DE2300733A1

DE2300733A1 - Verfahren zur herstellung eines traegers mit einer starren, vorgespannten bewehrung

Info

Publication number: DE2300733A1
Application number: DE2300733A
Authority: DE
Inventors: Raphael Lipski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-01-10
Filing date: 1973-01-08
Publication date: 1973-07-19
Also published as: AT333643B; ATA14173A; GB1413561A; IL41236A0; FR2167539B1; DE2300733C2; IL41236A; JPS4880628A; BE777891A; FR2167539A1; LU66694A1; ES410355A1; IT978070B

Description

Bob 2333

Raphael Lipski, Brüssel / Belgien

Verfahren zur Herstellung eines Trägers mit einer starren, vorgespannten Bewehrung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Trägers, der aus einer starren, vorbelasteten Bewehrung besteht, an der an wenigstens einem Teil ihrer Oberfläche Beton gebunden wird.

Die bekannten Verfahren lassen sich wie folgt kurz beschreiben: Man hat vorgeschlagen, zunächst eine starre Metallbewehrung einer vorherigen Biegebeanspruchung, im folgenden Vorbiegung genannt, auszusetzen, dann wenigstens einen Teil der Bewehrung, die infolge dieser Vorbiegung auf Zug beansprucht wird, mit Beton zu ummanteln, dann die mit Beton umgebene Bewehrung während der Erhärtung des Betons unter Vorbiegung zu halten und schließlich nach der Erhärtung des Betons die Biegebeanspruchung zu beseitigen.

Diese Vorbiegung führt in jedem Querabschnitt der starren Bewehrung zu normalen Spannungen, die zu einem Kräftepaar führen, einer Zugkraft und einer Druckkraft, die beide die gleiche absolute Größe haben.

Diese Verfahren haben die folgenden hauptsächlichen Nachteile:

1. Während der Dauer der Vorbiegung muß der Abschnitt des auf Druck beanspruchten Flansches der starren Bewehrung im wesentlichen die gleiche Größe haben wie der Abschnitt

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des auf Zug beanspruchten Flansches, und da im Endzustand der Träger sich in eine Struktur einfügt, die aus einer Platte mit Stahlbeton in Kontakt mit dem auf Druck beanspruchten Plansch besteht, kommt man zu überschüssigem Material in dieser, wenn man die Größe der Platte bezüglich des Widerstandes gegen Druckkräfte in Betracht zieht,

2. Während der Dauer der Vorbiegung ist man gezwungen, für den auf Druck beanspruchten Plansch Vorrichtungen vorzusehen, die einem seitlichen Ausweichen entgegenwirken, wie z.B. Kreuzbänder, Führungselemente, vorübergehende Befestigungen für starre äußere Elemente usw.

3. Die erhebliche relative Größe von Verformungen der Vorbiegung bezüglich des großen algebraischen Unterschiedes zwischen den Vorbiegungsspannungen des äußersten Pasern und ebenfalls im Vergleich mit den Schubspannungen; diese Verformungen führen häufig zu der Notwendigkeit, erhebliche Gegendurchbiegungen der starren Bewehrung und der Betonzuggurte vorzusehen.

iJ. Es ist nicht möglich, in einem einzigen Vorgang mehr als zwei starre Bewehrungen vorzubiegen.

Durch die vorliegende Erfindung werden diese Nachteile beseitigt. Es wird vorgeschlagen, eine starre Bewehrung mit einem zu einer zur Biegeebene senkrechten Achse symmetrischen oder asymmetrischen Querschnitt, die einen biegesteifen Träger bildet, der aus wenigstens einem vollen, durchbrochenen oder gitterartigen Steg und einem unteren Plansch besteht, einer Zugbeanspruchung im wesentlichen parallel zu ihrer Längsachse über wenigstens einen Teil ihrer Länge auszusetzen.

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Die Zugbeanspruchung erhält man durch Angriff zweier Kräfte oderzweier Gruppen von Kräften, deren Resultierende einander gleich und entgegengerichtet sind. Diese Kräfte oder Gruppen von Kräften werden während der Verbindung wenigstens eines Teils der starren Bewehrung mit Beton, der wenigstens einen Teil ihrer gespannten Fasern umfaßt, aufrecht erhalten, und nach der Erhärtung des Betons befreit man die Bewehrung von den Kräften oder Gruppen von Kräften, so daß wenigstens ein Teil des Betons vorgespannt wird.

