[0001] Die Erfindung betrifft einen Träger aus Stahlbeton mit Plattenbalken-Querschnitt,
der einen untenliegenden Balkensteg mit längsverlaufender Stegbewehrung und eine darüberliegende
Platte mit einer Obergurtbewehrung aufweist.
[0002] Bei der Herstellung eines herkömmlichen Stahlbetonträgers in Ortbeton ohne Hilfsunterstützungen
muß zunächst eine freitragende Schalung hergestellt werden, die so zu bemessen ist,
daß sie das Betongewicht des Trägers und ggf. der anschließenden Deckenabschnitte
sowie der Bewehrung trägt. Erst wenn der Beton eine ausreichende Festigkeit erreicht
hat, um zumindest diese Lasten zu tragen, kann diese Schalung entfernt werden.
[0003] Die Bewehrung im Balkensteg ist unter Berücksichtigung der Eigengewichtslasten und
der Verkehrslasten so auszulegen, daß schädliche Risse in der Außenfläche des Balkenstegs
nicht auftreten können (Rissebegrenzung).
[0004] Bekannt sind Verbund-Rippendecken, bei denen ein Trapezblech eine bleibende Schalung
für die mit Rippen versehene Deckenunterfläche bildet. Den Vorteilen der Verbund-Rippendecke,
daß keine gesonderte Schalung bei der Herstellung erforderlich ist und daß infolge
der außenliegenden flächigen Stahlblech-Bewehrung keine Risse in der Außenfläche des
Rippenbetons auftreten können, so daß die Maßnahmen zur Rissebeschränkung entfallen,
steht jedoch der wesentliche Nachteil gegenüber, daß im Brandfall keine ausreichende
Feuerbeständigkeit gegeben ist, weil eine Betondeckung der Bewehrung fehlt. Es muß
damit gerechnet werden, daß die außenliegende Bewehrung bei Temperaturen über 600
°C ausfällt. Es ist deshalb bei Verbund-Betonrippendecken bekannt, in die einzelnen,
dicht nebeneinanderliegenden Rippen Bewehrungsstäbe einzulegen (DE-A-1 800 858). Wenn
im Brandfall die Funktion des Trapezblechs als Bewehrung weitgehend ausfällt, wird
die Funktion der eingelegten Bewehrungsstäbe nicht oder nicht wesentlich beeinträchtigt.
[0005] Bekannt sind auch Verbund-Betonrippendecken (DE-OS 23 35 281), bei denen durch Verbundelemente
am Stahlblech eine schubfeste Verbindung mit dem Beton erfolgt.
[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Träger der eingangs genannten Gattung so auszubilden,
daß seine Herstellung vereinfacht und seine Trageigenschaften wesentlich verbessert
werden.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Balkensteg eine außenliegende,
die Unterseite und die beiden Seitenflächen des Balkenstegs bedeckende, trogförmige
Stahlblech-Bewehrung aufweist, deren obere Längsränder mit Verbundelementen versehen
sind, die formschlüssig zwischen quer zur Trägerlängsrichtung verlaufende Bewehrungsstäbe
der Obergurtbewehrung greifen. Durch die Verwendung der trogförmigen Stahlblech-Bewehrung
wird eine selbsttragende bleibende Schalung geschaffen, die bei der Herstellung des
Stahlbetonträgers die Eigengewichtslasten trägt und nach der Fertigstellung des Stahlbetonträgers
als Bewehrung wirkt.
[0008] Bei der Bemessung nach dem Traglastverfahren kann sowohl der Querschnitt der Stahlblech-Bewehrung
als auch der eingelegten Bewehrungsstäbe bis zur Streckgrenze ausgenutzt werden. Dabei
wirkt sich im Vergleich zu einem beispielsweise aus einer Betonplatte und einem Stahlträger
bestehenden Verbundträger besonders vorteilhaft aus, daß die Streckgrenze der Bewehrungsstäbe
wesentlich höher angesetzt werden kann als die Streckgrenze des Stahlträgers. Die
für eine reine Stahlbetonkonstruktion erforderliche Rissebeschränkung im Gebrauchszustand
entfällt, da wegen der außenliegenden Stahlblech-Bewehrung an den Außenflächen des
Steges des Betonträgers keine Risse auftreten können.
[0009] Die Platte bildet den Obergurt des Trägers und ist formschlüssig mit der Stahlblech-Bewehrung
verbunden. Beim innerhalb der Stahlblech-Bewegung liegenden Stahlbetonträger erfolgt
die Verbindung zwischen Balkensteg und verbreitertem Obergurt in herkömmlicher Weise
durch Bügel bzw. aufgebogene Bewehrungsstäbe entsprechend den Stahlbetonrichtlinien.
