EP3344823A1 - Tragbalken für deckensysteme, deckensystem und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Tragbalken für deckensysteme, deckensystem und verfahren zu dessen herstellung

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EP3344823A1
EP3344823A1 EP16759753.3A EP16759753A EP3344823A1 EP 3344823 A1 EP3344823 A1 EP 3344823A1 EP 16759753 A EP16759753 A EP 16759753A EP 3344823 A1 EP3344823 A1 EP 3344823A1
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EP
European Patent Office
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base plate
concrete
support beam
webs
composite
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EP16759753.3A
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French (fr)
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EP3344823B2 (de
EP3344823B1 (de
Inventor
Krzysztof JANCZURA
Jerzy DERYSZ
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Original Assignee
Pfeifer Holding GmbH and Co KG
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/29—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures
    • E04C3/293—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures the materials being steel and concrete
    • 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B9/00—Ceilings; Construction of ceilings, e.g. false ceilings; Ceiling construction with regard to insulation
    • E04B9/06—Ceilings; Construction of ceilings, e.g. false ceilings; Ceiling construction with regard to insulation characterised by constructional features of the supporting construction, e.g. cross section or material of framework members
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • 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 [3D] extent, e.g. lattice girders
    • E04C5/0604—Prismatic or cylindrical reinforcement cages composed of longitudinal bars and open or closed stirrup rods
    • E04C5/0618—Closed cages with spiral- or coil-shaped stirrup rod

Definitions

  • the invention relates to a support beam for ceiling systems according to the preamble of claim 1.
  • Such support beams are often used in reinforced concrete or composite construction, especially in the creation of ceiling systems or
  • EP 1 611 295 B1 discloses a
  • Hollow box section on and serves as a support for
  • the support beams for ceiling systems in composite construction with the features of claim 1. Accordingly, the support beam on a support, in particular steel beam, which has a base plate and at least one, preferably two, for this purpose at an angle, in particular perpendicular, arranged web or webs arranged.
  • the support beam is characterized in that a space delimited by the web or the webs and the base plate, preferably each steel, is at least partially filled with concrete, which is preferably not in situ concrete or the space between the web and the base plate or the webs and the base plate at least partially filled with concrete, which in particular is not in-situ concrete.
  • Steel and concrete work together here in composite construction.
  • the support beam is used in composite construction according to the invention in a composite ceiling system, wherein the support beam is used to support at least one semi-finished or finished part and an in-situ concrete layer, in particular outside the concrete, the limited by the web or the webs and the base space or the space between the web or the webs and the base plate at least partially fills, at least in the connecting region between the at least one support beam and the semi-finished part or finished part is provided.
  • a composite ceiling system which has at least one support beam according to the invention, at least one semi-finished part or finished part, which is supported on the at least one support beam, and an in-situ concrete layer which, at least in the connection region between the at least one support beam and the semi-finished part or Prefabricated part is provided, in particular outside of the concrete, which at least partially fills the space between the web or webs and the base plate or by the web or the webs and the base plate limited space.
  • a method for producing a ceiling system in composite construction namely with the steps supporting at least one support beam according to the invention on supports, supporting at least one semi-finished or finished part on the at least one support beam, providing composite elements in the connection region between the at least one support beam and the semi-finished part or prefabricated part, providing an in-situ concrete layer at least in the connection region between the at least one support beam and the semi-finished part or finished part, in particular outside the concrete, which at least partially fills the space between the web or the webs and the base plate.
  • the support beam is manufactured in and for the composite construction in several production steps. For example, the introduction of reinforcing baskets consisting of ironing and bar steels and then later made of concrete in the support beam at a later moment, so that there is initially a semi-finished part, in addition to the steel beam composite, in particular
  • Positive locking means for generating a positive connection with the concrete to be filled.
  • the concrete is at least partially provided in this space before the connection with the finished part or semi-finished part, ie before the in-situ concrete layer is provided in the connection region between the support beam and the semi-finished part or finished part.
  • the support beam as such therefore, before connection to the finished part or semi-finished part in the space defined by the web or the webs and the base plate or in the space between the web or the webs and the base plate at least partially concrete, which is not in-situ concrete ,
  • this space is complete except for the passage openings to possible
  • the support beam according to the invention in composite construction already during assembly, ie before connection to the ceiling system by in-situ concrete, concrete, he can load the ceiling or the finished part or semi-finished parts are already reliable during assembly, over their entire length, without the need to use intermediate or auxiliary supports.
  • the production of the ceiling system is simplified and in particular follow-up and parallel work can be carried out in a simplified and accelerated manner.
  • a pressure zone is already available in the delivery state; Even for laying ceiling elements then no additional support is required because the pressure zone through the concrete with or without reinforcement already (preferably completely) is formed.
  • the construction height of the supporting beam corresponds to the height of the ceiling system plus the thickness of the base plate.
  • the design height of the ceiling system can be minimized, resulting in the reduction of the volume of construction, without having to reduce the usable area at the same time.
  • the arrangement of steel and concrete in the supporting beam can be optimized with regard to the requirements of compressive strength. This is because the limited by the web or the webs and the base plate space or the space between the web or the webs and the base plate at least partially filled with concrete, which is preferably not in-situ concrete, the pressure zone of the beam for the Traffic load case is.
  • the use of concrete instead of a steel belt reduces the weight of the supporting beam.
  • the invention is based on the idea of using a support beam in ceiling systems, wherein the support beam as Composite component itself already before connecting to the ceiling system concrete. Since the support beam as a prefabricated composite part as such has not only steel but already concrete, it can also be regarded as a "hybrid beam.” As a so-called steel-concrete composite beam (or “composite beam”), the tensile stress due to the steel content and compressive stress largely becomes taken over by the concrete portion. Strong forces can be absorbed by inserted pressure reinforcement.
  • the arrangement of the base plate and the webs in cross-section perpendicular to the longitudinal direction of the supporting beam is U-shaped.
  • One possible form also provides a bridge centrally with the base plate underneath in a concrete beam.
  • the space for generating the concrete beam is defined by a bilateral auxiliary formwork.
  • more than two webs so for example a central web and two lateral webs, executable for lateral space limitation.
  • the base plate can be laterally stiffened by transverse rib webs and thus obtain more load capacity. These rib webs are then tuned by recesses or limitations, dimensions with the ceiling elements to be placed so that they can still rest on the base plate.
  • the concrete is any concrete, preferably a high-strength concrete, such as SVB.
  • a class C 60/75 concrete with chemical Plasticizers are used as additives or carbon fibers or glass fibers mixed.
  • the concrete is preferably high-strength concrete (cylinder strength between 50 N / mm 2 and 100 N / mm 2 (C 100/115)).
  • the concrete may be reinforced concrete (reinforced concrete reinforced with reinforcing steel bars and bars). So the concrete filling can be executed with or without reinforcement.
  • composite action between concrete and steel additional composites are arranged. These can be formed by shaping the steel parts and / or by additionally applied composite bodies such as head bolts, perforated metal strips and / or structured parts which transfer forces between concrete and steel.
  • the space at least partially filled with the concrete is at least partially, preferably completely, open on the side facing away from the base plate.
  • the carrier is preferably free of a parallel to the base plate upper steel plate, so a top flange made of steel, which limits the space between the webs and the base plate, so that the space without opposite plate is referred to as open.
  • the Stahlobergurt can therefore be dispensed with.
  • This embodiment has the advantage over the use of an additional top plate, ie a steel rack, that the weight of the support beam is reduced by the use of less steel.
  • the use of concrete in this pressure range is advantageous since steel is less pressure stable than concrete.
  • the space to be filled with concrete on the side facing away from the base plate at least partially, preferably completely, is open, the concrete can be filled more easily, namely directly from above, instead of laterally through the webs. As a result, bubbles do not form in the concrete, making the manufacture of such a support beam even easier and more reliable.
  • the concrete protrudes beyond at least one ridge about a supernatant, wherein preferably the supernatant extends in a direction perpendicular to the base plate.
  • the supernatant is sized so that the supernatant is flush with the ceiling panel. Then it is not necessary to provide concrete.
  • the supernatant may be a reinforced concrete body.
  • the supernatant on a toothing in particular a longitudinal groove, on.
  • This gearing can absorb the horizontal shear forces.
  • the toothing also serves to form a total bearing effect between the supporting beam and the laid-ceiling elements as a rigid ceiling panel. In special cases, the application of additional in-situ concrete layers to achieve higher ceiling stiffness is possible.
  • An embodiment may include an ironing basket.
  • reinforcing steel preferably in the form of longitudinal bars, be arranged.