Man bringt die Vorbiegebeanspruchung vorzugsweise auf einem Niveau nahe den im Betrieb am meisten gespannten Pasern an, um in diesen Fasern bei der Vorbelastung die maximalen Zugspannungen zu erhalten, jedoch die Druckbeanspruchung in den gegenüberliegenden Fasern zu vermindern, ja sogar ihr Vorzeichen zu ändern. Man kann auf diese Weise den Querschnitt des durch die Betriebsbelastungen auf Druck beanspruchten Flansches wesentlich vermindern, wobei man ganz oder zum Teil überschüssiges Material vermeidet, das ausschließlich während der Vorbelastung erforderlich ist, und umso mehr einen auf Druck beanspruchten Flansch in Beton oder Stahlbeton ausnützt, der gegebenenfalls die Bauplatte bildet. Es gelingt auch, die Belastungen infolge der Gefahr eines seitlichen Ausweichens zu vermindern, ja sogar zu beseitigen.

Man stellte fest, daß durch das Verfahren gemäß der Erfindung einerseits die algebraische Differenz zwischen den Spannungen der äußersten und gegenüberliegenden Fasern während der Vorbelastung der starren Bewehrung wesentlich geringer ist als der entsprechende Wert im Falle einer Vorbiegung und andererseits die Vorbelastung gemäß der Erfindung keine Schubbeanspruchung hervorruft. Dadurch er-

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gibt sich eine wesentliche Verminderung der Biegever-.formung, was besonders von Vorteil ist, da es dadurch ermöglicht wird, die Größe der Gegendurchbiegung zu vermindern, «Ja sogar wegzulassen.

Außerdem erhält man ein vorteilhafteres Diagramm des Vordruckes in dem unteren Beton und die Änderung der Vordruckspannungen über die Höhe des Betons ist weniger intensiv als im Falle einer Vorbiegung.

Da sich die Vorbelastung auf das Angreifen von Längskräften zurückführen läßt, kann man sie zugleich an eine Reihe von starren Bewehrungen angreifen lassen, die untereinander verbunden sind und von denen die eine in der Verlängerung der anderen angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 18 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Fig.l einen Querschnitt eines vollständigen Trägers mit einer vorbelasteten starren Bewehrung;

Fig.2 und 2a einen Querschnitt einer einzelnen Bewehrung;

Fig.3 ein Diagramm der normalen Spannungen in der

starren, in Fig.2 gezeigten Bewehrung, die man durch Vorbiegung erhalten kann;

Fig.²I einen Querschnitt einer einzelnen starren Bewehrung, die zur Ermöglichung einer Vorbiegebeanspruchung verstärkt ist;

Fig.5 ein Diagramm der normalen Spannungen in der in Fig.4 gezeigten starren Bewehrung, die man durch Vorbiegung erhalten kann;

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Pig.6 ein Diagramm der normalen Spannungen, in der in Fig.2a gezeigten starren Bewehrung, die man durch Vorzug in der Höhe des Schwerpunkts der Bewehrung erhält;

Fig.7 ein Diagramm der normalen Spannungen in der starren, in Fig.2a gezeigten Bewehrung, die man durch einen Vorzug bzw. eine Vorzugbeanspruchung in einer Höhe zwischen dem Schwerpunkt und dem unteren Rand des zentralen Kerns der Bewehrung erhält;

Fig.8 ein Diagramm der normalen Spannungen in der in Fig.2a gezeigten starren Bewehrung, die man durch Vorzug in der Höhe des unteren Rands des Querschnittkernes der Bewehrung erhält.

