EP0290884A2 - Feuerfester Verband Biegeträger-Stütze für den Stahlbetonbau - Google Patents

Feuerfester Verband Biegeträger-Stütze für den Stahlbetonbau Download PDF

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EP0290884A2 EP88106889A EP88106889A EP0290884A2 EP 0290884 A2 EP0290884 A2 EP 0290884A2 EP 88106889 A EP88106889 A EP 88106889A EP 88106889 A EP88106889 A EP 88106889A EP 0290884 A2 EP0290884 A2 EP 0290884A2
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refractory
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B5/00—Floors; Floor construction with regard to insulation; Connections specially adapted therefor
    • E04B5/16—Load-carrying floor structures wholly or partly cast or similarly formed in situ
    • E04B5/17—Floor structures partly formed in situ
    • E04B5/23—Floor structures partly formed in situ with stiffening ribs or other beam-like formations wholly or partly prefabricated
    • E04B5/29—Floor structures partly formed in situ with stiffening ribs or other beam-like formations wholly or partly prefabricated the prefabricated parts of the beams consisting wholly of metal

Definitions

  • the invention relates to a fire-resistant bandage support for reinforced concrete construction, in which the open chambers of the steel profile are largely filled with concrete and the outer surfaces of the flanges are exposed, i.e. are not covered with concrete.
  • Supports which are on the flange outer sides, i.e. have no concrete outside the profile contour lines are described, for example, in DE-PS 28 29 864.
  • the chamber concrete is non-positively connected to the inner web sides of the steel profile in order to avoid detachment of the chamber concrete both at room temperature and at fire temperature.
  • Steel profile cross-section, concrete cross-section and reinforcement steel cross-section contribute proportionately according to their surface area and their temperature-dependent strength. In the event of a fire, the temperature rises and the load is continuously shifted from the steel section to the reinforced concrete section, primarily due to the softening of the flanges, which make up the majority of the steel section.
  • the applicant in LU 84 772 has proposed to arrange at least one additional profile in the concrete that is connected to the web of the main profile, the outside of the flanges have no concrete cover. Since some of the profiles that make up this composite profile are installed in thermally protected zones, there is a high load-bearing capacity under fire guaranteed.
  • a beam-support connection was proposed in the patent LU 85.753, in which a pull tab is arranged on the upper flange of the support and is connected to the support and the support in such a way that the pull tab, support and support web are essentially in one another are in the same plane and that a support plate is welded to the support flange, which has a width which corresponds approximately to the width of the support flange on which it is welded.
  • the course of the moment in the beam is favorable and is partially reduced and transferred to the support.
  • the achieved frame effect allows lateral (horizontal) forces to be absorbed and there is the option of dispensing with other stabilizing elements such as truss or reinforced concrete core.
  • the invention has for its object to provide a refractory bandage support, which is inexpensive.
  • the advantages of the invention are that time-consuming work, such as dowelling and concreting the support web, is eliminated.
  • the exposed support is of aesthetic value and offers numerous attachment options.
  • FIG. 1 shows a support 1 which a bending beam 2 is connected.
  • the support was produced in accordance with the measures described in DE-PS 28 29 864 and essentially consists of a steel profile, chamber concrete and reinforcing bars, which are fastened to the web 6 of the steel profile.
  • dowels 7 were additionally welded onto the beam 6.
  • the adhesion of the ceiling concrete 8 is ensured by dowels 9 arranged on the upper flange of the flexible beam 2.
  • FIG. 1 shows a pull tab 10, which brings about the bending beam support connection and is embedded in the ceiling concrete, and a support plate 11.
  • the pull tab 10 is advantageously welded to the bending beam flange in the factory and connected to the support via a K-weld seam during assembly. Such a rigid connection was described in the above-mentioned LU 85 753.
  • FIG. 1 A perspective view of a reinforced concrete construction according to the invention can be seen in FIG.
  • the support 20 was manufactured in accordance with the measures described in LU 86 063 and consists of a profile with a high web, to which a profile with a low web is welded on both sides.
  • the welded dowels 9 projecting into the concrete ceiling 8 can be seen on the exposed upper flange of the beam 2.
  • a head plate 12 can be seen in FIG. 3 between the bending beam 2 and the support. This is connected to the carrier end flanges and web and the pull tab 10 via a weld seam. The presence of a pull tab is not necessary in this embodiment, but allows the choice of a thinner sheet for the head plate 12.
  • the connection of this head plate 12 to the support flange is advantageously established by means of two screws 13 arranged on both sides of the pull tab.
  • the screwed head plate 12 snaps onto a support plate 14 fastened to the support in such a way that the tensile forces which occur temporarily during the heating process on the lower flange of the carrier (i.e. the positive bending moments) are introduced into the support.
  • the support plate 12 has a width which corresponds approximately to the width of the support flange to which it is welded.