  • the ironing basket and the reinforcing steel may be surrounded by concrete at least in sections, preferably completely. This arrangement of reinforcement in cooperation with the surrounding concrete then represents reinforced concrete, which at least partially fills the space defined by the web or the webs and the base plate.
  • the composite means may extend through spaces in the stirrup cage in the direction transverse to the longitudinal direction L, ie in the transverse direction, therethrough. As a result, the composite effect can be strengthened.
  • This may also mean that the web or the webs and / or the base plate itself are designed so that they act as a composite.
  • Composite means can also be arranged integrally or additionally on the inner surface of the web (s) and / or the base plate. Compounds improve the bond between the carrier and the concrete.
  • the composite has positive engagement means, in particular head bolts. These can in particular extend at an angle from the webs into the space, more preferably substantially parallel to the base plate and perpendicular to the base plate perpendicularly arranged webs.
  • positive engagement means in particular head bolts. These can in particular extend at an angle from the webs into the space, more preferably substantially parallel to the base plate and perpendicular to the base plate perpendicularly arranged webs.
  • composite bolts may be provided extending from the base plate preferably parallel to the webs and / or a plurality of composite bolts which extend from a web preferably perpendicular to the base plate and are variable in their distance from the base plate, preferably displaceable along the web.
  • composite means for forming a positive connection can be realized as long as they are, and thus the webs and / or the base plate, configured for receiving and transmitting composite transverse forces.
  • a wave-shaped form on the inside of the webs or base plate is conceivable, for example by correspondingly corrugated metal sheets or perforated or otherwise structured sheet-metal strips perforated with force-introducing action being arranged on the inside as a composite means and being welded to the webs or the base plate ,
  • Another option is a bar with recesses.
  • Force introduction is not limited to individual points, but distributed, which increases the usability.
  • the individual elements of the supporting beam transmits forces, in particular in the longitudinal direction between concrete and steel parts, by appropriate shaping, for example, such as corrugations, folds, indentations or other shapes, in interaction with the concrete.
  • the support beam can also be higher than the laid ceiling elements.
  • the webs are corrugated or folded on the upper side by an upstream local shaping process. Not only does this help to transfer the bond forces between concrete and steel, it also allows the side lands to bend or buckle prior to welding to the base plate to create a curved support beam. Therefore, easy manufacturability has economic and technical importance.
  • the support beam may have an elevation, which preferably corresponds to a later deflection.
  • elevation which preferably corresponds to a later deflection.
  • An arrangement of a plurality of strips or sheets in the horizontal or vertical direction, side by side, for example, parallel, and / or at different depths of waves or projections and depressions can be designed arbitrarily.
  • the support beam may further comprise through openings which extend transversely to the longitudinal axis of the support beam through the webs and preferably also through the concrete provided in the space. These, usually periodically repeating through holes serve to receive composite elements in the connection region between the support beam and the Semi-finished part or finished part are provided. As a result, the shear forces in the ceiling system can be reliably absorbed.
  • reinforcing steel is possible. This can serve to achieve a stiffening ceiling effect. This can be done depending on the height arrangement of the openings by protruding reinforcing bars in the ceiling elements or overlying reinforcements.
  • the composite means or bolts at least the same distance from the base plate as the through holes.
  • a greater distance of the composite means or positive locking means to the base plate as to the supernatant is conceivable. This is advantageous in case of fire.
  • the in-situ concrete layer of the ceiling system is therefore preferably provided laterally from the webs around the toothing and through the passage openings in the support beam and preferably at least partially above.
  • Under the connection region between the support beam and the semi-finished part or finished part are in particular the area of the through openings of the support beam and the upper region to understand in which the supernatant has the teeth.
  • the base plate may have at least one projection which protrudes transversely to the longitudinal axis of the support beam via at least one web, wherein preferably on the at least one projection, an elastic damping element is provided. Further preferably, they are provided on both sides of the webs, which lie on the outside to the space defined by the two webs. It is therefore envisaged that the webs are arranged offset inwardly from the edges of the base plate, so that the areas of the base plate outside the webs serve as projections. On the projection or the projections, a finished part or semi-finished part, in particular a ceiling plate can be supported. In addition, if an elastic damping element is provided, the support is optimized.
  • the damping element may for example be an elastomer in a thickness of 3-5 mm, a width of preferably more than 30 mm, which has a load-bearing capacity of up to 15 N / mm 2 .
  • the damping element may be continuous and / or linear; It can also be formed selectively.
  • the base plate or the carrier may have a fire protection layer.
  • this is at least partially applied in the space between the webs - ie in the support beam - on the base bar, said layer is placed in front of the provision of concrete in the space between the webs.
  • a fire protection layer can also be applied on the outside, ie on the side of the base plate facing away from the webs or on the underside of the base plate, at least in sections along the base plate.
  • the fire protection layer may be, for example, a fire protection board PROMATECT® or a foaming agent.
  • the fire protection layer may be a paint or have such a paint.
  • the tensile force of the bending beam transmitting steel base plate can be particularly effectively protected from overheating and premature failure in flame protection from below.
  • Economically, the selective arrangement of expensive fire protection measures is only in the area of greatest impact.
  • Fig. 1 shows a supporting beam according to the invention in composite construction in a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of the support beam; the concrete filling can be carried out with or without reinforcement.
  • Fig. 2a shows a perspective view of the supporting beam according to the invention with concrete or
  • Fig. 2b shows a further embodiment of the supporting beam according to the invention.
  • Fig. 3 shows ceiling systems according to the invention, wherein Fig. 3a shows the connection of a supporting beam according to the invention with a hollow box plate and Fig. 3b shows the connection of a supporting beam according to the invention with a composite ceiling consisting of element ceilings as semi-finished with lattice girder reinforcement and concrete;
  • FIG. 4a and 4b show a support beam according to the invention in a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of the support beam with a fire protection layer.
  • FIGS 5a, 5b and 5c show further embodiments of composite means according to the present invention.
  • Fig. 5d shows an embodiment of the steel part of the support beam with a toothing of the webs by folding or bending as a linearly arranged composite means as shown in other embodiments in Figures 5a, b and c.
  • Fig. 6 shows a support beam according to the invention in a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of the support beam.
  • Fig. 1 shows a support beam 1 with a support 10, which consists of steel and a base plate 12 and two perpendicular to the base plate 12 arranged webs 14 and 16 has.
  • the two webs 14 and 16 extend to the same side of the base plate 12 substantially parallel to each other and perpendicular to the base plate 12, that is U-shaped.
  • the two webs 14, 16 and the base plate 12 define a space that is filled with concrete 2.
  • the side on which the space bounded by the lands 14, 16 and the base plate 12 is open faces the base plate.
  • On this side facing away from the base plate 12 is a supernatant 4 on the defined by the webs 14, 16 and the base plate 12 space. This projection 4 extends perpendicular to the base plate 12 and within an imaginary continuation of the webs 14, 16, that is parallel to these.
  • the supernatant 4 On the sides transverse to the longitudinal direction L of the supporting beam, the supernatant 4 has a toothing 6. In the cross-sectional view of Figure 1, this toothing is shown as a groove left and right in the supernatant 4.
  • a Composite means 18 is provided, which is designed as a head bolt and serves for the positive connection with the concrete 2.
  • the head bolt 18 extends from the webs 14, 16 perpendicular and parallel to the base plate 12 to each about a quarter of the extent of the space between the webs along the transverse direction of the support beam 12 in the concrete 2.
  • the composite means or bolts have 18th
  • the composite means or bolts 18 but at least the same distance from the base plate as the through holes 20. They may have the same distance from the base plate as the through holes 20, as shown in Figure 6. But even a greater distance from the base plate 20 is conceivable. This is advantageous in case of fire.
  • the transverse direction is perpendicular to the longitudinal direction L of the support beam 1 and thus in Figure 1 from right to left.
  • bolts 18 extend from the base plate 12 parallel to the webs 14, 16 and / or a plurality of bolts extend from a web 14, 16 parallel to the base plate 12 and in this case preferably the distance between the bolts 18 relative to the base plate 12 and to each other is variable, in particular the bolts on the web 14, 16 are slidably disposed, so that the bolts 18 may be arranged, for example, alternately centered or top in the support beam 1.
  • the webs 16 and 14 can be performed in corrugated / folded / shaped manner so as to take over the effect of the composite means 18 with force-transmitting positive locking, which can then be completely or partially omitted or supplemented by continuous elements ,
  • Through holes 20 extend transversely to the longitudinal axis L of the support beam 1, ie in the transverse direction, through the webs 14, 16 and through the concrete 2, which is filled between the webs.
