the sheet steel rail and the concrete filling.
- FIG. 1 a particularly advantageous embodiment of a prefabricated plate element is shown in sectional views corresponding to FIG. 1.
- the concrete filling 31 or 41 of the upper chord of the lattice girder projects above the U-shaped sheet steel rail 8 of the upper chord.
- the dimension of the protrusion of the concrete filling preferably corresponds to the required degree of coverage of the sheet steel rail by the in-situ concrete.
- the upper edge of the concrete filling 31 or 41 always coincides with the later upper edge of the in-situ concrete, which makes it easy to remove the fresh concrete and thus to maintain the ceiling thickness.
- the area in which the concrete filling 31 or 41 extends above the steel sheet rail 8 in height does not extend over the entire length of the steel sheet rail but only over the central area 81 (see FIG. 8), in which the plate length is approximately the same the maximum bending moments occur according to the corresponding support span.
- the desired elevation of the concrete filling compared to the sheet steel rail either along the entire rail or only in the area of the center of the field can be achieved, for example, according to FIG 4, which contains two boundary strips 43 and 44, which are supported when the attachment box is placed on the diagonals 12 and 13, rest against the side walls 10 and 11 of the sheet steel rail 8 from the outside and this by the desired protrusion dimension in the Exceed height.
- the upper edges of the boundary strips 43 and 44 can thus be used as pull-off edges for the concrete filling 41.
- the attachment box is removed again. Putting on and taking off of the attachment box is particularly simple if, as shown in FIG. 4, the boundary strips converge upwards.
- plug-in strips 32 become part of the slab element as lost formwork parts and thus also the ceiling made with the slab element, since their upper edge generally also coincides with the upper edge of the in-situ concrete, they should be made of non-corrosive material .
- Plastic strips with a V-shaped profile have proven to be particularly suitable for this.
- FIG. 5 shows partial sectional views of ceilings which are produced with prefabricated plate elements according to the invention.
- a plate element 1 corresponding to FIG. 1 is used and in-situ concrete 51 is filled up to the height of the angled upper edges 15 and 16 of the side walls of the sheet steel rail 8.
- the upper edge of the concrete filling 7 of the prefabricated plate element 1 can be used as a peel dimension for the in-situ concrete 51.
- FIG. 6 shows the cross section of a ceiling produced with a prefabricated plate element according to FIG. 4.
- the upper edges of the side walls of the sheet steel rail 8 lie around the required concrete cover 42 or to a greater extent below the upper edge of the in-situ concrete 61. Also in this case serves the upper edge of the concrete filling 41 as a deduction for the in-situ concrete.
- FIG. 8 shows the use of prefabricated plate elements corresponding to FIG. 4 in a continuous plate system.
- the large-area plate elements 82 each span the distance between walls 83 on which they rest with their edges.
- the protrusion of the concrete filling 41 over the edges of the U-shaped sheet steel rails 8 of the girders does not extend over the entire length of the sheet steel rail, but only over its central region 81. In the two end regions, the height of the concrete filling corresponds to the height of the upper edges of the sheet steel rail 8 , as shown in Fig. 1.
- the protruding area 81 of the concrete filling lies in the area of the middle of the field between the walls 83, that is to say in the area of the greatest bending moments, and by adapting the stiffness of the beam in the longitudinal direction allows a full utilization of the stiffness of the prefabricated plate elements.
- a support plane for the upper reinforcement 72 is created at the end areas of the sheet steel rail 8.
- a longitudinal bead 133 and 134 is provided in the side walls 110 and 111 of the sheet steel rail 108, to which the grid diagonals 112 and 113 are welded. This also achieves the manufacturing advantages already mentioned above.
- the lower flange nodes 126 of the one grid diagonal 113 are offset from the lower flange nodes 125 of the other grid diagonals 112 in the longitudinal direction of the carrier by the distance a (see FIG. 10), which is approximately half the distance b between adjacent lower flange nodes 125 and 126 which corresponds to one or the other grid diagonals.
- the effective distance between adjacent lower chord nodes can be reduced to approximately half, namely dimension a, without shortening the distance b between the individual lattice diagonals and thus without increasing the steel expenditure.
- the distance between the lower chord nodes is 20 cm each. The effective distance can be reduced to 10 cm reduce.
