DE69700907T2

DE69700907T2 - Boden- und deckenstrukturen

Info

Publication number: DE69700907T2
Application number: DE69700907T
Authority: DE
Inventors: Majella Macdermott Smith; Peter Wright
Original assignee: British Steel PLC
Current assignee: British Steel PLC
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 2000-07-20
Anticipated expiration: 2017-01-29
Also published as: CN1080804C; DE69700907D1; WO1997030240A1; ZA971004B; BR9707469A; AU723312B2; ES2143847T3; EP0880627A1; HK1018802A1; CN1209853A; CA2242588A1; PT880627E; ATE187521T1; CA2242588C; US6112482A; EP0880627B1; AU1550997A; GB9603165D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Boden- und Deckenaufbau und insbesondere auf einen Boden- und Decken-Verbundaufbau aus Beton und Stahl.
Boden- und Decken-Verbundaufbauten, die aus einem Profilstahldeck bestehen, das an den unteren Flanschplatten von Stahlträgern abgestützt und in situ mit einer Betonschicht abgedeckt wird, sind bekannt. Die Vorteile derartiger Aufbauten bestehen in einer Verminderung der Bodendicke und einer Verminderung des Gewichts, sowie einer Vereinfachung der Konstruktion und der Schnelligkeit der Herstellung, sowie der Ersparnis von Arbeitskosten und Krangebühren während der Herstellung.
Ein Problem, das bekannten Verbundaufbauten zugeordnet ist, betrifft die Notwendigkeit eine ausreichende Scherfestigkeit zwischen der Betonschicht und den abstützenden Stahlträgern zu gewährleisten.
Die US-A-4,653,237 beschreibt einen Verbundstahlträger und eine Betonbodenkonstruktion mit in Abstand zueinander angeordneten sekundären Stahlbinderträgern mit offenem Steg, die an ihren Enden von Primärrahmenträgern abgestützt sind. Die GB-A-2138860 beschreibt einen Verbundboden, der aus einer Anzahl von im Abstand zueinander angeordneten Doppel-T-Trägern besteht, auf denen eine Anzahl von metallischen Wellblechen abgestützt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Aufkeilung zwischen den Abstützträgern und der Betonschicht zu bewirken, um eine bleibende Verbindung dazwischen zu gewährleisten.
Die Wartungsmöglichkeiten für Gebäude können dadurch verbessert werden, daß Kanäle im Stahldeck und durch die Abstützträger geführt werden, um als Luftkammern zu dienen, wobei der Decken-/ Boden-Verbundaufbau benutzt wird, um entweder einen durchgehenden luftführenden Kanal zu erzeugen, oder eine thermisch transparente Oberfläche zu bilden, um die thermische Wirksamkeit und die Luftströmung zu verbessern, um dadurch die Luftaufbereitungskosten zu vermindern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Boden- oder Decken- Verbundaufbau vorgesehen, der aus einem Profilstahldeck besteht, das an seinen Enden durch mehrere Doppel-T-Stahlträger abgestützt ist, die je einen aufrechtstehenden Steg aufweisen, der durch obere und untere Flanschplatten begrenzt und in situ mit Beton bedeckt wird, wobei das Profilstahldeck mehrere seitlich nebeneinander liegende, langgestreckte Profildeckglieder aufweist, von denen jedes eine obere, im allgemeinen horizontal verlaufende Oberfläche besitzt, an die nach unten und außen geneigte Seitenflächen anschließen, wobei der Verbundaufbau dadurch gekennzeichnet ist, daß die obere Flanschplatte eines jeden Doppel-T-Stahlträgers an seiner oberen Oberfläche mit einer Vielzahl von Nuten in einem solchen Muster ausgestattet ist, daß das Bindevermögen zwischen dem Träger und der Betonabdeckung erhöht wird.
Vorzugsweise ist jeder Stützträger als Einzelstück gewalzt, wobei die Breite der unteren Flanschplatte größer ist als die Breite der oberen Flanschplatte, um eine Stützplattform für das Stahldeck zu bilden.
Vorzugsweise erstrecken sich die Nuten des Musters über die volle Breite der oberen Oberfläche der oberen Flanschplatte eines jeden Trägers und sie sind gegenüber der Längsachse des Trägers geneigt. Die Nuten können ein allgemein symmetrisches rhombenförmiges Muster definieren.
Vom Rand der einen oder beider geneigten Seitenoberflächen eines oder mehrerer Deckglieder können sich Randfalze erstrecken.
Die obere Oberfläche eines jeden Deckgliedes und/oder Randfalzes kann mit einer schwalbenschwanzförmigen Nut ausgestattet sein.
Die Profildeckglieder können an ihren Enden von profilierten Zwischenwänden abgestützt werden, die an der unteren Flanschplatte des jeweiligen Trägers festgelegt sind.
Der Beton kann auf die äußere Oberfläche des Stahldeckes und der Abstützträger gepumpt, ausgegossen oder auf andere Weise aufgebracht werden.