  • the perforations or through holes in the supplemented concrete part also be placed further above, so that they are above the mounted on the support beam 1 ceiling elements in the mounting case and the recordingteurgesteckter reinforcement about serve to form a ceiling panel with in-situ concrete.
  • the base plate has two projections 12a, 12b, which extend transversely to the longitudinal axis of the support beam, ie in the transverse direction. These projections correspond to the edge regions of the base plate 12 in the transverse direction of the supporting beam 1.
  • an elastic damping element 22 is provided on the side of the base plate 12, which points to the webs 14, 16. On these damping elements 22, the semi-finished part or finished part is placed.
  • the elastic damping element 22 may be formed continuously in the longitudinal direction L. It acts load-centering.
  • FIG. 2a shows a perspective view of the support beam 1. It can be seen that the elastic damping elements 22 are located on the projections 12a, 12b substantially continuously along the longitudinal direction L.
  • the toothing 6 is formed by way of example here as a periodic longitudinal groove. Other embodiments may provide the teeth outside of the longitudinal groove.
  • Fig. 2b shows another embodiment of the support beam 1 with the supernatant 4 made of concrete or reinforced concrete and the there pronounced composite means in the form of a toothing 6. These can be formed with or without the longitudinal groove.
  • FIGS. 4a and 4b show an embodiment with a fire protection layer 17a, 17b.
  • FIG. 4a shows an embodiment in which a fire protection layer 17a is provided on the base plate 12, specifically inside the support beam 1 between the webs 14, 16.
  • a fire protection layer 17b is arranged below the carrier 10 or the base plate 12 ie on the side facing away from the webs 14, 16 of the carrier 10 and the base plate 12.
  • the fire protection layer 17b may also carry a paint or even be a coat.
  • FIG. 5a shows a further embodiment of composite means according to the invention for achieving a form fit, namely corrugated sheets 19.
  • corrugated sheets 19 are representative of other deformed sheet metal strips, the composite forces by Vor-
  • Fig. 5b shows an embodiment in which the composite according to the invention by a bar or a perforated plate 21 is realized, the / the recesses 27 for Contains absorption of shear forces.
  • the perforated plate 21 runs parallel to the web 14 and / or 16.
  • Fig. 5c shows a perforated plate 21 with recesses 27, which is arranged perpendicular to the web 14 and / or 16.
  • FIG. 5 d shows a further variant of the steel part of the supporting beam, in which the side web forming mold 19 designed as a folding / bending is arranged together with the base plate 12.
  • the web 14 and / or 16 so on convolutions and / or bends.
  • FIG. 3 shows a ceiling system 100 according to the invention with the support beam 1 according to the invention and a semi-finished part 30 which is supported on the support beam 1.
  • connection region between the support beam 1 and the semi-finished part 30 is filled with in-situ concrete 50. It can be seen in particular from FIG. 3 a that the cast-in-situ concrete 50 does not penetrate into the passage openings 20 of the supporting beam 1, but the supporting beam 1 is filled only with the concrete 2.
  • the support beam 1 is first supported on supports (not shown), then the semi-finished part 30 is supported on the support beam 1, in particular the projections 12a, 12b. Thereafter, the composite elements 26 are inserted into the through holes 20 of the support beam and thus a connection region between the support beam 1 and the semi-finished part 30 is created. Finally, the in-situ concrete layer 50 is applied in the connection region between the support beam and the semi-finished part 30. In this case, the in-situ concrete 50 only penetrates into the passage openings 20 of the supporting beam 1. The space between the webs is not mixed with in-situ concrete 50 filled, but has already been filled in the production of the supporting beam with concrete 2.
  • FIG. 6 shows an embodiment which has an ironing basket 25.
  • reinforcing steel is arranged in the form of longitudinal bars 23, 24 which extend in the longitudinal direction L.
  • the hanger basket 25 and the reinforcing steel 23, 24 are surrounded by concrete 2.
  • the connecting means 18 extend through gaps in the ironing basket 25, as shown in FIG. As a result, the composite effect can be strengthened. In other words, therefore, the composite means 18 can be anchored even better in the concrete 2.
  • the composite means 18 and the through openings 20 are arranged at the same distance from the base plate 12.
  • the composite means 18 and the through holes 20 are also in this embodiment, as shown for example in Figures 2a and 2b for the embodiment of Figure 1, offset from one another in the longitudinal direction L.
  • damping elements 22 may also be arranged on the projections 12a, 12b substantially continuously along the longitudinal direction L in the embodiment of FIG. Other arrangements of the damping elements 22, in particular those described above, are possible.
  • the extending in the longitudinal direction L Arm michsstäbe 23, 24 are preferably arranged in two planes, namely the Arm michsstäbe 23 in a plane El, which is arranged on the (lower) side of the hanger basket 25 to the base plate 12, and the reinforcing bars 24 in a plane E2 which is disposed on the opposite (upper) side of the ironing basket 25, namely on the side of the supernatant 4.
  • the reinforcing bars 24 are arranged in the plane E2 and four reinforcing bars 23 are arranged in the plane E1 Lengthwise L extend. Any other number is possible depending on the force requirement.
  • the upper level E2 of the reinforcing steels 24 with the concrete 2 forms a reinforced pressure belt of the connecting bar.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Tragbalken in Verbundbauweise für Deckensysteme ebenfalls in Verbundbauweise, die zumindest abschnittsweise aus Beton bestehen, mit einem Träger, insbesondere Stahlträger, der eine Grundplatte und mindestens einen, vorzugsweise zwei, hierzu winkelig, vorzugsweise senkrecht, angeordneten Steg bzw. angeordnete Stege aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch den Steg bzw. die Stege und die Grundplatte begrenzter Raum zumindest abschnittsweise mit Beton ausgefüllt ist.

Description

Tragbalken für Deckensysteme, Deckensystem und Verfahren zu dessen Herstellung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Tragbalken für Deckensysteme nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Tragbalken kommen im Stahlbetonbau bzw. Verbundbau häufig zum Einsatz, insbesondere bei der Erstellung von Deckensystemen bzw.
Geschossdecken .
Stand der Technik
Beispielsweise offenbart die EP 1 611 295 Bl einen
gattungsgemäßen Tragbalken. Dieser weist einen
Hohlkastenquerschnitt auf und dient als Auflager für
plattenförmige Halbfertigteile oder Fertigteile. Nach dem Verlegen der Halbfertigteile oder Fertigteile wird eine lokale oder großflächige Ortbetonschicht aufgebracht, die auch in das Innere des Hohlkastenquerschnitts des Tragbalkens eindringt, um das Deckenverbundsystem herzustellen. Bei diesen als solches nur aus Stahl bestehenden Tragbalken wird also bei der Verbindung mit den Deckenplatten auf der
Baustelle Ortbeton in den Raum des Tragbalkens eingeführt, der durch die Stege, eine Grundplatte und eine der
Grundplatte (Untergurt) gegenüberliegende obere Platte
(Obergurt) definiert ist. Derartige aus dem Stand der Technik bekannten Tragbalken haben sich bewährt. Bei Verbinden derartiger Tragbalkens mit dem Fertigteil oder Halbfertigteil ergeben sich aber oftmals Blasen im Beton unter der oberen Platte und der Beton ist insgesamt mit relativ viel Aufwand auf der Baustelle
einzubringen. Auch ist die volle Tragfähigkeit des
Tragbalkens erst nach Einbringen des Ortbetons gegeben. Des Weiteren wird im Obergurtbereich Stahl auf Druck belastet, was technische Nachteile bringt.
Darstellung der Erfindung
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einfacher Konstruktion einen Tragbalken vorzusehen, der eine einfache und zuverlässige Verwendung in Deckensystemen ermöglicht. Gleichzeitig soll das Gewicht des Tragbalkens gering gehalten werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Tragbalken für Deckensysteme in Verbundbauweise mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Demzufolge weist der Tragbalken einen Träger, insbesondere Stahlträger auf, der eine Grundplatte und mindestens einen, bevorzugt zwei, hierzu winklig, insbesondere senkrecht, angeordneten Steg bzw. angeordnete Stege aufweist. Der Tragbalken ist dadurch gekennzeichnet, dass ein durch den Steg bzw. die Stege und die Grundplatte, bevorzugt je aus Stahl, begrenzter Raum zumindest abschnittsweise mit Beton, der bevorzugt nicht Ortbeton ist, ausgefüllt ist bzw. der Raum zwischen dem Steg und der Grundplatte bzw. den Stegen und der Grundplatte zumindest abschnittsweise mit Beton, der insbesondere nicht Ortbeton ist, ausgefüllt ist. Stahl und Beton wirken hier in Verbundbauweise zusammen. In den Beton kann zur Übernahme von Kräften sowie zur Erhöhung der Verbundwirkung Betonstahl in Bügelform und als Stäbe eingelegt werden. Des Weiteren wird der Tragbalken in Verbundbauweise erfindungsgemäß in einem Deckensystem in Verbundbauweise verwendet, wobei der Tragbalken zum Abstützen mindestens eines Halbfertigteils oder Fertigteils verwendet wird und eine Ortbetonschicht, insbesondere außerhalb des Betons, der den durch den Steg bzw. die Stege und die Grundplatte begrenzten Raum bzw. den Raum zwischen dem Steg bzw. den Stegen und der Grundplatte zumindest abschnittsweise ausfüllt, zumindest im Verbindungsbereich zwischen dem mindestens einen Tragbalken und dem Halbfertigteil bzw. Fertigteil vorgesehen wird.
