DE916533C - Verfahren zum Herstellen von Verbundkonstruktionen aus Stahl und Stahlbeton, insbesondere fuer den Brueckenbau - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen von Verbundkonstruktionen aus Stahl und Stahlbeton, insbesondere für den Brückenbau Es sind bereits Verbundkonstruktionen, insbesondere für den Brückenbau, bekannt, bei denen Konstruktionsteile aus Stahl, insbesondere in Form von Trägern, mit einer aus Stahlbeton bestehenden Platte als einheitliches Tragwerk zusammenwirken. Verbundbauwerke dieser Art wurden bisher nur auf einer festen Rüstung errichtet. Dabei montierte man in der Regel zuerst den ganzen Stahlträger über eine oder über mehrere Öffnungen. Erst nach Beendigung der Gesamtmontage der Stahlkonstruktion wurde die Platte als Ganzes im Bereich des gesamten Bauwerkes betoniert.
• Bei reinen Stahlbrücken aus Vollwand- oder Fachwerkträgern hat man auch schon im Wege des Freivorbaues gearbeitet. Außerdem wurde der Freivorbau in der reinen Stahlbetonbauweise in neuester Zeit auch unter Anwendung der Vorspannung in Vorschlag gebracht. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei Verbundkonstruktionen, insbesondere solchen für den Brückenbau, ein Verfahren zu entwickeln, das neue und aus verschiedenen Gründen vorteilhafte Wege und Möglichkeiten für die Errichtung solcher Bauwerke eröffnet. Diese Aufgabe löst die Erfindung in erster Linie dadurch, daß der oder die Stahlträger jeweils auf ein vergleichsweise kurzes Stück im Wege des Freivorbaues montiert werden und daß anschließend der zu dem betreffenden Vorbauabschnitt gehörende Abschnitt der Stahlbetonplatte betoniert wird. Nach dem Erhärten des zuletzt betonierten Abschnittes der Stahlbetonplatte wird ein weiterer Vorbauabschnitt in Angriff genommen.
• Für die Erfindung ist es gleichgültig, ob sich die Verbundkonstruktion aus einem oder aus mehreren Stahlträgern aufbaut und an welchen Stellen die mit diesen Stahlträgern zusammenwirkende Stahlbetonplatte angreift, d. h. ob sie in Höhe des Obergurtes oder des Untergurtes oder in Zwischenlagen angeordnet ist.
• Bei einer bevorzugten Durchführungsform für das neue Verfahren wird die Stahlbetonplatte vorgespannt, und zwar können im vorliegenden Zusammenhang die verschiedenen bekannten Vorspannmöglichkeiten, und -anordnungen Anwendung finden. So ist es z. B. möglich, Spannglieder zum Vorspannen der einzelnen Abschnitte der Stahlbetonplatte zu verwenden, die außerhalb des Betons in der dem jeweiligen Abschnitt der Stahlbetonplatte entsprechenden Länge angeordnet werden und gegebenenfalls nach beendeter Montage wieder abgebaut werden. Ferner kann die Vorspannung der Stahlbetonplatte durch Rückhaltevorrichtungen erfolgen, die ebenfalls nach Beendigung der Montage wieder abgebaut werden.
• Bei einer besonders zweckmäßigen Durchführungsform des neuen Verfahrens wird so vorgegangen, daß von der Stahlbetonplatte zunächst nur eine Teillage in einer die Endstärke der Platte unterschreitenden Querschnittshöhe betoniert und die an. der Gesamtstärke der Betonplatte noch fehlende Betonschicht zu einem späteren Zeitpunkt, z. B. erst nach völliger Beendigung des Montagevorganges, aufgebracht wird.