- FIG. 11 shows the end region of a plate element 101 resting on a support 128. Due to the prescribed plate length, the beam embedded in the concrete plate 2 had to be cut off immediately next to a lower chord node of the grid diagonals 112, so that at this point between the grid diagonals 112 and the associated one Lower flange rod no longer has a positive connection. This is the worst case.
- the width of the end section of the concrete slab 2 resting on the support 128, that is to say the support depth, is designated by c and the distance between the front edge of the support 128 and the first lower chord node 125 is designated by d.
- the prescribed minimum value for the support depth c is 3.5 cm.
- the distance d * / and the concrete cover increases 0.5 cm in the case shown to about 17 cm.
- Such a distance which is not stiffened by grid diagonals, can lead to a break in the area of the first lower chord node in the case of larger assembly support widths.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein vorgefertigtes montagesteifes Plattenelement zur Herstellung von Decken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Plattenelements gemäß Anspruch 11.
- Plattenelemente dieser Art sind durch die DE-OS 24 27 168 bekannt geworden. Sie zeichnen sich gegenüber Plattenelementen, bei denen der Obergurt des herausstehenden Gitterträgers lediglich aus einem Metallprofil besteht, durch erhöhte Steifigkeit aus, so daß die Montagestützweite beim Verlegen derartiger Plattenelemente vergrößert werden kann. Zur Sicherung eines festen Verbundes zwischen dem Beton und der U-förmigen Stahlblechschiene sind die freien Randabschnitte der Seitenwände der Stahlblechschiene nach innen eingezogen, so daß sie sich in den eingefüllten Beton verkrallen und bei einer Belastung des Obergurts verhindern, daß sich der Beton vom Obergurtmaterial trennt und von diesem abhebt.
- Durch die CH-PS 391 245 ist ein Träger mit rinnenförmigem Obergurt bekannt geworden, bei dem das Rinnenprofil mit einem adhäsionsaffinen durckfesten Stoff, wie beispielsweise Beton, ausgefüllt ist und mit diesem Stoff einen Verbundkörper bildet. Zur Vergrößerung der Verbundwirkung wird die Berührungsfläche zwischen dem Rinnenprofil und dem adhäsionsaffinen Stoff vergrößert. Zu diesem Zweck weist die Innenfläche des Rinnenprofils eine durch Wellung, Rillung, Zahnung oder Rändelung vergrößerte Oberfläche auf. Die Rillen der Rillung bzw. die Vertiefungen und Erhöhungen der Wellung verlaufen hierbei. in Längsrichtung des Rinnenprofils.
- Es hat sich gezeigt, daß sich bei vorgefertigten Plattenelementen, die mit den erwähnten Trägern bewehrt sind, infolge des Druckgurtes aus Beton die Montagestützweite zwar gegenüber anderen Plattenelementen, die nur einen Obergurt aus Metall aufweisen, erhöhen läßt, doch sind bei größeren Stützweiten, also bei Stützweiten über 3 m, immer noch Zwischenunterstützungen für die Montage erforderlich, wenn eine unzulässige Durchbiegung des Plattenelements bei der Herstellung der Decke verhindert werden werden soll.
- Eingehendere Untersuchungen haben gezeigt, daß bei den bekannten Trägern zwar ein hinreichender Verbund zwischen der Betonfüllung und dem Obergurtmaterial in vertikaler Richtung gewährleistet ist, daß es aber für eine volle Ausnutzung der Tragkraft des aus Betonfüllung und U-förmiger Stahlblechschiene bestehenden Verbundkörpers erforderlich ist, die übertragung der bei einer Belastung des Plattenelementes vorwiegend in axialer Richtung auftretenden Schubkräfte zwischen der Betonfüllung und der Stahlblechschiene sicherzustellen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem vorgefertigten montagesteifen Plattenelement gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 die Steifigkeit des Gitterträgers und damit die Montagestützweite so weit zu erhöhen, daß die sonst erforderlichen Montageunterstützungen entfallen können. Es soll eine größere Kraftübertragung zwischen der Stahlblechschiene und der Betonfüllung als bei den bekannten Trägern ermöglicht werden.