Des Weiteren ist erfindungsgemäß ein Deckensystem in Verbundbauweise vorgesehen, das zumindest einen erfindungsgemäßen Tragbalken, mindestens ein Halbfertigteil oder Fertigteil, das sich auf dem mindestens einen Tragbalken abstützt, und eine Ortbetonschicht aufweist, die zumindest im Verbindungsbereich zwischen dem mindestens einen Tragbalken und dem Halbfertigteil bzw. Fertigteil vorgesehen ist, insbesondere außerhalb des Betons, der den Raum zwischen dem Steg bzw. den Stegen und der Grundplatte bzw. den durch den Steg bzw. die Stege und die Grundplatte begrenzten Raum zumindest abschnittsweise ausfüllt.
Auch ist gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Deckensystems in Verbundbauweise vorgesehen, und zwar mit den Schritten Abstützen mindestens eines erfindungsgemäßen Tragbalkens auf Auflagern, Abstützen mindestens eines Halbfertigteils oder Fertigteils auf dem zumindest einen Tragbalken, Vorsehen von Verbundelementen im Verbindungsbereich zwischen dem mindestens einen Tragbalken und dem Halbfertigteil bzw. Fertigteil, Vorsehen einer Ortbetonschicht zumindest im Verbindungsbereich zwischen dem mindestens einen Tragbalken und dem Halbfertigteil bzw. Fertigteil, insbesondere außerhalb des Betons, der den Raum zwischen dem Steg bzw. den Stegen und der Grundplatte zumindest abschnittsweise ausfüllt. Dabei ist auch denkbar, dass der Tragbalken in und für die Verbundbauweise in mehreren Fertigungsschritten hergestellt wird. Beispielsweise kann das Einbringen von Bewehrungskörben bestehend aus Bügeln und Stabstählen und dann später von Beton in den Tragbalken zu einem späteren Moment erfolgen, sodass zunächst ein Halbfertigteil vorliegt, das zusätzlich zu dem Stahlträger Verbundmittel, insbesondere
Formschlussmittel, zum Erzeugen eines Formschlusses mit dem einzufüllenden Beton aufweist.
Da der durch den Steg bzw. die Stege und die Grundplatte begrenzte Raum bzw. der Raum zwischen dem Steg bzw. den Stegen und der Grundplatte des Tragbalkens beim Aufstellen zumindest abschnittsweise mit Beton ausgefüllt ist, weist bereits der Tragbalken vor der Verbindung mit Halbfertigteilen bzw. Fertigteilen Beton auf. Mit anderen Worten ist der Beton zumindest abschnittsweise in diesem Raum vor der Verbindung mit dem Fertigteil bzw. Halbfertigteil vorgesehen, also bevor die Ortbetonschicht in dem Verbindungsbereich zwischen dem Tragbalken und dem Halbfertigteil bzw. Fertigteil vorgesehen wird. Der Tragbalken als solches weist also vor Verbindung mit dem Fertigteil oder Halbfertigteil im durch den Steg bzw. die Stege und die Grundplatte begrenzten Raum bzw. im Raum zwischen dem Steg bzw. den Stegen und der Grundplatte bereits zumindest abschnittsweise Beton auf, der kein Ortbeton ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieser Raum bis auf die Durchgangsöffnungen vollständig, um mögliche
Stahlbewehrungen herum, mit Beton, der kein Ortbeton ist, ausgefüllt .
Dadurch, dass der erfindungsgemäße Tragbalken in Verbundbauweise bereits während der Montage, also vor Verbinden mit dem Deckensystem durch Ortbeton, Beton aufweist, kann er die Last der Decke bzw. des Fertigteils oder Halbfertigteils bereits zuverlässig während der Montage tragen, und zwar über seine ganze Länge, ohne die Notwendigkeit, Zwischen- oder Hilfsstützen zu verwenden. Dadurch wird die Herstellung des Deckensystems vereinfacht und insbesondere Nachfolge- und Parallelarbeiten können vereinfacht und beschleunigt durchgeführt werden. Insbesondere ist eine Druckzone bereits im Lieferzustand vorhanden; selbst zum Auflegen von Deckenelementen ist dann keine zusätzliche Unterstützung erforderlich, da die Druckzone durch den Beton mit oder ohne Bewehrung bereits (bevorzugt vollständig) ausgebildet ist.
Die Konstruktionshöhe des Tragbalkens entspricht der Höhe des Deckensystems plus der Dicke der Grundplatte. Somit kann die Konstruktionshöhe des Deckensystems minimiert werden, was zur Verkleinerung des Bauvolumens führt, ohne gleichzeitig die Nutzungsfläche reduzieren zu müssen. In besonderen Fällen ist es auch denkbar, den Deckenbalken und die seitlich aufgelegten Deckenelemente durch eine darüber gegossene Ortbetonschicht mit Hilfe darüber gelegter Bewehrung kraftschlüssig als Deckenscheibe zu verbinden. In diesem Fall ist die Deckenhöhe dann über dem Deckenbalken um die Ortbetonschicht höher.
Dadurch, dass neben Stahl auch Beton bereits in dem vorgefertigten Tragbalken verwendet wird, kann die Anordnung von Stahl und Beton im Tragbalken hinsichtlich der Anforderungen an die Druckfestigkeit optimiert werden. Dies, da der durch den Steg bzw. die Stege und die Grundplatte begrenzte Raum bzw. der Raum zwischen dem Steg bzw. den Stegen und der Grundplatte zumindest abschnittsweise mit Beton, der bevorzugt nicht Ortbeton ist, ausgefüllt ist, die Druckzone des Balkens für den Verkehrslastfall ist. Die Verwendung von Beton anstelle eines Stahlgurtes reduziert das Gewicht des Tragbalkens.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, einen Tragbalken in Deckensystemen zu verwenden, wobei der Tragbalken als Verbundbauteil selbst bereits vor der Verbindung mit dem Deckensystem Beton aufweist. Da der Tragbalken als vorgefertigtes Verbundteil als solches nicht nur Stahl, sondern bereits Beton aufweist, kann er auch als „Hybridbalken" angesehen werden. Als sogenannter Stahl-Beton- Verbundbalken (oder „Verbundbalken") wird die Zugbeanspruchung durch den Stahlanteil und die Druckbeanspruchung großteils durch den Betonanteil übernommen. Starke Kräfte können durch eingelegte Druckbewehrung aufgenommen werden.
Unter der Grundplatte ist insbesondere der Untergurt zu verstehen. Die Grundplatte und der dazu winklig angeordnete Steg bzw. die dazu winklig angeordneten Stege, die von derselben Seite der Grundplatte vorstehen, definieren den Raum, in dem zumindest abschnittsweise der Beton vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Anordnung der Grundplatte und der Stege im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Tragbalkens U-förmig.
Eine mögliche Form sieht auch einen Steg mittig mit der Grundplatte darunter in einem Betonbalken vor. Dabei wird dann der Raum zur Erzeugung des Betonbalkens durch eine beidseitige Hilfsschalung definiert. Auch sind mehr als zwei Stege, also beispielsweise ein Zentralsteg und zwei seitliche Stege, zur seitlichen Raumbegrenzung ausführbar.
Die Grundplatte kann durch querlaufende Rippenstege seitlich ausgesteift werden und so mehr Tragkraft erhalten. Diese Rippenstege sind dann durch Aussparungen oder Begrenzungen, Abmessungen mit den aufzulegenden Deckenelementen abzustimmen, so dass diese trotzdem auf der Grundplatte aufliegen können.