Fig.9 ein Diagramm der normalen Spannungen in der in Fig.2a gezeigten starren Bewehrung, die man durch Vorzug in der Höhe zwischen dem unteren Rand des Querschnittkernes und dem unteren Rand des Querschnitts der Bewehrung erhält;

Fig.10 ein Diagramm der normalen Spannungen in der in Fig.2a gezeigten Bewehrung, die man durch einen Vorzug unter dem unteren Rand des Querschnitts der Bewehrung erhält;

Fig.11 einen Querschnitt einer abgewandelten starren Bewehrung, wobei der untere Flansch aus Metall und der obere Flansch aus Stahl und Beton bestehen;

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Fig.12 einen Querschnitt einer abgewandelten starren Bewehrung, bei der der untere Plansch aus Metall, der Steg und der obere Plansch aus Stahl und Beton bestehen;

Fig.13 einen Querschnitt einer abgewandelten starren Bewehrung, bei der die Plansche aus Metall und der Steg aus Stahl und Beton bestehen;

Fig.14 einen Querschnitt eines vollständigen Trägers, dessen vorgespannte, starre Bewehrung durch nicht-starre Bewherungen vervollständigt ist;

Fig.15 eine Aufsicht einer starren, über einen Teil ihrer Länge durch Kräfte vorgespannten Bewehrung, deren Angriffszonen konzentriert sind;

Fig.16 eine Aufsicht einer starren, über einen Teil

ihrer Länge durch Kräfte vorgespannten Bewehrung, deren Angriffszonen über eine bestimmte Länge verteilt sind;

Fig.17 eine Aufsicht einer starren Bewehrung, die zugleich auf Zug und Biegung vorbeansprucht ist und

Fig.18 die Aufsicht einer Reihe von starren Bewehrungen, die in ihrer Verlängerung verbunden und zugleich vorgespannt sind.

In diesen Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen gleiche Teile.

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Pig.l zeigt einen Querschnitt einer starren Bewehrung 1, die aus einem unteren Flansch 2, einem Steg 3 und einem oberen Plansch 4 besteht. Der untere Teil der Bewehrung ist von vorgespanntem Beton 5 ummantelt. Der Rest der starren Bewehrung ist von Beton oder Stahlbeton 6 umgeben. Der Pumkt 7 ist der Schwerpunkt der starren Bewehrung 1. Die Punkte 8 und 9 sind der untere bzw. obere Rand des Querschnittskerns der starren Bewehrung 1.

Der Plansch 4 ist viel kleiner als der Plansch 2, da bei Betriebslasten der Flansch 4 von dem Beton 6 unterstützt wird, um die Druckkraft aufzunehmen, während der Flansch 2 allein die Zugkraft aufnehmen muß, die gleich dieser Druckkraft ist und entgegengesetztes Vorzeichen wie diese hat, wobei der geringe Anteil der normalen, von dem Steg 3 aufgenommenen Kräfte vernachlässigt wird.

Das Diagramm der Fig.3 zeigt, daß eine asymmetrische starre Bewehrung wie die der Fig.2 keine Vorbiegung durch ein Moment M aufnehmen könnte, das auf den unteren Flansch eine Zugspannung ausübt, die durch die Abszisse 11 dargestellt ist und die im Betrieb den Grenzwert darstellt, denn die entsprechende Druckspannung, die durch die Abszisse 12 dargestellt ist, in dem Flansch 4 wäre wesentlich größer und daher nicht zulässig, umsomehr, als für den Flansch 4 die Gefahr der Instabilität zu berücksichtigen wäre. Man gelangt zu dem gleichen Schluß, wenn man feststellt, daß bei der Vorbiegung die Resultierende F^f der Druckspannungen gleich der Resultierenden F der Zugspannungen ist und entgegengesetztes Vorzeichen hat, wobei die beiden Resultierenden F und F¹ das Vorbiegungskräftepaar M bilden, und daß man als Widerstand gegen F¹ über weniger Material als gegen F verfügt.