Hierbei werden jedoch erheblich weniger Verbundmittel in Form von Dübelleisten oder
Kopfbolzendübel erforderlich als bei den üblichen Verbundkonstruktionen, wo die gesamte
Schubkraft durch Verbundmittel in die Betonplatte eingetragen werden muß.
[0010] Der so gebildete Träger verbindet daher in optimaler Weise die Trageigenschaften
einer Stahlverbundkonstruktion mit einer Stahlbetonkonstruktion. Dies wirkt sich beispielsweise
im Brandfall besonders günstig aus. Da die in den Balkensteg eingelegten Bewehrungsstäbe
im Brandfall nicht beeinträchtigt werden und in diesem Fall mit verringerter Sicherheit
gerechnet werden darf, genügt im allgemeinen die nach dem Traglastverfahren ermittelte
Stegbewehrung auch für den Brandlastfall.
[0011] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß
die an den Längsrändern der Stahlblech-Bewehrung angebrachten Verbundelemente nach
oben in die Platte reichen. Dabei kann es sich vorzugsweise um mit Ausnehmungen versehene,
aus Blech bestehende Loch- oder Zahnleisten handeln, durch deren Ausnehmungen sich
die Bewehrungsstäbe der Obergurtbewehrung erstrecken. Die Verwendung solcher Lochleisten
in Stahl-Beton-Verbundtragwerken ist an sich bekannt (EP-A-215 148) ; jedoch liegen
hierbei die tragenden Stahlteile völlig frei unter der Betonplatte, so daß nur ein
geringer Feuerwiderstand zu erreichen ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die
trogförmige Stahlblech-Bewehrung durch mit den Innenseiten der Seitenwände und der
Bodenwand verbundene senkrechte U-förmige Versteifungsbügel ausgesteift ist. Vorzugsweise
ist vorgesehen, daß Verbundelemente entlang der Bodeninnenseite der Stahlblech-Bewehrung
angebracht sind, wobei die Verbundelemente an der Bodeninnenseite mindestens eine
sich in Trägerlängsrichtung erstreckende, senkrechte, aus Blech bestehende Zahn- oder
Lochleiste aufweisen, die mit dem Boden der Stahlblech-Bewehrung verschweißt ist und
in Eingriff mit querverlaufenden, unteren Schenkeln der Bügel der Stegbewehrung stehen.
[0012] Im Gegensatz zu herkömmlichen Trägern aus Stahlbeton mit der üblichen Biege- und
Schubbewegung durch Längsstäbe und Bügel aus Rundstahl (Betonstahl) innerhalb des
Stegbetons wird beim erfindungsgemäßen Träger ein Teil der Bewehrung in Form von Flachblechen
angeordnet, die trogartig die Unterfläche und die beiden Seitenflächen des Stegbetons
von außen bedecken. Die seitlichen Blechflächen können an ihren oberen Rändern mit
nach außen gerichteten, schmalen horizontalen Flanschen versehen sein und sind durch
besondere Verbundelemente mit dem Stegbeton bzw. Plattenbeton schubfest verbunden.
[0013] Die Verbundelemente bestehen aus senkrecht stehenden Loch- oder Zahnleisten, die
durch längslaufende Kehlnähte an den horizontalen Blechflächen des Troges (Flansche
und Boden des Troges) angeschweißt sind. Sie greifen in den Stegbeton bzw. Plattenbeton
ein und kreuzen sich unten mit der Bügelbewehrung des Steges bzw. oben mit der in
der Platte liegenden unteren Querbewehrung.
[0014] Nach Verlegen der Plattenschalung bzw. der Fertigteilplatten und der üblichen Bewehrung
der Platte sowie der Balkenstege kann der Plattenbalken in einem Zug ohne weitere
Abstützungen betoniert werden. Nach dem Erhärten des Betons wirkt der Trogquerschnitt
zusammen mit der längslaufenden Rundstahlbewehrung des Balkenstegs als Zugglied des
Stahlbetonträgers. Der Anteil der außenliegenden Längsbewehrung (Trogquerschnitt)
richtet sich nach der zugrundegelegten freien Spannweite des Trogträgers und der Belastung
im Bauzustand. Der Anteil der außenliegenden Bewehrung beträgt im allgemeinen wesentlich
weniger als die im Steg liegende Rundstahl-Bewehrung; er bildet also nur eine verhältnismäßig
dünne Haut auf den Stegaußenflächen.