- Die Aufgabe ist bei einem Plattenelement der im Oberbegriff genannten Art dadurch gelöst, daß durch noppenartige Vorsprünge oder Querrippen, die längs der Innenfläche der Stahlblechschiene angeordnet sind, zwischen dieser und der Betonfüllung in Längsrichtung der Stahlblechschiene ein schubfester Verbund gebildet ist.
- Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird nicht nur ein volles Zusammenwirken zwischen der Stahlblechschiene und der Betonfüllung in vertikaler Richtung, sondern auch in horizontaler Richtung erzielt. Durch den kontinuierlichen schubfesten Verbund in horizontaler Richtung werden die in dieser Richtung von der Stahlblechschiene auf die Betonfüllung zu übertragenden Kräfte entsprechend den statischen Erfordernissen in Längsrichtung verteilt eingebracht und es wird damit ein örtliches überschreiten der für die Kraftübertragung zulässigen Größe verhindert. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch in Verbindung mit einem ausreichenden Querschnitt der Betonfüllung die Steifigkeit des aus Stahlblechschiene und Betonfüllung bestehenden Obergurts wesentlich vergrößert und damit die Montagestützweite erhöht werden kann. Sie kann so weit erhöht werden, daß mit den vorgefertigten Plattenelementen sogar Decken einer Spannweite von über 5 m ohne Zwischenunterstützung betoniert werden können und dies bei einem Abstand der Träger von über 50 cm. Selbstverständlich muß, wie bei dem bekannten Träger, auch eine ausreichende Kraftübertragung in vertikaler.Richtung möglich sein. Dies kann in bekannter Weise durch nach oben zusammenlaufende Seitenwände der Stahlblechschiene geschehen.
- Damit ein durch noppenartige Vorsprünge oder Querrippen gebildeter schubfester Verbund zwischen der Stahlblechschiene und der Betonfüllung auch bei größeren Belastungen erhalten bleibt, muß bei der Stahlblechschiene eine bestimmte Knicksteifigkeit gesichert sein. Um den erforderlichen Wert bei kleinen Blechstärken zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, die Stahlblechschiene mit wenigstens einer Längssicke zu versehen und die Oberkanten der Seitenwände der Stahlblechschienen nach innen abzuwinkeln. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn in die Seitenwände der U-förmigen Stahlblechschiene jeweils eine Längssicke nach außen gedrückt oder gewalzt wird und an diese Längssicke die eine bzw. die andere Gitterdiagonale angeschweißt wird. Bei einer solchen Ausbildung läßt sich nämlich nicht nur eine-Beeinträchtigung der Verbundwirkung durch Ausbeulen verhindern, es sind damit auch wesentliche Fertigungsvorteile verbunden. Die Anlagefläche der Diagonalen an der zugehörigen Seitenwand der Stahlblechschiene läßt sich nämlich hierdurch auf einen sehr kleinen Bereich begrenzen, so daß die erforderliche Elektrodenkraft zur überwindung der Formsteifigkeit der betreffenden Seitenwand und der Diagonalen beim Anschweißen der Diagonalen an den Obergurt durch Punktschweißung gering bleibt. Durch die verkleinerte Anlagefläche wird ferner erreicht, daß der übergangsquerschnitt des Schweißstroms auf den für die Schweißverbindung erforderlichen Querschnitt begrenzt wird, keine unerwünschten Nebenschlüsse entstehen und der Energiebedarf minimal gehalten wird. Wegen der geringen Ausdehnung der Erwärmungszonen wird außerdem eine Beeinträchtigung der Ursprungsfestigkeit des Materials vermieden. Im übrigen sollten die Gitterdiagonalen in der Ebene der resultierenden Druckkraft des Obergurts, die etwa der Ebene der Schwerpunktsachse des Obergurts entspricht, an die Seitenwände der Stahlblechschiene angeschweißt werden, damit der Weg der Kraftübertragung in dem Obergurt möglichst kurz wird. Hiermit wird die kleinstmögliche Schubbeanspruchung zwischen Stahlblechschiene und Betonfüllung erreicht und somit die größtmögliche Verbundwirkung sichergestellt.