Bei dem Beton handelt es sich um einen beliebigen Beton, vorzugsweise einen hochfesten Beton, beispielsweise SVB . Insbesondere kann ein Beton der Klasse C 60/75 mit chemischen Plastifizierern als Zusatzmittel oder Kohlefasern bzw. Glasfasern vermischt verwendet werden. Der Beton ist vorzugsweise hochfester Beton (Zylinderfestigkeit zwischen 50 N/mm2 und 100 N/mm2 (C 100/115)). Der Beton kann Stahlbeton (vorzugsweise mit Betonstahlbügeln und -Stäben hochbewehrter Stahlbeton) sein. Die Betonfüllung also kann mit oder ohne Bewehrung ausgeführt sein.
Zur Verbundwirkung zwischen Beton und Stahl sind zusätzliche Verbundmittel angeordnet. Diese können durch Formgebung der Stahlteile und/oder durch zusätzlich aufgebrachte Verbundkörper wie Kopfbolzen, Lochblechstreifen und/oder strukturierte Teile gebildet werden, die Kräfte zwischen Beton und Stahl übertragen.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es ist bevorzugt, dass der mit dem Beton zumindest abschnittsweise gefüllte Raum auf der von der Grundplatte abgewandten Seite zumindest bereichsweise, bevorzugt vollständig, offen ist. Mit anderen Worten ist der Träger bevorzugt frei von einer zur Grundplatte parallel verlaufenden oberen Stahlplatte, also eines Obergurts aus Stahl, der den Raum zwischen den Stegen und der Grundplatte begrenzt, sodass der Raum ohne gegenüberliegende Platte als offen bezeichnet wird. Auf den Stahlobergurt kann also verzichtet werden.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil gegenüber der Verwendung einer zusätzlichen oberen Platte, also eines Stahlobergurts, dass durch die Verwendung von weniger Stahl das Gewicht des Tragbalkens reduziert wird. Im Übrigen ist die Verwendung von Beton in diesem Druckbereich vorteilhaft, da Stahl weniger druckstabil als Beton ist. Somit liegt in dieser Ausführungsform im Druckbereich keine Platte, also kein Obergurt, aus Stahl vor, sondern der druckstabilere Beton .
Auch kann dadurch, dass der mit Beton zu füllende Raum auf der von der Grundplatte abgewandten Seite zumindest bereichsweise, bevorzugt vollständig, offen ist, der Beton leichter eingefüllt werden, nämlich direkt von oben, statt seitlich durch die Stege. Dies führt dazu, dass sich keine Blasen im Beton bilden, wodurch die Herstellung eines solchen Tragbalkens weiter einfacher und zuverlässiger wird.
Darüber hinaus ist es möglich, zusätzliche, parallel zur Längsrichtung des Tragbalkens in dem Raum zwischen den Stegen verlaufende Bewehrungen wie Armierungsstäbe aus Stahl - auch mit Bügeln zu Körben gebunden - leichter einzusetzen, weil der Raum zumindest bereichsweise bzw. vollständig von oben offen und damit zugänglich ist.
Weiter vorzugsweise steht der Beton über mindestens einen Steg um einen Überstand hervor, wobei sich vorzugsweise der Überstand in eine Richtung senkrecht zur Grundplatte erstreckt. Vorzugsweise ist der Überstand so bemessen, dass der Überstand bündig zur Deckenplatte ist. Dann ist es nicht nötig, Aufbeton vorzusehen. Der Überstand kann ein Stahlbetonkörper sein.
Weiter vorzugsweise weist der Überstand eine Verzahnung, insbesondere eine Längsnut, auf. Diese Verzahnung kann die horizontalen Querkräfte aufnehmen. Die Verzahnung dient auch dazu, eine Gesamttragwirkung zwischen dem Tragbalken und den aufgelegten Deckenelementen als steife Deckenscheibe auszubilden. In besonderen Fällen ist das Aufbringen zusätzlicher Ortbetonschichten zur Erzielung höherer Deckensteifigkeit möglich.
Eine Ausführungsform kann einen Bügelkorb aufweisen. Darin kann Armierungsstahl, bevorzugt in Form von Längsstäben, angeordnet sein. Der Bügelkorb und der Armierungsstahl können von Beton zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollständig, umgeben sein. Diese Anordnung von Bewehrung im Zusammenwirken mit dem umgebenden Beton stellt dann Stahlbeton dar, der den durch den Steg bzw. die Stege und die Grundplatte begrenzten Raum zumindest abschnittsweise ausfüllt.
Die Verbundmittel können sich durch Zwischenräume in dem Bügelkorb in der Richtung quer zur Längsrichtung L, also in Querrichtung, hindurch erstrecken. Dadurch kann die Verbundwirkung verstärkt werden.
Vorzugsweise weisen die Innenflächen des bzw. der Stege, also die Flächen, die innenseitig den Raum zwischen den Stegen definieren, und/oder die Grundplatte, also die Seite der Grundplatte, die innenseitig den Raum zwischen den Stegen und der Grundplatte definiert, Verbundmittel auf. Dies kann auch bedeuten, dass der Steg bzw. die Stege und/oder die Grundplatte selbst so ausgestaltet sind, dass sie als Verbundmittel wirken. Verbundmittel können auch integral oder zusätzlich an der Innenfläche des bzw. der Stege und/oder der Grundplatte angeordnet sein. Verbundmittel verbessern die Verbindung zwischen dem Träger und dem Beton.
Weiter vorzugsweise weist das Verbundmittel Formschlussmittel auf, insbesondere Kopfbolzen. Diese können sich insbesondere winklig von den Stegen in den Raum erstrecken, weiter vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Grundplatte und senkrecht zu den zur Grundplatte senkrecht angeordneten Stegen. Alternativ oder zusätzlich können auch Verbundbolzen von der Grundplatte vorzugsweise parallel zu den Stegen verlaufend vorgesehen sein und/oder mehrere Verbundbolzen, die sich von einem Steg vorzugsweise senkrecht zur Grundplatte erstrecken und bezüglich ihres Abstandes zur Grundplatte variabel sind, vorzugsweise verschiebbar entlang des Stegs, sind. Allgemein können Verbundmittel zur Ausbildung eines Formschlusses beliebig verwirklicht sein, solange sie, und damit die Stege und/oder die Grundplatte, zur Aufnahme und Übertragung von Verbund-Querkräften ausgestaltet sind. Sie können beispielsweise Vertiefungen und/oder Vorsprünge sein, die eine Verzahnung zwischen den Stegen bzw. der Grundplatte und dem Beton ermöglichen. Denkbar ist insbesondere eine wellenförmige Form an der Innenseite der Stege bzw. Grundplatte, beispielsweise dadurch, dass entsprechend wellenförmige Bleche oder über die Längsrichtung gelochte, tordierte oder andersartig strukturierte Blechstreifen mit krafteinleitender Wirkung als Verbundmittel innenseitig angeordnet und an die Stege bzw. die Grundplatte angeschweißt sind. Eine weitere Möglichkeit ist eine Leiste mit Aussparungen .
Diese Ausführungen von Verbundmitteln als Leiste bzw. Streifen haben den weiteren Vorteil gegenüber einzelnen Kopfbolzen, dass sie kontinuierlich bzw. streifenförmig an den Steg bzw. die Grundplatte über die gesamte gewünschte Länge aufgebracht werden können, d.h. es ist nicht nötig, mehrere einzelne Verbundmittel an den Stegen bzw. der Grundplatte einzeln anzubringen bzw. anzuschweißen.
Dies hat insbesondere gegenüber einzeln angeschweißten Verbundbolzen wirtschaftliche Vorteile und die
Krafteinleitung ist nicht auf Einzelpunkte beschränkt, sondern verteilt, was die Ausnutzbarkeit erhöht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die einzelnen Elemente des Tragbalkens selbst durch entsprechende Formgebung, beispielsweise wie Wellung, Faltungen, Eindrückungen oder andere Formen, im Zusammenspiel mit dem Beton Kräfte besonders in Längsrichtung zwischen Beton und Stahlteilen überträgt. Dies gilt in gleichem Maße sowohl für den Beton im Tragbalken als auch für einen möglichen Vergussbeton oder Aufbeton zwischen oder auf den aufgelegten Deckenelementen. Dazu kann der Tragbalken auch höher als die aufgelegten Deckenelemente sein.
In einer besonderen Ausführungsform sind die Stege an der oberen Seite durch einen vorgelagerten örtlichen Formgebungsprozess gewellt oder gefaltet ausgeführt. Dies hilft nicht nur, die Verbundkräfte zwischen Beton und Stahl zu übertragen, sondern es ermöglicht auch, die Seitenstege vor dem Anschweißen an die Grundplatte in sich zu biegen oder wölben, um einen gekrümmten Tragbalken zu erzeugen. Daher kommt einer leichten Herstellbarkeit eine wirtschaftliche und technische Bedeutung zu.