[0015] Als Variante können auf die horizontalen Flansche der freitragenden Trogträger auch
massive Fertigteilplatten aufgelegt werden, die den Abstand zwischen zwei benachbarten
Trogträgern überspannen und nur im Bereich ihrer Auflagerung in den Ortbetonteil des
Plattenbalkens einbinden.
[0016] Durch die erfindungsgemäße Aufspaltung der Längsbewehrung des Stahlbeton-Plattenbalkens
in einen innerhalb des Steges liegenden Anteil aus üblichen Rundstäben und einen außerhalb
des Stegbetons angeordneten, wesentlich kleineren Anteil in Form eines dünnwandigen,
stählernen Blechtroges, ergeben sich gegenüber üblich bewehrten Plattenbalken in verschiedener
Hinsicht wesentliche Vorteile.
1. Der Blechtrog bildet die Schalung für den Stegbeton. Wegen seiner Biegesteifigkeit
sind im Betonierzustand keine oder nur wenige Zwischenunterstützungen zwischen den
Auflagerpunkten des Trägers erforderlich. Es entfällt also auch die sonst übliche
Unterstützung der Schalung (sog. Rüstung).
2. Die oberen Ränder des Blechtroges dienen zur Auflagerung der Plattenschalung (zwischen
den Trägern) oder zum Beispiel zur Auflagerung von die Platte bildenden Betonfertigteilen.
3. Die Blechtröge sind im Vergleich zu anderen Schalungs- bzw. Rüstungsteilen sehr
leicht und damit schnell und einfach zu versetzen.
4. Der Blechtrog wirkt im Endzustand als Biege- und Schubbewehrung des Stahlbetonträgers
mit. Bei gleicher Ausnutzung der Blechfestigkeit wie bei Betonstahl ist also praktisch
kein größerer Stahlbedarf erforderlich als bei üblicher Betonstahl-Bewehrung.
5. Durch den Blechtrog werden alle Risse in den Stegaußenflächen überbrückt; auf zusätzliche
Bewehrung zur Rissebeschränkung kann also verzichtet werden.
6. Der zusätzliche Aufwand für die Verbundelemente (Loch-bzw. Zahnleisten) zum Anschluß
des Blechtroges an den Beton ist bei sinnvoller Aufspaltung der Bewehrungen im Vergleich
zu üblichen Stahlbeton-Verbundträgern gering, da die Schubkräfte im Endzustand im
wesentlichen durch die in die Platte eingreifenden Stegbügel übertragen werden.
7. Für die Feuersicherheit sind keine zusätzlichen Maßnahmen (wie z.B. durch Bewehrungszulagen
bei Stahlverbundträgern) erforderlich, da bei Ausfall des Blechtroges durch Erhitzung
die innerhalb des Betonsteges angeordnete Rundstahlbewehrung stets ausreicht, um die
Zugkräfte bei der im Brandfall reduzierten Sicherheit zu übertragen.
[0017] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
[0018] Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der
Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:
Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch einen Stahlbetonträger mit trogförmiger
Stahlblech-Bewehrung,
Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt längs der Linie III-III in Fig. 2 und
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Stahlbetonträgers
mit Stahlblech-Bewehrung.
[0019] Der in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigte Stahlbetonträger 1 ist an seinen beiden Enden
jeweils an Stützen 2 angeschlossen. Er weist einen untenliegenden Balkensteg 3 und
einen darüberliegenden verbreiterten Obergurt 4 auf, der sich bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel nach beiden Seiten in einer Deckenplatte 5 fortsetzt.
[0020] In den Stahlbetonträger 1 sind den Untergurt bildende längsverlaufende Bewehrungsstäbe
6 eingelegt, die entsprechend dem Querkraftverlauf im Stahlbetonträger 1 hochgebogen
und im Obergurt 4 verankert sind, wie man insbesondere aus Fig. 1 erkennt. Senkrechte,
quer zur Trägerlängsrichtung angeordnete Bewehrungsbügel 7 verbinden die längsverlaufenden
Bewehrungsstäbe 6 zu einem Bewehrungskorb und reichen bis in den Obergurt 4.
[0021] Eine Obergurtbewehrung 8, die aus längsverlaufenden Bewehrungsstäben 9 und querverlaufenden
Bewehrungsbügeln 10 besteht, ist im Obergurt 4 angeordnet. Die Bewehrungsbügel 7 reichen
bis in die Obergurtbewehrung 8. Die Bewehrungsbügel 7 sind oben geschlossen und umgreifen
die aufgebogenen Bewehrungsstäbe 6.