- Bei den erfindungsgemäßen Plattenelementen können wegen der größeren Spannweite und wegen der aus diesem Grund größeren Querkräfte die von der Platte auf das Auflager zu übertragen sind, Schwierigkeiten entstehen, wenn der auf dem Auflager aufliegende Randabschnitt sehr klein und der die Platte versteifende Gitterträger zufällig so abgeschnitten ist, daß vom aufliegenden Rand der Platte aus gesehen der erste Untergurtknotenpunkt, das heißt die erste Verbindungsstelle zwischen einer der beiden Gitterdiagonalen und dem betreffenden Untergurtstab mehr als etwa 10 cm von der Vorderkante des Auflagers an gemessen, entfernt liegt. Dieser Abschnitt der Platte ist dann nicht versteift und es kann zu einem Bruch der Platte im Bereich des ersten Untergurtknotenpunktes kommen. Bei üblichen Gitterträgern beträgt der Abstand zwischen den Untergurtknotenpunkten etwa 20 cm, damit bei den üblichen Deckenhöhen die Streben der Gitterdiagonalen jeweils unter Neigungen von etwa + 45 0 angeordnet werden können. Bei einem solchen Gitterträger kann der Abstand von der Vorderkante des Auflagers zum ersten Untergurtknotenpunkt bis zu 17 cm betragen, wenn die Auflagerbreite gerade dem vorgeschriebenen Mindestwert von 3,5 cm entspricht. Der unversteifte Randabschnitt der Platte kann dann in der Regel die Querkräfte nicht mehr übertragen. Es muß deshalb bei den durch das erfindungsgemäße Plattenelement ermöglichten größere Spannweiten verhindert werden, daß es bei ungünstigen Schnittstellen des Trägers im Auflagerbereich der Platte zu einem Versagen der Platte kommt. Es soll ohne Vergrößerung des Stahlaufwandes für die Gitterdiagonalen bei willkürlichen Längen der Plattenelemente und damit den in den Betonplatten sitzenden Trägern sichergestellt sein, daß diese in ihren Endbereichen größere Querkräfte als die bekannten Plattenelemente übertragen können.
- Dies wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung durch die Merkmle des Anspruchs 5 ermöqlicht. Hierdurch wird der wirksame Knotenpunktabstand im Bereich der Untergurtstäbe auf etwa die Hälfte verringert, ohne daß der Knotenpunktabstand der einzelnen Gitterdiagonalen verringert werden muß. Die Einleitung der Querkraft in das Auflager über nur eine Diagonale, also eine in Bezug auf die Trägerachse asymetrische Einleitung hat eine Torsions- und zusätzliche Knickbeanspruchung des Obergurts zur Folge. Der erfindungsgemäße Gitterträger zeichnet sich jedoch, insbesondere wenn Maßnahmen zur Versteifung des Obergurts nach den Unteransprüchen vorgesehen werden, durch eine vergrößerte Knick- und Torsionssteifigkeit aus, die eine solche asymetrische Belastung zulassen.
- Gemäß einer Ausbildung der Erfindung ist die Betonfüllung der Stahlblechschiene in der Höhe vergrößert, so daß sie über die Seitenwände der Stahlblechschiene hinausragt. Vorzugsweise entspricht das Maß des überstandes der Betonfüllung dem geforderten überdeckungsmaß der Stahlblechschiene im Ortbeton. Durch den überstand der Betonfüllung über die Stahlblechschiene wird auch bei korrosionsfördernden Umgebungsbedingungen in der fertigen Decke ein ausreichender Korrosionsschutz für die Stahlblechschiene erreicht und die Oberkante der Betonleiste bleibt als Abzugsleiste für den Frischbeton erhalten.
- Vorzugsweise bei mehrfeldrigen Plattensystemen bietet sich die Möglichkeit, einen überstand der Betonfüllung nur im mittleren Bereich der Plattenstützweite, in dem die größten Biegekräfte und damit im Obergurt die größten Druckkräfte auftreten, auszuführen und in den weniger beanspruchten Randbereichen die Schiene nur bis zu ihrer Oberkante mit Beton zu füllen. Auf diese Weise können die Gitterträger als Abstandshalter für die im Bereich der Plattenunterstützungen erforderliche obere Bewehrung dienen.