Ein aus Stahl bestehendes, Risse verhinderndes Geflecht kann auf die Träger und/oder das Stahldeck aufgebracht werden, bevor der Beton auf den Aufbau aufgebracht wird.
Die Form des Stahldecks kann derart sein, daß zwischen den Unterseiten der geneigten Seitenoberflächen Kanäle gebildet werden, um Leitungen zum Durchfluß eines Erhitzungs- und/oder Abkühlungsmediums hindurchzuleiten, insbesondere für Luft- Konditionierungs-Leitungen. Der installierte Bodenaufbau kann im Gebrauch als Wärmereservoir wirken.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben; in der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Stützträgers eines Verbundaufbaus gemäß der Erfindung,
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Stützträgers gemäß Fig. 1 und des Stahldecks eines Verbundaufbaus gemäß der Erfindung, und
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Verbundaufbaus gemäß der Erfindung, teilweise mit einer in situ aufgebrachten Betonschicht bedeckt.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, hat jeder Stützträger 1 einen asymmetrischen Doppel-T-Träger, wobei die untere Flanschplatte 2 breiter ist als die obere Flanschplatte 3. Diese vergrößerte Breite ermöglicht es der Flanschplatte 2 eine Trägerplattform für ein Ende eines profilierten Stahldecks 4 und einer Stahl-Zwischenwand 5 (Fig. 1) zu definieren, auf der die einzelnen Deckglieder zu liegen kommen. Die Zwischenwände 5 werden an der Flanschplatte 2 befestigt, bevor die Deckglieder auf Träger aufgesetzt werden. Im typischen Fall ist das Deck 4 in einem Mittenabstand von 600 mm entweder durch Schußstiftverbinder oder durch in Bohrungen eingedrehte Stiftschrauben verbunden. Die Zwischenwände vermindern einen Leckstrom des Betons und gewährleisten eine präzise Ausrichtung des Deckprofils.
Jeder Stützträger 1 ist als Einzelstück gewalzt, wobei die unteren und oberen Flanschplatten 2, 3 integral mit dem zentralen Steg 6 des Trägers geformt sind. Vorzugsweise bestehen die Träger aus einem S355 oder Fe 510 (Grade 50) Stahl. Stattdessen kann ein Fe 430 (Grade 43) Stahl benutzt werden, insbesondere wenn Auslenkkriterien die Konstruktion bestimmen.
Typische Spezifikationen dieser asymmetrischen Träger sind in der folgenden Tabelle A aufgeführt: Tabelle A
*) zusätzlich zu einer Fachbelastung von 1 kN/m²
In der oberen Oberfläche der oberen Flanschplatte 2 eines jeden Trägers ist ein Muster von Nuten 7 ausgebildet, um eine Verkrallung oder Verkeilung mit der Betonschicht des Aufbaus mit den Stützträgern herzustellen und um einen wirksamen Verbundaufbau zu schaffen. Die Nuten 7 erstrecken sich über die volle Breite des Flansches und definieren ein rhombisches Muster. Im typischen Fall beträgt die Tiefe der Nuten 1 mm bis 2 mm und die Nuten sind in die obere Oberfläche der oberen Flanschplatte während des Herstellungsvorgangs eingewalzt.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich besteht das Stahldeck 4 aus mehreren seitlich aneinander verlaufenden, profilierten, langgestreckten Deckkörpern, von denen jeder eine gerippte obere Oberfläche 8 aufweist, an die sich nach unten und auswärts erstreckende, gerippte Seitenoberflächen 9 anschließen, die oberen Oberflächen der Seitenoberflächen 8 definieren Mulden zur Aufnahme des Betons. Die erstarrte Betonschicht trägt das Bezugszeichen 10. Eine Seitenoberfläche 9 eines jeden Decks endet in einem sich nach außen erstreckenden Randfalz 11, der seitlich oder über dem Randfalz eines benachbarten Deckgliedes zu liegen kommt und mit diesem beispielsweise durch Heften verbunden ist. Im typischen Fall sind die Randfalze 11 im Abstand von 350 mm mit selbstbohrenden Befestigungsmitteln aneinander geheftet, die auch durch die Scherverbindungsclips des Decks geführt sind. Die einzelnen Deckglieder überspannen im typischen Fall einen Abstand bis zu 6 m. Die obere Oberfläche 6 eines jeden Deckgliedes weist eine Schwalbenschwanznut 12 auf, um die Verkrallung des Betons im Deck zu bewirken. Jeder Randfalz 11 kann eine gleiche Schwalbenschwanznut aufweisen.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind Löcher in dem zentralen Wandabschnitt der Träger angeordnet, um einen Service-Kanal 14 zu bilden. Zwischen den Trägern läuft der Service-Kanal durch dreiseitige Leitungen, die durch die unteren Oberflächen der Seitenflächen 8, 9 und der Oberfläche des Decks gebildet sind. Im typischen Fall läßt die Geometrie der gerippten Oberflächen ein Einführen von ovalen Service-Leitungen bis zu einem Durchmesser von 160 mm zu. Im typischen Fall haben die in den Trägern ausgebildeten Löcher einen Abstand von 600 mm im mittleren Drittel des jeweiligen Trägers.