[0022] Der Balkensteg 3 ist an seiner Unterseite und seinen beiden Seitenflächen von einer
trogförmigen Stahlblech-Bewehrung 11 umschlossen, die an ihren oberen Längsrändern
12 jeweils einen nach außen gerichteten horizontalen Flansch 13, der an der Unterseite
der Deckenplatte 5 anliegt und ggf. mit einem nach innen gerichteten Flansch 14 in
den Stegbeton eingreift und eine nach oben gerichtete Loch- oder Zahnleiste 15 aufweist.
Diese Flansche 13 und 14 sowie die Loch- oder Zahnleisten 15 bilden zum einen eine
Versteifung der Längsränder 12 der aus verhältnismäßig dünnem Stahlblech bestehenden
Bewehrung 11. Zum anderen greifen die Loch- oder Zahnleisten nach oben in den Obergurt
4 ein und stehen in formschlüssigem Eingriff mit den jeweils untenliegenden Schenkeln
16 der Stegbügel 10 der Obergurtbewehrung 8. Dadurch wird eine schubfeste Verbindung
zwischen der Obergurtbewehrung 8 und der Stahlblech-Bewehrung 11 hergestellt.
[0023] Die trogförmige Stahlblech-Bewehrung 11 ist durch mehrere, in Trägerlängsrichtung
im Abstand zueinander angeordnete, mit den Innenseiten der Seitenwände und der Bodenwand
der Stahlblech-Bewehrung verbundene, senkrechte U-förmige Versteifungsbügel 17 ausgesteift.
Die Enden dieser U-förmigen Versteifungsbügel 17 aus Rundstäben oder Flachstahl l7a,
der in einer Ebene quer zur Trägerlängsrichtung liegt, können beispielsweise mit den
nach innen gerichteten Flanschen 14 verbunden, vorzugsweise verschweißt sein. Im übrigen
sind die Versteifungsbügel 17 mindestens mit mehreren Heftschweißnähten mit der Stahlblech-Bewehrung
11 verbunden.
[0024] Entlang der Bodeninnenseite 11a der Stahlblech-Bewehrung 11 kann in der Mittelebene
des Trägers 1 als Verbundelement eine sich in Trägerlängsrichtung erstreckende, senkrechte,
aus Blech bestehende Zahn- oder Lochleiste 15a angeschweißt sein, durch deren Löcher
oder Zähne sich die querverlaufenden unteren Schenkel der Bewehrungsbügel 7 der Stegbewehrung
erstrecken, so daß ein formschlüssiger, schubfester Verbund zwischen der Stahlblech-Bewehrung
11 und der innenliegenden Stegbewehrung hergestellt wird. Wie man aus Fig. 3 erkennt,
kann die Loch- oder Zahnleiste 15a jeweils im Bereich eines Versteifungsbügels 17
unterbrochen sein.
[0025] Wie in Fig. 2 angedeutet, können Abstandshalter 18 vorgesehen sein, um den aus den
Stäben 6 und den Bewehrungsbügeln 7 bestehenden Bewehrungskorb bei der Herstellung
des Stahlbetonträgers 1 in seiner vorgegebenen Lage mit Abstand zu der Stahlblech-Bewehrung
11 zu halten.
[0026] Im Auflagerbereich ist die trogförmige Stahlblech-Bewehrung 11 durch quer zur Trägerlängsrichtung
verlaufende Querstäbe oder Querscheiben 19a horizontal ausgesteift.
[0027] Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen
versehen wie beim Beispiel nach den Fig. 1 bis 3. Ein wesentlicher Unterschied demgegenüber
besteht darin, daß die den Balkensteg 3 des Stahlbetonträgers 1 umschließende trogförmige
Stahlblech-Bewehrung 11 an ihren oberen Längsrändern 12 so ausgebildet ist, daß der
nach innen ragende Flansch 14′ als Lochleiste ausgeführt ist, durch deren Ausnehmungen
senkrechte Bewehrungsstäbe 19 der Obergurtbewehrung 8 ragen. Diese Bewehrungsstäbe
19 bilden die senkrechten Schenkel jeweils eines umgekehrt U-förmigen Bewehrungsbügels
20 der Obergurtbewehrung 8. Auf diese Weise wird ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel
nach den Fig. 1 und 2 eine formschlüssige Verbindung der Stahlblech-Bewehrung 11 mit
der Obergurtbewehrung 8 erreicht.
[0028] Ebenso wie beim vorher beschriebenen Beispiel ist auch bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 4 der Obergurt 4 gegenüber dem Balkensteg 3 verbreitert und geht in die
anschließende Deckenplatte 5 über, an deren Unterseite auch hier - ebenso wie beim
Beispiel nach den Fig. 1 und 2 - die nach außen gerichteten Flansche 13 der Stahlblech-Bewehrung
11 anliegen.