- Bei einer Vergrößerung der Höhe der Betonfüllung im Bereich der größten Biegebeanspruchung des Plattenelements kommt dem schubfesten Verbund zwischen der Stahlblechschiene und der Betonfüllung eine besondere Bedeutung zu. Durch den schubfesten Verbund ist die für die Ausnutzung des vergrößerten Betonquerschnitts notwendige erhöhte Krafteinleitung von der Stahlblechschiene in die Betonfüllung möglich.
- Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele anhand von elf Figuren näher erläutert. Es zeigen
- Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Plattenelement im Querschnitt,
- Fig. 2 einen Ausschnitt eines Plattenelementes mit streifenförmiger Betonplatte in isometrischer Darstellung,
- Fig. 3 ein Plattenelement in einer Ansicht entsprechend Fig. 1 mit einer die Stahlblechschiene überragenden Betonfüllung,
- Fig. 4 ein Plattenelement entsprechend Fig. 1 in Verbindung mit einer Vorrichtung zur Herstellung eines überstandes der Betonfüllung,
- Fig. 5, 6 und 7 Querschnittsansichten der fertigen Decke,
- Fig. 8 eine Längsschnittansicht von auf Wänden verlegten vorgefertigten Plattenelementen gemäß dieser Erfindung,
- Fig. 9 und 10 in zwei verschiedenen Schnittansichten einen Ausschnitt aus einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Plattenelements,
- Fig. 11 eine Prinzipdarstellung zur Verdeutlichung der Verhältnisse in der Nähe des Auflagers.
- Das in Fig. 1 im Ausschnitt dargestellte vorgefertigte Plattenelement 1 zur Herstellung von Decken enthält eine als bleibende Schalung dienende großflächige Betonplatte 2, in der wenigstens ein Teil der Deckenbewehrung angeordnet ist. Die Deckenbewehrung besteht im vorliegenden Fall aus einer Betonstahlmatte 3 und aus den Untergurten 4 und 5 von mehreren im Abstand zueinander angeordneten Gitterträgern 6, von denen in Fig. 1 einer dargestellt ist. Der Gitterträger 6 weist als Obergurt eine mit Beton 7 gefüllte U-förmige Stahlblechschiene 8 aus einer Bodenwand 9 und zwei Seitenwänden 10 und 11 auf. An den beiden Seitenwänden sind von außen Gitterdiagonalen 12 und 13 angeschweißt, die, wie aus der isometrischen Darstellung nach Fig. 2 ersichtlich, jeweils aus einem zickzackförmig gebogenen Stahlstab bestehen. Im Bereich der unteren Umlenkstellen der Gitterdiagonalen sind die Untergurtstäbe 4 und 5 des Gitterträgers 6 von außen angeschweißt. Falls erforderlich ist zwischen der Betonstahlmatte 3 und den Untergurtstäben 4 und 5 eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt. Die Gitterträger 6 sind nur mit ihrem unteren Bereich in die Betonplatte 2 eingebettet, sie ragen mit einem wesentlichen Teil ihrer Höhe aus der Oberfläche der Betonplatte heraus und bilden die beigesteife Bewehrung für die Betonplatte.
- Zur Erhöhung der Beulstabilität weist die Bodenwand 9 der Stahlblechschiene 8 eine Längssicke 14 auf und es sind die Oberkanten 15 und 16 der Seitenwände 10 und 11 der Stahlblechschiene 8 nach innen abgewinkelt. Um zwischen den Seitenwänden der Stahlblechschiene 8 und der Betonfüllung 7 einen Verbund in vertikaler Richtung zu gewährleisten, sind die Seitenwände nach oben konvergierend ausgebildet. In Verbindung mit den außen an die Seitenwände angeschweißten, ebenfalls nach oben konvergierenden Gitterdiagonalen und den außen an die Gitterdiagonalen angeschweißten Untergurten wird hierdurch auch eine gute Stapelbarkeit der Träger 6 vor dem Zusammenbau des Plattenelements gewährleistet.