Wenn das Stahldeck an Ort und Stelle befindlich ist, wird ein aus Stahl bestehendes, Risse verhinderndes Geflecht auf die Träger über der oberen Oberfläche des Decks aufgebracht, bevor ein Leichtgewicht-Beton oder ein normaler Beton 10 (Fig. 3) auf den Verbundaufbau gepumpt oder ausgegossen wird, um das Deck und die Träger vollständig zu bedecken und dann erfolgt eine Nivellierung. Innerhalb der Mulden, die zwischen den geneigten Seitenoberflächen 9 der einzelnen Deckteile vorgesehen sind, werden Verstärkungsstäbe eingefügt. Der Beton wird in erster Linie aus Gründen der Versteifung benutzt, um das Trägheitsmoment zu erhöhen und um eine seitliche Abstützung für den Boden im Endzustand zu gewährleisten.
Im typischen Fall weist der Boden-Aufbau eine 60 mm oder 70 mm dicke Schicht aus Beton auf, die das Stahldeck bedeckt mit einer minimalen Stärke von 30 mm dieser Schicht über den Stützträgern 1.
Der Stahl des Decks wird vorzugsweise galvanisiert und ist im typischen Fall 1,25 mm dick. Die Rippen sind im typischen Fall mit einem Mittelabstand von 600 mm angeordnet und die Tiefe des Decks beträgt im typischen Fall 225 mm. Das Deck wirkt als dauerhafter Rahmen für den in situ aufgebrachten Beton und es kommt eine Verbundwirkung mit dem Beton zustande.
Eine Absteifung der Träger oder des Decks ist normalerweise bei einem durchschnittlichen Gitterwerk von zum Beispiel 9 m Spannweite mit 6 m-Zentren nicht erforderlich. Für längere Deck- Spannweiten bis zu 7,5 m kann eine zentrale Linie von Absteifungen erforderlich sein. Wenn das Deck abgesteift wird, ist es möglich, eine wirtschaftliche Ausgestaltung der Träger-Querschnitte zu erreichen, wenn die Konstruktionsbelastungen die Ausbildung diktieren.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, werden langgestreckte Hohlräume unter dem Stahldeck zwischen den geneigten Seitenoberflächen 9 und der oberen Oberfläche 8 gebildet. Diese Hohlräume können als Leitungsführung benutzt werden erhitzte und/oder abgekühlte Medien durch Leitungen zu führen, die im Bodenaufbau installiert sind. Zu diesem Zweck können Ventile, Verteiler, Abschlußmittel und Boden/Decken-Stücke und andere notwendigen Bauteile installiert werden, derart daß diese Hohlräume in dem Aufbau benutzt werden können, um konditionierte Luft zu verteilen, oder um in der fertigen Decke Verbindungen nach Abteilen darüber oder darunter herzustellen.
Der Verbundbodenaufbau kann auch als Wärmereservoir benutzt werden. So kann Luft, die durch eine thermisch transparente Decke unter dem Bodenaufbau tagsüber die Betonschicht heizt, die ihrerseits kühlere Luft aufheizt, die während der Nacht in das Gebäude eindringt.
Der gemäß der Erfindung ausgebildete Verbundbodenaufbau ergibt unter anderem die folgenden Vorteile: Die Konstruktion wird schnell und einfach aufgebaut und es ergibt sich ein gewichtsmäßig leichter Aufbau, im Vergleich mit anderen verstärkten Beton-Aufbauten oder Fertigaufbauten, wodurch die Kosten für Stahl und die Krangebühren gesenkt werden. Weil die Deckglieder in Bündeln am Ort ihrer Benutzung ankommen und bereits auf die erforderlichen Längen zugeschnitten sind, können sie leicht an Ort und Stelle aufgelegt und durch Hand so verlegt werden, daß sie die erforderlichen Plattformen bilden, und der Aufbau kann schnell erreicht werden. Außerdem gewährleistet das Deck während des Aufbaus einen sicheren Arbeits-Plattform-Aufbau und einen trocknen Arbeitsbereich für Geräte, und die versteiften oberen Oberflächen der Deck-Zwischenwände bieten eine hohe Flexibilität bei der Anordnung von Öffnungen und vertikalen Versorgungsleitungen. Wenn das Deck einmal fixiert ist, wirkt es als Querwand, die in der Ebene verlaufenden Kräften widersteht. Der Aufbau insgesamt wirkt als Versorgungsanordnung, wodurch die Kosten für Versorgungs-Installationen und Betriebskosten vermindert werden, um das jeweilige Gebäude aufzuheizen oder abzukühlen.
Es ist klar, daß die vorbeschriebene Konstruktion nur ein Beispiel eines Bodenaufbaus gemäß der Erfindung veranschaulicht, und daß Abwandlungen getroffen werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen beansprucht ist.