• Durch die Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, eine Brücke im Wege des Freivorbaues zu errichten, ohne daß zusätzliche Montageverbände erforderlich werden, da die Stahlbetonplatte als steifer Horizontalträger wirkt. Dabei kann der an der Stahlbetonplatte angeschlossene Gurt des Stahlträgers ganz klein gehalten werden, da durch die Stahlbetonplatte, die unmittelbar nach der Montage des Trägerstückes montiert wird, ein kräftiger steifer Gurt entsteht. Der aus Stahl bestehende Obergurt braucht somit nur ausreichend zu sein, um das Eigengewicht des Stahlträgers des letzten Vorbaufeldes der Stahlkonstruktion zu tragen. Außer den Pfeilern sind keine Unterstützungen oder nur an einigen Stellen Zwischenunterstützungen erforderlich, was besonders wirtschaftliche Lösungen ermöglicht. Die neue Bauweise bringt auch im Hinblick auf die durch das Kriechen und Schwinden des Betons entstehenden Spannungen Vorteile, weil der weitere Freivorbau erst erfolgt, wenn der vorhergehende Abschnitt der Stahlbetonplatte bereits erhärtet ist. Da die Auswirkungen durch Kriechen und Schwinden gerade in der ersten Zeit nach der Betonierung am größten sind, werden die Zwängungsspannungen verhältnismäßig klein, da immer ein freies Ende vorhanden ist, das Bewegungsmöglichkeiten zuläßt. Die Schwind- und Kriechspannungen werden daher wesentlich kleiner sein als bei den bekannten Konstruktionen, bei denen zuerst der ganze Stahlträger montiert und erst dann die Stahlbetonplatte als Ganzes über die gesamte Brückenlänge betoniert wird.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine wirtschaftliche Erstellung von Bauwerken in der Verbundbauweise aus Stahl und Stahlbeton mit einem Minimum an Stahl und unter Verzicht auf Unterstützungskonstruktionen bzw. deren Beschränkung auf ein Mindestmaß.
• Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch dieselbe erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Einzelheiten von Verbundbauwerken für den Brückenbau mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung.
• Fig. i bis 3 zeigen Beispiele für die Art der Durchführung des Freivorbaues nach den' neuen Verfahren; Fig.4 bis 6 zeigen die Herstellung eines durchlaufenden Trägers; Fig. 7 und 8 stellen je einen Querschnitt durch eine Verbundträgerbrücke dar, und Fig. 9 bis I I lassen Beispiele für die Ausbildung von Anschlüssen von Fachwerkstäben an die Stahlbetonplatte erkennen.
• Wie Fig. i erkennen läßt, wird das erfindungsgemäße Verfahren bei der dargestellten Art der Durchführung so zur Anwendung gebracht, daß ein Stahlträger, der bei den dargestellten Ausführungsbeispielen aus einem oder mehreren Fachwerkträgern gebildet wird, jeweils auf ein vergleichsweise kurzes Stück im Wege des freien Vorbaues montiert wird. Anschließend wird sodann der zu dem betreffenden Vorbauabschnitt des Stahlträgers gehörende Teil der durchweg mit i bezeichneten Stahlbetonplatte feldweise durch einen entsprechenden Betonierungsvorgang hergestellt. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. i bis. ist die Stahlbetonplatte in Höhe des Obergurtes des stählernen Fachw erkträgers angeordnet.
• Durch Anordnung von Vorspannelementen 2 kann erreicht werden, daß der Beton nach erfolgtem Abbinden als tragendes Glied zum weiteren Freivorbau mit verwendet werden kann. Das Abspannseil 5 dient lediglich, wie im reinen Stahlbau allgemein üblich, zum Zusammenbau der Fachwerkstäbe 6.
• Statt Vorspannkonstruktionen, die innerhalb des Ouerschnittsbereiches der Betonplatte liegen, können, wie Fig. 2 zeigt, auch Spannkonstruktionen 3, z. B. in Form von Spannstangen, Seilen u, dgl., verwendet werden, die außerhalb der Stahlbetonplatte liegen und deren Zahl sich beim Fortschreiten der Montage erhöhen kann. Sie können nach erfolgter Montage wieder ausgebaut werden.
• Es kann auch eine Rückhaltevorrichtung 4. nach Fig. 3 Verwendung finden, wie sie sonst im Stahlbau im Gebrauch ist. Der besondere Vorteil solcher Maßnahmen besteht darin, daß die Stahlbetonplatte i den vertikalen Halt und die seitliche Steifigkeitwährend der Montage gibt und daß auf ihr die Montagegerüste einfach vorgeschoben und befestigt werden können. Wenn der Freivorbau beendet ist und die Brücke in der endgültigen Höhenlage festgelegt wurde, wobei durch Stützensenkungen Momentenausgleiche durchgeführt werden können, dann kann die zur Montage erforderlich gewesene Spannkonstruktion' 7 unter Umständen auch sogleich zum Vorspannen des Stahlbetongurtes für die Aufnahme der endgültigen Verkehrslasten benutzt werden. Dies zeigt z. B. Fig. ,4 für den Durchlaufträger mit Fahrbahn oben über den Stützen 8, 8a.
• Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 5 a zeigt eine Durchführungsform des neuen Verfahrens bei der Herstellung einer Brückenkonstruktion, die über den beiden Pfeilern 8 und 8a errichtet wird. Die Vorbaurichtung ist in Fig. 5 a durch Pfeile angedeutet. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 a und 5 b ist die wiederum mit i bezeichnete Stahlbetonplatte in Höhe des Untergurtes der stählernen Fachwerkträger angeordnet.
• Treten während der Montage im beiderseitigen Freivorbau von den beiden Pfeilern 8, 8a zur Mitte hin in der Stahlbetonplatte i Druckkräfte und im geschlossenen endgültigen Zustand der Brücke in einem Teil der Stahlbetonplatten aus ständiger Last und Verkehrslast Zugkräfte auf, so kann dieser Zugkräftebereich wieder durch Spannglieder 9 zu einer einwandfreien Tragkonstruktion gemacht werden.
• Bei der Durchführung des Freivorbaues wird es vielfach'zweckmäßig sein, das Gewicht der vorzubauenden Konstruktion möglichst niedrig zu halten. In diesem Falle wird der Betongurt io vorerst geringer bemessen als im endgültigen Zustand, wie dies die Fig. 6 und 7 zeigen. Bei Fig. 6 ist z. B. ein kleiner Stahlbetongurt io vorhanden, der erst im nächsten Bauzustand mit dem benachbarten Stahlbetongurt io durch Aufbetonieren einer Verbindungsplatte i i verbunden wird.
• Beim Ausführungsbeispiel nach Fig..7 ist beispielsweise die gesamte Stahlbetonplatte 12 für den ersten Bauzustand schwächer als für den endgültigen Bauzustand ausgeführt. Die zweite, nach der Verbindung der vorkragenden Enden der Brücke aufgebrachte Platte 13 ist mit der ersten Platte 12 durch Dübel 14 gekoppelt. Das Vorgehen in der zuerst angegebenen Art und Weise empfiehlt sich auch für Dachkonstruktionen, bei denen zuerst die fertigen Dachbinder mit schwachen Stahlbetongurten: aufgestellt werden und dann .erst die raumabschließende Dachdecke aufbetoniert wird. Diese Verbundbauweise kann große Materialersparnisse bedingen, da der Stahlbetongurt mit der Deckenplatte zusammen ein steifes Gebilde großer Tragfähigkeit darstellt. Für die oben besprochene Konstruktion wird man erforderliche Schubbügel oder Schrägstähle oder ähnliche Konstruktionen 1.4 schon heim ersten Bauzustand mit einbetonieren.