- Durch noppenartige Vorsprünge 17 oder auch durch in Fig. 2 dargestellte Querrippen 24, die längs der Innenfläche der Stahlblechschiene 8 angeordnet sind, wird zwischen dieser und der Betonfüllung 7 in Längsrichtung der Stählblechschiene ein schubfester Verbund gebildet. Infolge dieses schubfesten Verbundes ist es möglich, die von der Stahlblechschiene auf die Betonfüllung entsprechend den statischen Erfodernissen in Längsrichtung der Stahlblechschiene zu übertragenden Kräfte verteilt und damit gleichmäßig zu übertragen. Die Aufteilung der Kraftübertragung kann durch den Abstand und die Höhe der Noppen bzw. Querrippen den Erfodernissen angepaßt bzw. optimiert werden. Die in Fig. 1 dargestellten noppenartigen Vorsprünge in den Seitenwänden bewirken nicht nur einen schubfesten Verbund in Längsrichtung der Stahlblechschiene, das heißt in horizontaler Richtung, sondern auch quer dazu, das heißt in vertikaler Richtung. Hierdurch wird der in dieser Richtung bereits durch andere bekannte Maßnahmen erzielte Verbund zwischen Stahlblechschiene 8 und Betonfüllung 7 verbessert.
- Es soll noch erwähnt werden, daß bei der Herstellung des vorgefertigten Plattenelements nach Fig. die Betonfüllung 7 gleichzeitig mit dem Beton 2 eingebracht wird und daß die abgewinkelten Oberkanten 15 und 16 als Abziehleiste dienen können.
- Bei dem in Fig. 2 dargestellten vorgefertigten Plattenelement sind, wie bei den nachfolgenden Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht mehr gesondert erläutert. Das in Fig. 2 dargestellte Plattenelement enthält eine streifenförmige Betonplatte 21 und nur einen einzigen Träger 22. In den Seitenwänden der U-förmigen Stahlblechschiene 23 sind zur Herstellung des schubfesten Verbundes zwischen der Stahlblechschiene und der Betonfüllung 7 Querrippen 24 vorgesehen.
- In den Fig. 3 und 4 ist in Schnittansichten entsprechend Fig. 1 eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines vorgefertigten Plattenelements dargestellt. Hier überragt die Betonfüllung 31 bzw. 41 des Obergurts des Gitterträgers die U-förmige Stahlblechschiene 8 des Obergurts in der Höhe. Vorzugsweise entspricht das Maß des überstandes der Betonfüllung dem geforderten überdeckungsmaß der Stahlblechschiene durch den Ortbeton. Auf diese Weise stimmt die Oberkante der Betonfüllung 31 bzw. 41 immer mit der späteren Oberkante des Ortbetons überein, wodurch das Abziehen des Frischbetons und damit das Einhalten der Deckendicke auf einfache Weise möglich ist. Vorzugsweise erstreckt sich der Bereich, in dem die Betonfüllung 31 bzw. 41 die Stahlblechschiene 8 in der Höhe überragt, nicht über die gesamte Länge der Stahlblechschiene sondern nur über den mittleren Bereich 81 (siehe Fig. 8), in dem bei einer etwa der Plattenlänge entsprechenden Montagestützweite die maximalen Biegemomente auftreten. Die gewünschte überhöhung der Betonfüllung gegenüber der Stahlblechschiene entweder längs der gesamten Schiene oder nur im Bereich der Feldmitte, läßt sich beispielsweise entsprechend Fig. 3 durch Aufsteckleisten 32 realisieren, die auf die Seitenwände der Stahlblechschiene 8 aufgesetzt und als bleibende Schalungsteile Bestandteil des Trägers werden oder durch einen Aufsetzkasten 42 entsprechend Fig. 4, der zwei Begrenzungsleisten 43 und 44 enthält, die sich beim Aufsetzen des Aufsetzkastens auf den Diagonalen 12 und 13 abstützen, von außen an den Seitenwänden 10 und 11 der Stahlblechschiene 8 anliegen und diese um das gewünschte überstandsmaß in der Höhe überragen. Damit können die Oberkanten der Begrenzungsleisten 43 und 44 als Abziehkanten für die Betonfüllung 41 verwendet werden.
- Nach dem Aushärten der Betonfüllung 41 wird der Aufsetzkasten wieder abgenommen. Das Aufsetzen und Abnehmen des Aufsetzkastens ist besonders einfach, wenn, wie in Fig. 4 dargestellt, die Begrenzungsleisten nach oben konvergieren.