Claims

1. Boden- oder Decken-Verbundaufbau, der aus einem Profilstahldeck besteht, das an seinen Enden durch mehrere Doppel-T-Träger (1) abgestützt ist, die je einen aufrecht stehenden Steg (6) aufweisen, der durch obere und untere Flanschplatten (2, 3) begrenzt und in situ mit Beton (10) bedeckt wird, wobei das Profilstahldeck mehrere seitlich nebeneinander liegende, langgestreckte Profildeckglieder (4) aufweist, von denen jedes eine obere, im allgemeinen horizontal verlaufende Oberfläche (8) besitzt, an die nach unten und außen geneigte Seitenflächen (9) anschließen, wobei der Verbundaufbau dadurch gekennzeichnet ist, daß die obere Flanschplatte eines jeden Doppel-T-Stahlträgers an seiner oberen Oberfläche mit einer Vielzahl von Nuten (7) in einem solchen Muster ausgestattet ist, daß das Bindevermögen zwischen dem Träger (1) und der Betonabdeckung (10) erhöht wird.

2. Verbundaufbau nach Anspruch 1, bei welchem jeder Stützträger (1) als Einzelstück gewalzt ist, wobei die Breite der unteren Flanschplatte (2) größer ist als die Breite der oberen Flanschplatte (3), um eine Stützplattform für das Stahldeck (4) zu bilden.

3. Verbundaufbau nach den Ansprüchen 1 oder 2, bei welchem die Nuten (7) sich über die volle Breite eines jeden Trägers (1) erstrecken und gegenüber der Längsachse des Trägers geneigt sind.

4. Verbundaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Nuten (7) ein allgemein symmetrisches rhombusförmiges Muster definieren.

5. Verbundaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem sich Randfalze (11) vom Rand der einen geneigten Seitenoberfläche eines oder mehrerer Deckglieder oder von beiden Oberflächen nach außen erstrecken.

6. Verbundaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die obere Oberfläche eines jeden Deckgliedes mit einer schwalbenschwanzförmigen Nut (12) ausgestattet ist.

7. Verbundaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die obere Oberfläche eines jeden Randfalzes (11) mit einer schwalbenschwanzförmigen Nut ausgestattet ist.

8. Verbundaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Profildeckglieder an ihren Enden von profilierten Zwischenwänden (5) abgestützt werden, die an der unteren Flanschplatte (2) des jeweiligen Trägers (1) festgelegt sind.

9. Verbundaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Form des Stahldecks derart ist, daß zwischen den Unterflächen der geneigten Seitenoberflächen Kanäle gebildet sind, um Leitungen zum Durchfluß eines Heizmediums und/oder eines Kühlmediums aufzunehmen.

10. Verfahren zur Herstellung eines Boden- oder Decken- Verbundaufbaus, bei welchem die Enden eines profilierten Stahldecks auf unteren Flanschplatten von Doppel-T-Stahlträgern abgestüzt werden und bei welchem das Stahldeck und die oberen Trägeroberflächen mit einer Schicht aus Leichtbeton bedeckt werden, wobei jeder Träger als Einzelstück gewalzt wird und die untere Flanschplatte eine größere Breite besitzt als die obere Flanschplatte, um eine Trägerplattform für das jeweilige Ende des Stahldecks zu bilden, und wobei die oberen Oberflächen der oberen Flanschplatten der Träger mit einem aus Nuten bestehenden Muster versehen werden, um die Verbindung der Träger mit der Abdeckschicht aus Beton zu verbessern.