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Abstract

Feuerfester Verband Biegeträger-Stütze für den Stahlbetonbau bei dem die offenen Kammern des Stützen-Profils (1,20) grösstenteils mit Beton ausgefüllt sind und die Aussenflächen der Flansche freiliegen d.h. nicht mit Beton bedeckt sind. Der Steg sowie der eine Flansch des Biegeträgers (2) liegen frei; der andere, die Betondecke (8) stützende Flansch ist mit Dübeln (9) versehen, welche in die Decke (8) hineinragen. Der Biegeträger (2) ist beidseitig zug-und druckfest an feuergeschützten Stützen (1) befestigt. Der Biegeträger-Stutzenan­schluss wird vorteilhafterweise durch eine Zuglasche (10) oder eine Kopfplatte (12) hergestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen feuerfesten Verband Biegeträger-Stütze für den Stahlbetonbau, bei dem die offenen Kammern des Stahl-Profils grösstenteils mit Beton ausgefüllt sind und die Aussenflächen der Flansche freiliegen d.h. nicht mit Beton bedeckt sind.
  • Stützen, welche auf den Flanschaussenseiten, d.h. ausserhalb der Profilumrisslinien keinen Beton aufweisen sind bspw. in der DE-PS 28 29 864 beschrieben. Der Kammerbeton wird durch auf die Innensteg­seiten des Stahlprofils aufgeschweisste Verbundmitel kraftschlüssig mit diesem verbunden, um sowohl bei Raumtemperatur als auch bei Brandtemperatur ein Loslösen des Kammerbetons zu vermeiden. Stahl­profilquerschnitt, Betonquerschnitt und Bewehrungsstahlquerschnitt tragen entsprechend ihrer Flächenanteile und ihrer temperaturabhän­gigen Festigkeiten anteilig mit. Im Brandfall erfolgt mit dem Temperaturanstieg eine fortwährende Lastumlagerung vom Stahlprofil­querschnitt auf den Stahlbetonquerschnitt vor allem bedingt durch die Entfestigung der Flansche, die den grössten Teil des Stahl­profils ausmachen.
  • Da die Bewehrung im Breton, was die im Brandfall im Profil entsteh­ende Temperaturverteilung anbelangt, nicht optimal angeordnet ist, hat die Anmelderin in der LU 84 772 vorgeschlagen in dem Beton wenigstens ein weiteres Profil anzuordnen, das mit dem Steg des Haupt-Profils verbunden ist, dessen Flanschenaussenseiten keine Betonüberdeckung aufweisen. Da ein Teil der Profile, aus denen dieses Verbundprofil besteht, in thermisch geschützten Zonen ange­bracht ist, ist eine hohe Tragfähigkeit unter Brandbeanspruchung gewährleistet. Weiterhin wurde in dem Patent LU 85.753 eine Träger-­Stütze-Verbindung vorgeschlagen, bei der am oberen Flansch des Trägers eine Zuglasche angeordnet ist und derart mit der Stütze und dem Träger verbunden ist, dass Zuglasche, Träger- und Stützen-Steg sich im wesentlichen in derselben Ebene befinden und, dass am Stützenflansch eine Auflegeplatte festgeschweisst ist, welche eine Breite besitzt, die etwa der Breite des Stüzenflansches, auf dem sie festgeschweisst ist, entspricht. In diesem Fall ist der Momentver­lauf in Träger günstig und wird teilweise abgebaut und auf die Stütze übertragen. Durch die erzielte Rahmenwirkung können seitliche (horizontale) Kräfte aufgefangen werden und es besteht die Möglich­keit auf andere Stabilisierungselemente, wie Fachwerk oder Stahl­betonkern, zu verzichten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen feuerfesten Verband Biegeträger-Stütze zu schaffen, welcher kostengünstig ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
  • Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass aufwendige Arbeiten, wie die Verdübelung und Einbetonierung des Trägersteges entfallen. Der freiliegende Träger ist von esthetischem Wert und bietet zahlreiche Befestigungsmöglichkeiten.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    • - die Figur 1 eine Seitenansicht,
    • - die Figur 2 eine perspektivische Sicht und
    • - die Figur 3 eine Variante eines erfindungsgemässen Biegeträger-­Stütze Verbandes.
  • Im Rahmen von Versuchen durch Brandsimulation wurde festgestellt, dass es sich erübrigt, den Träger mit Bewehrungsstahl und Beton zu versehen, sofern man die weiter unten angegebenen Massnahmen berücksichtigt. Dies ist äusserst überraschend und die Fachwelt war bis dato davon überzeugt, dass ohne einen minimalen Schutz des Stahlprofils, wie Bewehrung und Ausfüllung der offenen Kammern mit Beton, keinesfalls eine ausreichende Feuerfestigkeit erzielt werden könne. Natürlich ist es seit jeher bekannt, praktisch ungeschützte Profile, sei es als Stützen oder als Träger, einzusetzen. Doch wurde bei diesen Konstruktionen Teils nicht an Feuerfestigkeit gedacht, teils war keine nennenswerte Feuerfestigkeit erfordert; selbstver­ständlich stehen heutzutage dem Einsatz derartiger Konstruktionen strenge Vorschriften entgegen.