Vorzugsweise kann der Tragbalken einer Überhöhung aufweisen, die bevorzugt einer späteren Durchbiegung entspricht. Diese mit sogenannter Überhöhung hergestellten Tragbalken haben für die wahrnehmbare kleine Durchbiegung im fertigen Bauwerk Vorteile, weil sich die Durchbiegung beim Aufbringen der Deckenelemente und die Überhöhung quasi aufheben. In jedem Falle, ob mit verformten oberen Stegelementen oder ebenen Stegelementen, ist dies bei einem Tragbalken ohne Stahlobergurt einfacher herstellbar als mit Obergurt, weil weniger Teile gehalten und verschweißt werden müssen.
Eine Anordnung von mehreren Leisten oder Blechen in horizontaler oder vertikaler Richtung, nebeneinander, beispielsweise parallel, und/oder in unterschiedlicher Tiefe von Wellen bzw. Vorsprüngen und Vertiefungen ist beliebig gestaltbar .
Der Tragbalken kann des Weiteren Durchgangsöffnungen aufweisen, die sich quer zur Längsachse des Tragbalkens durch die Stege und bevorzugt auch durch den im Raum vorgesehenen Beton erstrecken. Diese, meist sich periodisch wiederholenden Durchgangsöffnungen dienen zur Aufnahme von Verbundelementen, die im Verbindungsbereich zwischen dem Tragbalken und dem Halbfertigteil bzw. Fertigteil vorgesehen sind. Dadurch können die Scherkräfte im Deckensystem zuverlässig aufgenommen werden.
Auch die Aufnahme oder Durchschiebung von Bewehrungsstahl ist möglich. Dies kann dazu dienen, eine aussteifende Deckenscheibenwirkung zu erzielen. Dies kann je nach Höhenanordnung der Durchbrechungen durch hervorstehende Bewehrungsstähle in den Deckenelementen oder darüber gelegte Bewehrungen geschehen.
Vorzugsweise haben die Verbundmittel bzw. Bolzen mindestens den gleichen Abstand zur Grundplatte wie die Durchgangsöffnungen. Ein größerer Abstand der Verbundmittel bzw. Formschlussmittel zur Grundplatte als zum Überstand ist denkbar. Dies ist im Brandfall vorteilhaft.
Die Ortbetonschicht des Deckensystems ist also vorzugsweise seitlich von den Stegen um die Verzahnung herum und durch die Durchgangsöffnungen in dem Tragbalken vorgesehen und vorzugsweise zumindest teilweise oberhalb. Unter dem Verbindungsbereich zwischen dem Tragbalken und dem Halbfertigteil bzw. Fertigteil sind insbesondere der Bereich der Durchgangsöffnungen des Tragbalkens sowie der obere Bereich zu verstehen, in dem der Überstand die Verzahnung aufweist .
Zusätzlich kann die Grundplatte mindestens einen Vorsprung aufweisen, der quer zur Längsachse des Tragbalkens über mindestens einen Steg hervorsteht, wobei bevorzugt auf dem zumindest einen Vorsprung ein elastisches Dämpfungselement vorgesehen ist. Weiter vorzugsweise sind sie auf beiden Seiten der Stege, die außenseitig zu dem Raum liegen, der durch die beiden Stege definiert ist, vorgesehen. Es ist also angedacht, dass die Stege nach innen von den Rändern der Grundplatte versetzt angeordnet sind, sodass die Bereiche der Grundplatte außerhalb der Stege als Vorsprünge dienen. Auf dem Vorsprung bzw. den Vorsprüngen kann ein Fertigteil bzw. Halbfertigteil, insbesondere eine Deckenplatte, abgestützt werden. Wenn zusätzlich ein elastisches Dämpfungselement vorgesehen ist, wird die Auflage optimiert. Das Dämpfungselement kann beispielsweise ein Elastomer in einer Stärke von 3-5 mm, einer Breite von bevorzugt mehr als 30 mm sein, das eine Tragfähigkeit von bis zu 15 N/mm2 aufweist. Das Dämpfungselement kann durchgängig und/oder linienförmig ausgebildet sein; es kann auch punktuell ausgebildet sein.
Zur Verbesserung der Gebrauchstauglichkeit bei Brandlasten kann die Grundplatte bzw. der Träger eine Brandschutzschicht aufweisen. Vorzugsweise ist diese zumindest abschnittsweise in dem Raum zwischen den Stegen - also im Tragbalken - auf der Grundlatte aufgebracht, wobei diese Schicht vor dem Vorsehen von Beton in dem Raum zwischen den Stegen angeordnet wird. Besonders wirksam, alternativ oder zusätzlich, kann eine Brandschutzschicht auch außen, also auf der den Stegen abgewandten Seite der Grundplatte bzw. auf der Unterseite der Grundplatte, zumindest abschnittsweise entlang der Grundplatte aufgebracht sein. Die Brandschutzschicht kann beispielsweise eine Brandschutzbauplatte PROMATECT® oder ein Schaumbildner sein. Die Brandschutzschicht kann ein Anstrich sein oder einen solchen aufweisen.
Damit kann besonders effektiv die die Zugkraft des Biegebalkens übertragende Stahlgrundplatte vor Überhitzung und vorzeitigem Versagen bei Beflammung von unten geschützt werden. Wirtschaftlich ist dabei die selektive Anordnung der teuren Brandschutzmaßnahmen nur im Bereich der größten Einwirkung . Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung noch näher ersichtlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Tragbalken in Verbundbauweise in einer Querschnittsansicht senkrecht zur Längsrichtung des Tragbalkens; die Betonfüllung kann mit oder ohne Bewehrung ausgeführt sein.
Fig. 2a zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Tragbalkens mit Beton- oder
Stahlbetonfüllung .
Fig. 2b zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tragbalkens.
Fig. 3 zeigt erfindungsgemäße Deckensysteme, wobei Fig. 3a die Verbindung eines erfindungsgemäßen Tragbalkens mit einer Hohlkastenplatte und Fig. 3b die Verbindung eines erfindungsgemäßen Tragbalkens mit einer Verbunddecke bestehend aus Elementdecken als Halbfertigteil mit Gitterträgerbewehrung und Aufbeton zeigt;
Fig. 4a und 4b zeigen einen erfindungsgemäßen Tragbalken in einer Querschnittsansicht senkrecht zur Längsrichtung des Tragbalkens mit einer Brandschutzschicht.
Fig. 5a, 5b und 5c zeigen weitere Ausführungsformen von Verbundmitteln gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5d zeigt eine Ausführungsform des Stahlteils des Tragbalkens mit einer Verzahnung der Stege durch Falten oder Biegen als linienförmig angeordnetes Verbundmittel wie sie in anderen Ausführungsformen in Figuren 5a, b und c gezeigt sind . Fig. 6 zeigt einen erfindungsgemäßen Tragbalken in einer Querschnittsansicht senkrecht zur Längsrichtung des Tragbalkens .
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Tragbalken 1 mit einem Träger 10, der aus Stahl besteht und eine Grundplatte 12 sowie zwei senkrecht zur Grundplatte 12 angeordnete Stege 14 und 16 aufweist. Die beiden Stege 14 und 16 erstrecken sich zur selben Seite der Grundplatte 12 im Wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zur Grundplatte 12, also U-förmig.
Die beiden Stege 14, 16 und die Grundplatte 12 definieren einen Raum, der mit Beton 2 ausgefüllt ist. Die Seite, auf der der Raum, der durch die Stege 14, 16 und die Grundplatte 12 begrenzt wird, offen ist, liegt der Grundplatte gegenüber. Über diese der Grundplatte 12 abgewandten Seite steht ein Überstand 4 über den durch die Stege 14, 16 und die Grundplatte 12 definierten Raum hervor. Dieser Überstand 4 erstreckt sich senkrecht zur Grundplatte 12 und innerhalb einer gedachten Fortsetzung der Stege 14, 16, also parallel zu diesen.
Auf den Seiten quer zur Längsrichtung L des Tragbalkens weist der Überstand 4 eine Verzahnung 6 auf. In der Querschnittsansicht von Figur 1 ist diese Verzahnung als Nut links und rechts im Überstand 4 dargestellt.