1. Träger aus Stahlbeton mit Plattenbalken-Querschnitt, der einen untenliegenden Balkensteg
mit längsverlaufender Stegbewehrung und eine darüberliegende Platte mit einer Obergurtbewehrung
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Balkensteg (3) eine außenliegende, die Unterseite
und die beiden Seitenflächen des Balkenstegs (3) bedeckende, trogförmige Stahlblech-Bewehrung
(11) aufweist, deren obere Längsränder (12) mit Verbundelementen (15, 14′) versehen
sind, die formschlüssig zwischen quer zur Trägerlängsrichtung verlaufende Bewehrungsstäbe
(16, 19) der Obergurtbewehrung (8) greifen.
2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Längsrändern (12)
der Stahlblech-Bewehrung (11) angebrachten Verbundelemente (15) nach oben in die Platte
(4) reichen.
3. Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundelemente
durch eine mit Ausnehmungen versehene, aus Blech bestehende Loch- oder Zahnleiste
(15, 14′) gebildet werden, durch deren Ausnehmungen sich die Bewehrungsstäbe (16,
19) der Obergurtbewehrung (8) erstrecken.
4. Träger nach Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Obergurtbewehrung
(8) quer zur Trägerlängsrichtung angeordnete Bewehrungsbügel (10) aufweist, deren
jeweils untenliegende Schenkel (16) sich durch die beiden Loch- oder Zahnleisten (15)
erstrecken.
5. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trogförmige Stahlblech-Bewehrung
(11) an ihren beiden oberen Längsrändern (12) nach außen gerichtete horizontale Flansche
(13) aufweist, die an der Unterseite des Obergurts (4) anliegen.
6. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trogförmige Stahlblech-Bewehrung
(11) durch mit den Innenseiten der Seitenwände und der Bodenwand verbundene senkrechte
U-förmige Versteifungsbügel (17) ausgesteift ist.
7. Träger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsbügel (17)
aus Rundstäben bestehen.
8. Träger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsbügel (17a)
aus Flachstahl bestehen, der in einer Ebene quer zur Trägerlängsrichtung liegt.
9. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verbundelemente (15a) entlang
der Bodeninnenseite der Stahlblech-Bewehrung (11) angebracht sind.
10. Träger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundelemente an der
Bodeninnenseite mindestens eine sich in Trägerlängsrichtung erstreckende, senkrechte,
aus Blech bestehende Zahn- oder Lochleiste (15a) aufweisen, die mit dem Boden der
Stahlblech-Bewehrung (11) verschweißt ist und in Eingriff mit querverlaufenden, unteren
Schenkeln der Bügel (7) der Stegbewegung stehen.
11. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Obergurt (4) Teil einer
Deckenplatte (5) ist.
12. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trogförmige Stahlblech-Bewehrung
(11) an ihren beiden oberen Längsrändern (12) nach innen gerichtete Flansche (14,
14′) aufweist.
13. Träger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen gerichteten
Flansche (14′) als Loch- oder Zahnleisten ausgeführt sind, durch deren Ausnehmunen
sich senkrechte Bewehrungsstäbe (19) der Obergurtbewehrung (8) erstrecken.
14. Träger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Obergurtbewehrung (8)
umgekehrt U-förmige Bewehrungsbügel (20) aufweist, deren senkrechte Bügelschenkel
(19) durch die Ausnehmungen der nach innen gerichteten Flansche (14′) ragen.
15. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die längsverlaufenden Bewehrungsstäbe
(6) des Balkenstegs (3) durch Bewehrungsbügel (7) zu einem Bewehrungskorb verbunden
sind und daß die Bewehrungsbügel (7) in den Obergurt (4) reichen.
16. Träger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungsbügel (7) des
Balkenstegs (3) in die Obergurtbewehrung (8) reichen.
17. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die längsverlaufenden Bewehrungsstäbe
(6) des Balkenstegs (3) entsprechend dem Querkraftverlauf im Stahlbetonträger (1)
hochgebogen und im Obergurt (4) verankert sind.
18. Träger nach Ansprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungsbügel
(7) oben geschlossen sind und die aufgebogenen Bewehrungsstäbe (6) umgreifen.
19. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trogförmige Stahlblech-Bewehrung
(11) im Auflagerbereich durch quer zur Trägerlängsrichtung verlaufende Querstäbe (19a)
oder Querscheiben horizontal ausgesteift ist.
20. Träger nach Ansprüchen 6 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der U-förmigen
Versteifungsbügel (17) mit den nach innen gerichteten Flanschen (14) verbunden sind.