  • Um eine ausreichende Feuerfestigkeit zu erzielen, müssen zumindest zwei Massnahmen getroffen werden:
    • a. Am oberen Flansch des Biegeträgers müssen Dübel, Winkeleisen oder sonstiges Betoneisen festgeschweisst sein, welche einen Verbund Träger-Deckenbeton herstellen. Wichtig ist, dass ein guter thermischer Uebergang vom freiliegenden Stahl des Trägers in den Deckenbeton sichergestellt wird. Das Betoneisen sollte etwas stärker dimensioniert sein. Dies erfordert zwar etwas mehr Material-, nicht aber mehr Arbeitsaufwand. Der Hitzefluss vom Träger in den Beton verzögert im Feuerfall das Aufheizen des Trägers. Zusätzlich erfolgt mit dem Temperaturanstiegt, d.h. mit der Entfestigung des freiliegenden Stahlprofils, eine fortwäh­rende Lastumlagerung vom Stahlprofil auf den bewehrten Deckenbe­ton. Diese beiden Vorgänge bewirken die benötigte minimale Verzögerung (90 Minuten) des Einsturzes des Gebäudes bei einem Brand.
    • b. Der Biegeträger muss beidseitig biegesteif an feuerfesten Stützen befestigt sein, d. h. die Verbindung muss auf Zug und Druck beanspruchbar sein. Eine derartige Verbindung ist bspw. in obiger LU 85 753 geoffenbart. Im kalten Zustand wird hierdurch der Biegeträger weniger, die Stütze aber stärker belastet. Im warmen Zustand ensteht eine verstärkte Verlagerung der Belastung vom Träger auf die Stütze, insbesondere durch das Entstehen von zusätzlichen Zugkräften. Es wird natürlich empfohlen, den Zugbe­ reich über dem Trägerflansch geschützt anzuordnen, d.h. im Beton der Decke einzubetten; die Stütze soll eine ausgezeichnete Feuerfestigkeit aufweisen und, verglichen zu üblichen Konstruk­tionen, etwa 10% überdimensioniert sein.
  • Auf Figur 1 ist eine Stütz 1 dargestellt, an die ein Biegeträger 2 angeschlossen ist. Die Stütze wurden gemäss den in der DE-PS 28 29 864 beschriebenen Massnahmen hergestellt und besteht im wesentlichen aus einem Stahlprofil, Kammerbeton und Bewehrungseisen wobei diese am Steg 6 des Stahlprofils befestigt sind. Um den Verbund Träger-Kammerbeton zu verbessern, wurden zusätzlich Dübel 7 am Trägersteg 6 angeschweisst. Die Haftung des Deckenbetons 8 wird durch am oberen Flansch des Biegeträgers 2 angeordnete Dübel 9 gewährleistet. Weiterhin ist auf Figur 1 eine den Biegeträger-­Stützenanschluss herbeiführende, im Deckenbeton eingebettete Zug­lasche 10 sowie eine Auflegeplatte 11 zu sehen. Die Zuglasche 10 wird vorteilhafterweise werksseitig an den Biegeträgerflansch ange­schweisst und bei der Montage über eine K-Schweissnaht mit der Stütze verbunden. Eine derartige biegesteife Verbindung wurde in der oben erwähnten LU 85 753 beschrieben.
  • Auf Figur 2 ist eine perspektivische Sicht einer erfindungsgemässen Stahlbetonkonstruktion zu erkennen. Die Stütze 20 wurde gemäss den in der LU 86 063 beschriebenen Massnahmen gefertigt und besteht aus einem Profil mit hohem Steg, an dem beidseitig ein Profil mit nie­drigem Steg angeschweisst ist. Auf dem freiliegenden oberen Flansch des Trägers 2 sind die daran geschweissten, in die Betondecke 8 ragenden Dübel 9 zu erkennen.
  • Auf Figur 3 ist zwischen dem Biegeträger 2 und der Stütze eine Kopf­platte 12 zu erkennen. Diese ist mit dem Trägerende -Flansche und Steg- sowie der Zuglasche 10 über eine Schweissnaht verbunden. Das Vorhandensein einer Zuglasche ist in dieser Ausführungsart zwar nicht erforderlich, erlaubt aber die Wahl eines dünneren Bleches für die Kopfplatte 12. Die Verbindung dieser Kopfplatte 12 mit dem Stützenflansch wird vorteilhafterweise mittels zwei, auf beiden Seiten der Zuglasche angeordneten Schrauben 13 hergestellt.
  • Die verschraubte Kopfplatte 12 rastet in der dargestellten Aus­führungsart auf einer an der Stütze befestigten Auflegeplatte 14 ein und zwar derart, dass die zeitweilig, während dem Aufheizvorgang auftretenden Zugkräfte am unteren Flansch des Trägers (i.e. die positiven Biegemomente) in die Stütze eingeleitet werden. Die Auflegeplatte 12 besitzt eine Breite, die etwa der Breite des Stützenflansches, auf den sie festgeschweisst ist, entspricht.