Des Weiteren ist an der Innenfläche der Stege 14, 16, also der Fläche, die den Raum zwischen den Stegen definiert, ein Verbundmittel 18 vorgesehen, das als Kopfbolzen ausgebildet ist und zur formschlüssigen Verbindung mit dem Beton 2 dient. Der Kopfbolzen 18 erstreckt sich von den Stegen 14, 16 senkrecht und parallel zur Grundplatte 12 zu jeweils etwa einem Viertel der Ausdehnung des Raums zwischen den Stegen entlang der Querrichtung des Tragbalkens 12 in den Beton 2. In Figur 1 haben die Verbundmittel bzw. Bolzen 18 einen geringeren Abstand zur Grundplatte 12 als die Durchgangsöffnungen 20. Vorzugsweise haben die Verbundmittel bzw. Bolzen 18 aber mindestens den gleichen Abstand zur Grundplatte wie die Durchgangsöffnungen 20. Sie können den gleichen Abstand zur Grundplatte wie die Durchgangsöffnungen 20 haben, wie in Figur 6 gezeigt. Aber auch ein größerer Abstand zur Grundplatte 20 ist denkbar. Dies ist im Brandfall vorteilhaft .
Die Querrichtung verläuft senkrecht zur Längsrichtung L des Tragbalkens 1 und somit in Figur 1 von rechts nach links.
Eine alternative oder zusätzliche, nicht gezeigte Anordnung von Bolzen besteht darin, dass sich die Bolzen 18 von der Grundplatte 12 aus parallel zu den Stegen 14, 16 erstrecken und/oder sich mehrere Bolzen von einem Steg 14, 16 aus parallel zur Grundplatte 12 aus erstrecken und dabei vorzugsweise der Abstand der Bolzen 18 relativ zur Grundplatte 12 bzw. zueinander variabel ist, insbesondere die Bolzen an dem Steg 14, 16 verschiebbar angeordnet sind, sodass die Bolzen 18 beispielsweise wechselnd mittig oder oben in dem Tragbalken 1 angeordnet sein können.
Anders als in Figur 2 gezeigt können die Stege 16 und 14 in gewellter/gefalteter/geformter Art ausgeführt werden, um so mit kraftübertragendem Formschluss die Wirkung der Verbundmittel 18 mit zu übernehmen, die dann ganz oder teilweise entfallen können oder auch durch kontinuierliche Elemente ergänzt werden. Durchgangsöffnungen 20 erstrecken sich quer zur Längsachse L des Tragbalkens 1, also in Querrichtung, durch die Stege 14, 16 und durch den Beton 2 hindurch, der zwischen den Stegen eingefüllt ist.
Anders als in Figur 2 und 4 gezeigt können, wie in Figur 3b angedeutet, die Durchbrechungen bzw. Durchgangsöffnungenim ergänzten Betonteil auch weiter oben angeordnet werden, so dass sie sich im Montagefall oberhalb der auf den Tragbalken 1 aufgelegten Deckenelemente befinden und der Aufnahme durchgesteckter Bewehrung etwa zu Bildung einer Deckenscheibe mit Ortbeton dienen.
Die Grundplatte weist zwei Vorsprünge 12a, 12b auf, die quer zur Längsachse des Tragbalkens, also in Querrichtung, verlaufen. Diese Vorsprünge entsprechen den Randbereichen der Grundplatte 12 in der Querrichtung des Tragbalkens 1.
Auf den beiden Vorsprüngen 12a, 12b ist jeweils ein elastisches Dämpfungselement 22 auf der Seite der Grundplatte 12 vorgesehen, die zu den Stegen 14, 16 hinzeigt. Auf diese Dämpfungselementen 22 wird das Halbfertigteil bzw. Fertigteil aufgelegt. Das elastische Dämpfungselement 22 kann in Längsrichtung L durchgängig ausgebildet sein. Es wirkt lastzentrierend .
Fig. 2a zeigt eine perspektivische Ansicht des Tragbalkens 1. Daraus ist ersichtlich, dass sich die elastischen Dämpfungselemente 22 auf den Vorsprüngen 12a, 12b im Wesentlichen durchgehend entlang der Längsrichtung L befinden .
Des Weiteren ist ersichtlich, dass die Verzahnung 6 hier beispielhaft als periodische Längsnut ausgebildet ist. Andere Ausführungsformen können die Verzahnung auch außerhalb der Längsnut vorsehen. Darüber hinaus sind die in gleichmäßigen Abständen entlang der Längsrichtung angeordneten Durchgangsöffnungen 20 gezeigt, durch eine derer der Querschnitt von Fig. 1 genommen ist.
Fig. 2b zeigt eine andere Ausführungsform des Tragbalkens 1 mit dem Überstand 4 aus Beton oder Stahlbeton und den dort ausgeprägten Verbundmitteln in Form einer Verzahnung 6. Diese können mit oder ohne die Längsnut ausgebildet sein.
Fig. 4a und 4b zeigen eine Ausführungsform mit einer Brandschutzschicht 17a, 17b. Fig. 4a zeigt eine Ausführungsform, in der eine Brandschutzschicht 17a auf der Grundplatte 12 vorgesehen ist, und zwar innen im Tragbalken 1 zwischen den Stegen 14, 16. In Fig. 4b ist eine Brandschutzschicht 17b unterhalb des Trägers 10 bzw. der Grundplatte 12 angeordnet, d.h. an der den Stegen 14, 16 abgewandten Seite des Trägers 10 bzw. der Grundplatte 12. Die Brandschutzschicht 17b kann auch einen Anstrich tragen oder selbst ein Anstrich sein.
Fig. 5a zeigt eine weitere Ausführungsform für erfindungsgemäße Verbundmittel zur Erreichung eines Formschlusses, nämlich gewellte Bleche 19. Diese gewellten Bleche stehen stellvertretend für auch andere verformten Blechstreifen, die Verbundkräfte durch Vor-
/Rücksprunge/Oberflächenkonturen übertragen können. Dies können beispielsweise verdrehte, gefaltete oder plastisch verformte Bereiche an den Blechstreifen sein.
Diese können an der Innenfläche der Stege 14, 16 und/oder der Grundplatte 12 so angebracht werden, dass die Wellen und damit die Stege bzw. die Grundplatte Verbundkräfte zwischen Beton und Stahl aufnehmen können.
Fig. 5b zeigt eine Ausführungsform, in der das erfindungsgemäße Verbundmittel durch eine Leiste bzw. ein Lochblech 21 verwirklich ist, die/das Aussparungen 27 zur Aufnahme von Querkräften aufweist. Das Lochblech 21 verläuft dabei parallel zum Steg 14 und/oder 16.
Fig. 5c zeigt ein Lochblech 21 mit Aussparungen 27, das senkrecht zum Steg 14 und/oder 16 angeordnet ist.
Fig. 5d zeigt eine weitere Variante des Stahlteils des Tragbalkens, bei der die als Faltung/Biegung ausgebildete Seitenstegausbildungsform 19 zusammen mit der Grundplatte 12 angeordnet ist. Mit anderen Worten weist der Steg 14 und/oder 16 also Faltungen und/oder Biegungen auf.
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Deckensystem 100 mit dem erfindungsgemäßen Tragbalken 1 sowie einem Halbfertigteil 30, das auf dem Tragbalken 1 abgestützt ist. Verbundelemente 26, insbesondere Bewehrungsstahl, wurden durch die
Durchgangsöffnung 20 in den Tragbalken durchgeführt. Der Verbindungsbereich zwischen dem Tragbalken 1 und dem Halbfertigteil 30 ist mit Ortbeton 50 aufgefüllt. Es ist insbesondere aus Fig. 3a ersichtlich, dass der Ortbeton 50 nicht in die Durchgangsöffnungen 20 des Tragbalkens 1 eindringt, sondern der Tragbalken 1 nur mit dem Beton 2 aufgefüllt ist.
Bei der Herstellung des Deckensystems 100 wird zunächst der Tragbalken 1 auf Auflagern (nicht gezeigt) abgestützt, anschließend das Halbfertigteil 30 auf dem Tragbalken 1, insbesondere den Vorsprüngen 12a, 12b, abgestützt. Danach werden die Verbundelemente 26 in die Durchgangsöffnungen 20 des Tragbalkens eingeführt und so ein Verbindungsbereich zwischen dem Tragbalken 1 und dem Halbfertigteil 30 geschaffen. Abschließend wird die Ortbetonschicht 50 in dem Verbindungsbereich zwischen dem Tragbalken und dem Halbfertigteil 30 aufgebracht. Dabei dringt der Ortbeton 50 lediglich in die Durchgangsöffnungen 20 des Tragbalkens 1. Der Raum zwischen den Stegen wird nicht mit Ortbeton 50 aufgefüllt, sondern ist bereits bei der Fertigung des Tragbalkens mit Beton 2 ausgefüllt worden.