• Bei Fachwerkträgern aus Stahl wird man den Schnittpunkt der Diagonalen 15 (Fig. 8) möglichst in die Schwerlinie der Stahlbetonplatte i legen. Der Zuwachs an Gurtkraft kann durch Anordnung von steifen Querschnitten, quer zur Kraftrichtung stehenden Profilteilen 16 u. dgl. sowie durch schlaffe Bewehrungen 17 oder durch Kombinationen beider Bauelemente von der Stahlkonstruktion in die Stahlbetonkonstruktion übergeleitet werden (Fig. 8 bis io). Für die schlaffen Bewehrungen können Rundstähle oder Seile mit und ohne Vorspannung verwendet werden. Zusammenfassend ist zu sagen, daß die Verbundbauweise nach der Erfindung mit einem Minimum von Stahlaufwand vorteilhaft zur Ausführung von kleineren wie auch von größten Bauvorhaben verwendet werden kann. Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen von Verbundkonstruktionen mit fachwerkartigen Stahlträgern werden die Nebenspannungen etwa in den Grenzen von Fachwerkbrücken in reiner Stahlkonstruktion gehalten. Die Betonquerschnitte werden voll zur Kraftaufnahme herangezogen, ohne daß etwa im Laufe der Zeit eine Kraftabwanderung von der Stahlbetonkonstruktion zur Stahlkonstruktion hin eintreten würde. Durch das Eintragen von Vorspannkräften nach beendigter Montage und nach dem Absetzen des Fachwerks in die endgültige Höhenlage können die Stahlbetonteile der Verbundkonstruktion voll zum Tragen herangezogen werden. Durch die Aufteilung des Gesamtquerschnittes der Stahlbetonteile in einzelne Abschnitte von zunächst geringerem Querschnitt und das erst später durch Nachbetonieren erfolgende Herstellen des vollen Querschnittes dieser Teile der Stahlbetonteile können wesentliche zusätzliche Vorteile bei der praktischen Durchführung der neuen Verbundbauweise erzielt werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Herstellen von Verbundkonstruktionen, insbesondere für den Brückenbau, die aus einem oder mehreren Stahlträgern und aus einer in Höhe des Obergurtes oder des Untergurtes oder in Zwischenlagen angeordneten Stahlbetonplatte bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Stahlträger jeweils auf.ein vergleichsweise kurzes Stück im Wege des Freivorbaues montiert werden, daß anschließend der zu dem betreffenden Vorbauabschnitt gehörende Abschnitt der Stahlbetonplatte betoniert und nach dem Erhärten des zuletzt betonierten Abschnittes der Stahlbetonplatte der weitere Freivorbau durchgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbetonplatte mit an sich bekannten Mitteln vorgespannt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Spanngliedern zum Vorspannen der Stahlbetonplatte, die außerhalb derselben in der dem jeweiligen Abschnitt der Betonplatte entsprechenden Länge angeordnet und gegebenenfalls nach beendigter Montage abgebaut werden. q.. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Stahlbetonplatte durch Rückhaltevorrichtungen erfolgt, die gegebenenfalls nach beendigter Montage wieder abgebaut werden. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Freivorbau erforderlichen Spann- und Rückhaltevorrichtungen nach Beendigung der Montage und nach erfolgtem Einrichten des Bauwerkes auf die endgültige Höhenlage zum Vorspannen der Stahlbetonplatte im Bereich der negativen Momente über den Stützen verwendet werden. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Stahlbetonglieder, die während der Montage nur untergeordnete Kräfte oder Druckkräfte und im endgültigen Zustand Zugkräfte erhalten, z. B. die Untergurte von Fachwerkbrücken mit entenliegender Fahrbahn, im Bereich der positiven Momente für diesen Bereich vorgespannt werden, so daß im endgültigen Zustand nur Betondruckspannungen oder ungefährliche Zugspannungen auftreten. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweils montierte Stahlträgerstück noch durch eine besondere Rückhalte- oder Abspannlconstruktion an dem Teil der Brücke verankert wird, der bereits aus Stahlträgern und erhärteten Stahlbetonplatten besteht. B. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß von der Stahlbetonplatte zunächst nur eine Teillage in einer die Endstärke unterschreitenden Ouerschnittshöhe betoniert und daß die zur Gesamtstärke der Stahlbetonplatte fehlende Betonschicht später, vorzugsweise erst nach Beendigung des Montagevorganges, aufgebracht wird. 9. Nach dem Verfahren nach Anspruch 8 hergestellte Verbundkonstruktion, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Schubkräfte zwischen den Teilen einer in mehreren Abschnitten in der Höhe betonierten Stahlbetonplatte Dübel, z. B. Bügel, Schrägstäbe od. dgl., angeordnet sind. io. Nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 9 hergestellte Verbundkonstruktion mit Fachwerkträgern als Stahlträger, dadurch gekennzeichnet, daß an den Einführungsstellen der Fachwerkstäbe in den Beton steife, gegebenenfalls vorgespannte Konstruktionsteile, z. B. Konsolen, Querschotte od. dgL, oder schlaffe Bewehrungen, wie Rundstähle, Seile od. dgl., oder Kombinationen von beiden Bauelementen angeordnet sind. Angezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 398 i'29; Die Bautechnik, 195o, H.7, S. 216 und 217; Der Bauingenieur, 1950, H.
3. 3, S. 93.