- Da bei der Ausführungsform nach Fig. 3 die Aufsteckleisten 32 als verlorene Schalungsteile Bestandteil des Plattenelements und damit auch der mit dem Plattenelement hergestellten Decke werden, da ihre Oberkante ferner in der Regel mit der Oberkante des Ortbetons zusammenfällt, sollen sie aus nicht korrodierendem Material hergestellt sein. Kunststoffleisten mit V-förmigem Profil haben sich hierfür als besonders geeignet erwiesen.
- Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen Teilschnittansichten von Decken, die mit erfindungsgemäßen vorgefertigten Plattenelementen hergestellt sind. Bei der Decke nach Fig. 5 ist ein Plattenelement 1 entsprechend Fig. 1 verwendet und Ortbeton 51 bis zur Höhe der abgewinkelten Oberkanten 15 und 16 der Seitenwände der Stahlblechschiene 8 aufgefüllt. Hierdurch kann die Oberkante der Betonfüllung 7 des vorgefertigten Plattenelements 1 als Abziehmaß für den Ortbeton 51 verwendet werden. Die noppenartigen Vorsprünge 17 bilden, da sie in die Wände der Stahlblechschiene 8 eingeprägt sind, zugleich eine Verankerung für den Ortbeton 51.
- Fig. 6 stellt den Querschnitt einer mit einem vorgefertigten Plattenelement nach Fig. 4 hergestellten Decke dar. Hier liegen die Oberkanten der Seitenwände der Stahlblechschiene 8 um die erforderliche Betondeckung 42 oder um ein größeres Maß unterhalb der Oberkante des Ortbetons 61. Auch in diesem Fall dient die Oberkante der Betonfüllung 41 als Abziehmaß für den Ortbeton.
- Bei der in Fig. 7 im Schnitt dargestellten Decke sind vorgefertigte Plattenelemente entsprechend Fig. 1 oder Plattenelemente nach Fig. 4, bei denen die Betonfüllung nur im mittleren Bereich 81 (Fig. 8) erhöht ist, verwendet, wobei die Oberkante des Obergurts 8 des Trägers 6 als Abstandshalter für eine obere Bewehrung 72 dient. Die Oberkante des Ortbetons 71 liegt in der erforderlichen Betondeckung über der oberen Bewehrung 72.
- Fig. 8 stellt die Verwendung von vorgefertigten Plattenelementen entsprechend Fig. 4 in einem Durchlaufplattensystem dar. Die großflächigen Plattenelemente 82 überspannen jeweils den Abstand zwischen Wänden 83, auf denen sie mit ihren Rändern aufliegen. Der überstand der Betonfüllung 41 über die Ränder der U-förmigen Stahlblechschienen 8 der Träger erstreckt sich nicht über die gesamte Länge der Stahlblechschiene, sondern nur über deren mittleren Bereich 81. In den beiden Endbereichen entspricht die Höhe der Betonfüllung der Höhe der Oberkanten der Stahlblechschiene 8, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Der überstandsbereich 81 der Betonfüllung liegt im Bereich der Feldmitte zwischen den Wänden 83, das heißt im Bereich der größten Biegemomente und erlaubt durch die Anpassung der Steifigkeit des Trägers in Längsrichtung eine volle Ausnutzung der Biegesteifigkeit der vorgefertigten Plattenelemente. Gleichzeitig wird, falls der Überstand der Betonfüllung 41 nur im mittleren Bereich vorgesehen wird, an den Endbereichen der Stahlblechschiene 8 eine Auflageebene für die obere Bewehrung 72 geschaffen. Nach dem Einbringen des Ortbetons entsprechen .die in Fig. 8 eingetragenen Schnitte VI-VI und VII-VII den in den Fig. 6 und 7 dargestellten Schnittansichten. Die Oberkante der Betonüberstände 41 entspricht hierbei der Oberkante der fertigen Decke, so daß bei dem in Fig. 8 dargestellten System nach dem Auflegen der Plattenelemente 82, nach dem Auflegen der oberen Bewehrung 72 und nach dem Einbringen des Frischbetons, dieser nur noch unter Verwendung der überstehenden Betonfüllung 41 der Schienen 8 als Abziehmaß abgezogen werden muß.