Claims (9)

1. Feuerfester Verband Biegeträger-Stütze für den Stahlbetonbau bei dem die offenen Kammern des Stützen-Profils (1,20) grösstenteils mit Beton ausgefüllt sind und die Aussenflächen der Flansche freiliegen d.h. nicht mit Beton bedeckt sind, dadurch gekenn­zeichnet, dass der Steg sowie der eine Flansch des Biegeträgers (2) freiliegen, dass der andere, die Betondecke (8) stützende Flansch mit Betoneisen versehen ist, welches in die Decke hineinragt und, dass der Biegeträger (2) an beiden Enden zug- und druck-fest an feuergeschützten Stützen (1,20) befestigt ist.
2. Feuerfester Verband nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betoneisen aus Dübeln (9) oder aus Winkeleisen besteht.
3. Feuerfester Verband nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekenn­zeichnet, dass das Betoneisen an dem Biegeträger (2) festge­schweisst ist.
4. Feuerfester Verband nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeträger-Stützenanschluss durch eine Zuglasche (10) hergestellt ist, wobei die Zuglasche sich etwa in der Ebene des Träger- und des Stützen-Steges befindet.
5. Feuerfester Verband nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Stützenflansch eine Auflegeplatte (11), insbesondere durch Schweissnaht befestigt ist, auf der der Biegeträger (2) liegt.
6. Feuerfester Verband nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeträger-Stützenanschluss über eine am Träger-Ende befgestigte Kopfplatte (12) hergestellt ist.
7. Feuerfester Verband nach dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung der Kopfplatte (12) an dem Stützenflansch aus zumindest zwei, über dem oberen Trägerflansch angeordneten Schrauben (13) besteht.
8. Feuerfester Verband nach dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfplatte (12) zum Träger hin mit einer Zuglasche (10) versehen ist.
9. Feuerfester Verband nach einem der Asprüche 6-8, dadurch gekenn­zeichnet, dass die untere Seite der Kopfplatte (12) auf einer Auflegeplatte (14), welche insbesondere durch Schweissnaht am Stützenflansch befestigt ist, einrastet.
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