Figur 6 zeigt eine Ausführungsform, die einen Bügelkorb 25 aufweist. Darin ist Armierungsstahl in Form von Längsstäben 23, 24 angeordnet, die sich in Längsrichtung L erstrecken. Der Bügelkorb 25 und der Armierungsstahl 23,24 sind von Beton 2 umgeben.
Die Verbindmittel 18 erstrecken sich durch Zwischenräume in dem Bügelkorb 25 hindurch, wie aus Figur 6 ersichtlich. Dadurch kann die Verbundwirkung verstärkt werden. Mit anderen Worten können also die Verbundmittel 18 noch besser im Beton 2 verankert werden.
In dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Verbundmittel 18 und die Durchgangsöffnungen 20 in gleichem Abstand zur Grundplatte 12 angeordnet. Die Verbundmittel 18 und die Durchgangsöffnungen 20 sind auch in dieser Ausführungsform, wie beispielsweise in den Figuren 2a und 2b für die Ausführungsform von Figur 1 gezeigt, in Längsrichtung L zueinander versetzt angeordnet. Im Übrigen können auch in der Ausführungsform von Figur 6 Dämpfungselemente 22 auf den Vorsprüngen 12a, 12b im Wesentlichen durchgehend entlang der Längsrichtung L angeordnet sein. Auch andere Anordnungen der Dämpfungselemente 22, insbesondere solche wie oben beschrieben, sind möglich.
Die in Längsrichtung L verlaufenden Armierungsstäbe 23, 24 sind vorzugsweise in zwei Ebenen angeordnet, nämlich die Armierungsstäbe 23 in einer Ebene El, die an der (unteren) Seite des Bügelkorbs 25 zur Grundplatte 12 hin angeordnet ist, und die Armierungsstäbe 24 in einer Ebene E2, die an der gegenüberliegenden (oberen) Seite des Bügelkorbs 25, nämlich an der Seite des Überstands 4 hin, angeordnet ist. Bevorzugt sind in der Ebene E2 sechs Armierungsstäbe 24 und in der Ebene El vier Armierungsstäbe 23 angeordnet, die sich in Längsrichtung L erstrecken. Jede andere Anzahl ist je nach Krafterfordernis möglich. Die obere Ebene E2 der Armierungsstähle 24 mit dem Beton 2 bildet einen verstärkten Druckgurt des Verbindungsbalkens.

Claims

Ansprüche
1. Tragbalken (1) für Deckensysteme (100) in
Verbundbauweise, die zumindest abschnittsweise aus Beton bestehen, mit einem Träger (10), insbesondere Stahlträger, der eine Grundplatte (12) und mindestens einen, vorzugsweise zwei, hierzu winkelig, vorzugsweise senkrecht,
angeordneten Steg bzw. angeordnete Stege (14, 16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch den Steg bzw. die Stege (14, 16) und die
Grundplatte begrenzter Raum zumindest abschnittsweise mit Beton (2) ausgefüllt ist.
2. Tragbalken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Beton (2) gefüllte Raum auf der von der
Grundplatte (12) abgewandten Seite zumindest
bereichsweise, bevorzugt vollständig, offen ist.
3. Tragbalken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der Beton (2) über mindestens einen Steg (14, 16) um einen Überstand (4) hervorsteht, und zwar bevorzugt in einer Richtung senkrecht zur
Grundplatte (12).
4. Tragbalken nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (4) eine Verzahnung (6), insbesondere mindestens eine Längsnut, aufweist. Tragbalken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Stegs bzw. der Stege (14, 16) und/oder die Grundplatte (12) Verbundmittel (18, 19, 21, 27) aufweisen.
Tragbalken nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundmittel Formschlussmittel aufweisen,
insbesondere Vertiefungen und/oder Vorsprünge, weiter insbesondere Kopfbolzen (18), Aussparungen (27),
bevorzugt auf Trägerblechen (21), und/oder
wellenförmige, gefaltete und/oder gebogene Verbundmittel
(19) .
Tragbalken nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg bzw. die Stege und/oder die Grundplatte, insbesondere durch Vorsprünge, Vertiefungen, Verformungen (19) und/oder Aussparungen (27), derart ausgestaltet sind, dass sie selbst als Verbundmittel wirken.
Tragbalken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er Durchgangsöffnungen (20) aufweist, die sich quer zur Längsachse des Tragbalkens (1) durch den Steg bzw. die Stege (14, 16) und bevorzugt auch durch den in dem Raum vorgesehenen Beton (2) erstrecken .
Tragbalken nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch
gekennzeichnet, dass der Abstand der Durchgangsöffnungen
(20) zur Grundplatte (12) und der Abstand der
Formschlussmittel (18) zur Grundplatte (12) im
Wesentlichen gleich sind.
Tragbalken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte mindestens einen Vorsprung (12a, 12b) aufweist, der quer zur
Längsachse des Tragbalkens (1) über mindestens einen Steg (14, 16) hervorsteht, wobei bevorzugt auf dem mindestens einen Vorsprung (12a, 12b) ein elastisches Dämpfungselement (22) vorgesehen ist.
11. Tragbalken nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (10),
vorzugsweise die Grundplatte (12), eine
Brandschutzschicht (17a, 17b) aufweist.
12. Tragbalken nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Tragbalken eine
Überhöhung aufweist, die bevorzugt einer späteren
Durchbiegung entspricht.
13. Tragbalken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragbalken einen Bügelkorb (25) aufweist, der vorzugsweise Armierungsstahl, bevorzugt in Form von Längsstäben, aufweist .
14. Tragbalken nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Beton (2) zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, den Bügelkorb (25) und den Armierungsstahl (23, 24) umgibt.
15. Tragbalken nach dem Anspruch 6 und einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbundmittel (18) durch Zwischenräume in dem Bügelkorb (25) in der Richtung quer zur Längsrichtung L hindurch erstrecken .
16. Verwendung des Tragbalkens nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Deckensystem in Verbundbauweise, wobei der Tragbalken zum Abstützen mindestens eines Halbfertigteils (30) oder Fertigteils (40) verwendet wird und eine Ortbetonschicht (50) zumindest im
Verbindungsbereich zwischen dem mindestens einen
Tragbalken (10) und dem Halbfertigteil (30) bzw.
Fertigteil (40) vorgesehen wird.
17. Deckensystem (100) in Verbundbauweise, umfassend: mindestens einen Tragbalken (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, mindestens ein Halbfertigteil (30) oder Fertigteil (40), das sich auf dem mindestens einen Tragbalken (1)
abstützt, und eine Ortbetonschicht (50), die zumindest im
Verbindungsbereich zwischen dem mindestens einen
Tragbalken (1) und dem Halbfertigteil (30) bzw.
Fertigteil (40) vorgesehen ist.
18. Verfahren zum Herstellen eines Deckensystems (100) in Verbundbauweise, mit den Schritten:
Abstützen mindestens eines Tragbalkens (1) nach einem der Ansprüche 1-16 auf Auflagern,
Abstützen mindestens eines Halbfertigteils (30) oder Fertigteils (40) auf dem mindestens einen Tragbalken (1) ,
Vorsehen von Verbundelementen (26) im Verbindungsbereich zwischen dem mindestens einen Tragbalken (1) und dem Halbfertigteil (30) bzw. Fertigteil (40), Vorsehen einer Ortbetonschicht (50) zumindest im
Verbindungsbereich zwischen dem mindestens einen
Tragbalken (1) und dem Halbfertigteil (30) bzw.
Fertigteil (40) .
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige Verbundelemente (26) jeweils durch eine in dem Tragbalken vorgesehene Durchgangsöffnung (20) durchgeführt werden.
20. Verwendung eines Halbfertigteils als Tragbalken für
Deckensysteme (100) in Verbundbauweise, die zumindest abschnittsweise aus Beton bestehen, wobei das Halbfertigteil einen Träger (10), insbesondere
Stahlträger, der eine Grundplatte (12) und mindestens einen, vorzugsweise zwei, hierzu winkelig, vorzugsweise senkrecht, angeordneten Steg bzw. angeordnete Stege (14, 16) aufweist, die Innenfläche des Stegs bzw. der Stege (14, 16) und/oder die Grundplatte (12) Formschlussmittel (18,19) aufweisen, insbesondere Vertiefungen und/oder
Vorsprünge, weiter insbesondere Kopfbolzen (18),
Aussparungen (27) und/oder wellenförmige, gefaltete und/oder gebogene Verbundmittel (19), und ein durch den Steg bzw. die Stege (14, 16) und die
Grundplatte begrenzter Raum zumindest abschnittsweise derart mit Beton (2) gefüllt wird, dass die
Formschlussmittel (18,19) mit dem Beton (2)
formschlüssig verbunden werden.
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