- Bei dem in den Fig. 9 und 10 dargestellten Plattenelement 101 ist zur Erhöhung der Knick- bzw. Beulstabilität neben den bereits zu Fig. 1 erläuterten Maßnahmen in den Seitenwänden 110 und 111 der Stahlblechschiene 108 jeweils eine nach außen gedrückte Längssicke 133 und 134 vorgesehen, an der die Gitterdiagonalen 112 bzw. 113 angeschweißt sind. Hierdurch werden außerdem die bereits oben erwähnten Fertigungsvorteile erzielt. Es ist zum gleichen Zweck auch möglich, die Seitenwände der U-förmigen Stahlblechschiene gegenüber den beiden unteren Längskanten 135 und 136 der Schiene jeweils nur in Form eines Absatzes nach außen zu versetzen und die Gitterdiagonalen auf diesem Absatz anzuschweißen. In diesem Fall entfällt der obere Absatz der Längssicken 133 und 134.
- Ferner sind bei dieser Ausführungsform die Untergurtknotenpunkte 126 der einen Gitterdiagonalen 113 gegenüber den Untergurtknotenpunkten 125 der anderen Gitterdiagonalen 112 in Längsrichtung des Trägers um den Abstand a (siehe Fig. 10) versetzt, der etwa der Hälfte des Abstandes b zwischen benachbarten Untergurtknotenpunkten 125 bzw. 126 der einen bzw. der anderen Gitterdiagonalen entspricht. Hierdurch läßt sich ohne Verkürzung des Abstandes b der einzelnen Gitterdiagonalen und damit ohne Erhöhung des Stahlaufwandes der wirksame Abstand zwischen benachbarten Untergurtknotenpunkten auf etwa die Hälfte, nämlich das Maß a verringern. Bei üblichen Gitterträgern beträgt der Abstand zwischen den Untergurtknotenpunkten jeweils 20 cm. Der wirksame Abstand läßt sich damit auf 10 cm verringern.
- Durch Fig. 11 wird die Auswirkung dieser Maßnahme auf die Querkrafteinleitung von der Platte in das Auflager im Endbereich der Platte erläutert.
- Fig. 11 stellt den Endbereich eines auf einem Auflager 128 aufliegenden Plattenelements 101 dar. Der in die Betonplatte 2 eingebettete Träger mußte aufgrund der vorgeschriebenen Plattenlänge unmittelbar neben einem Untergurtknotenpunkt der Gitterdiagonalen 112 abgeschnitten werden, so daß an dieser Stelle zwischen der Gitterdiagonalen 112 und dem zugehörigen Untergurtstab keine kraftschlüssige Verbindung mehr vorhanden ist. Dies ist der ungünstigste Fall. Die Breite des auf dem Auflager 128 aufliegenden Endabschnittes der Betonplatte 2, das heißt die Auflagertiefe ist mit c und der Abstand zwischen der Vorderkante des Auflagers 128 und dem ersten Untergurtknotenpunkt 125 mit d bezeichnet. Der vorgeschriebene Mindestwert für die Auflagertiefe c beträgt 3,5 cm. Damit wird bei einer Ausbildung des Plattenelements entsprechend Fig. 11 und der Annahme daß b = 20 cm/beträgt, der Abstand d = 7 cm. über diesen, durch den Gitterträger nicht mehr versteiften Bereich, lassen sich, wie genauere Untersuchungen gezeigt haben, auch die bei Montagestützweiten über 5 m anfallenden Querkräfte übertragen, ohne daß es zu einem Versagen im Endbereich der Betonplatte 2 kommt. Die asymetrische Krafteinleitung aufgrund der gegenseitig verschobenen Gitterdiagonalen 112 und 113 ist ohne Verwindung und Ausknickung des Obergurts möglich, da durch die beschriebene Ausbildung des Obergurts diesem eine vergrößerte Torsions- und Knicksteifigkeit gegeben ist.
- Sind die Gitterdiagonalen 112 und 113 symetrisch angeordnet, dann vergrößert sich bei dem dargestellen Fall der Abstand d * / und die Betondeckung 0,5 cm auf etwa 17 cm. Ein solcher, nicht durch Gitterdiagonalen versteifter Abstand, kann bei größeren Montagestützweiten zu einem Bruch im Bereich des ersten Untergurtknotenpunkts führen.
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