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Polglich zwingt das Verfahren der Vorbiegung dazu, eine starre Bewehrung 1 zu verwenden, die im wesentlichen symmetrisch und damit schwerer ist, wie sie Fig.4 zeigt. Diese Bewehrung 1 ist diejenige der Fig.2, verstärkt durch einen ergänzenden Flansch 10. Das Diagramm der Fig.5 zeigt, daß die extremen Zug- und Druckspannungen, die durch die Abszisse 11 bzw. 12a dargestellt sind, im wesentlichen gleich sind und entgegengesetztes Vorzeichen haben, wenn die verstärkte Bewehrung (1, 10), wie sie Fig..4 zeigt, vorgebogen wird.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht insbesondere, das überschüssige Material an dem oberen Flansch 4 und die aufgrund seiner Instabilität auftretenden Schwierigkeiten zu vermeiden. Statt auf die starre Bewehrung 1 (Fig.2a) durch ein Vorbiegungskräftepaar M einzuwirken, wirkt man mit einem Vorzug N entsprechend einer der Fig.6 bis 10 ein. Die Diagramme der Fig.6 bis 10 zeigen, daß man durch Ersatz des Vorbiegungskräftepaares M durch den Vorzug bzw. die Vorspannung N, Spannungen erzeugt, die an dem unteren Flansch 2 die gewünschte Größe (Zugspannung) erreichen, die durch die Abszisse 11 dargestellt und im allgemeinen gleich der Betriebsspannung ist, jedoch nicht unzulässige Größen (Druckspannung) an dem oberen Flansch 4 erreichen, die durch die Abszissen 12b, 12c, 12d, 12e, 12f dargestellt sind. Außerdem kann man durch Änderung der Größe und des Angriffsniveaus des Vorzugs N an dem oberen Flansch unterschiedliche extreme, nach Größe und Vorzeichen gewollte Spannungen erhalten, ohne die extreme Zugspannungen zu ändern, die durch die Abszisse lla an dem unteren Flansch 2 dargestellt ist.

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Die Fig.11, 12 und 13 zeigen Abwandlungen der starren Bewehrung 1, wobei aufeinanderfolgend in Fig.11 der untere Flansch 2a und der Steg 3a aus Metall, der obere Flansch 4a aus Stahl und Beton, in Fig.12 der untere Flansch 2a aus Metall, der Steg 3b und der obere Flansch 4b aus Stahl und Beton , in Fig.13 der untere Flansch 2a und der obere Flansch 4c aus Metall und der Steg 3c aus Stahl und Beton sind.

Fig.14 zeigt einen vollständigen Träger, bei dem der untere Flansch 2 der starren Bewehrung 1 durch nicht-starre Bewehrungen 13 und 14 verstärkt ist, die gegebenenfalls vorgezogen bzw. vorgespannt sind, aus der gleichen Stahlsorte wie der untere Flansch 2 oder aus .untereinander verschiedenen Stahlsorten bestehen können. Diese Verstärkung ermöglicht es, das beste Verhältnis von Widerstand zu Preis bei nicht-starren Bewehrungen mit einer Qualität gleich der oder größer als die der starren Bewehrungen zu erreichen; sie ermöglicht es auch, die Kosten der direkten Verbindung, wie der Schweißung, zwischen Verstärkungen und der starren Bewehrung zu vermeiden. Der obere Flansch 4, der durch den Beton 6 verstärkt ist, kann eine ergänzende Verstärkung in Form von nicht-starren Bewehrungen 15 erhalten.

Die Fig.15 und 16 teigen, daß die Vorzugskräfte auf der gesamten Länge oder einem Teil der Länge einer starren Bewehrung 1 angreifen können. Diese Figuren zeigen auch, daß die Angriffszonen der Vorzugskräfte an begrenzten Flächen 16 oder an weiter erstreckenden Flächen 17 lokalisiert werden können.

Fig.17 zeigt eine starre Bewehrung 1, diezugleich durch einen Vorzug N und durch eine Vorbiegung M = P χ £ vorbelastet ist. Diese Kombination hat den Vorteil, daß ein Vor-

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spannungspoligon entsprechend ABCD anstelle von AD verwirktlicht werden kann. Dies ermöglicht es:

1. die Höhe des Vorzugs N in dem mittleren Aufriß der starren Bewehrung herabzusetzen, jedoch die Vorzugbeanspruchung noch auf" einem erhöhten und geeigneten Niveau angreifen läßt. Das Angreifen der Kräfte N auf einem sehr niedrigen Niveau erfordert komplizierte und platzraubende Befestigungen, die in den .Raum der Schalung des vorgedruckten Betons 5 vordringen würden;

2. die gewünschten Vorzugspannungen an dem unteren Plansch der starren Bewehrung durch niedrigere Vorzugkräfte N zu erreichen.

Die zugleiche Vorzugbeanspruchung einer Reihe von starren Bewehrungen, wie dies Fig. 18 zeigt, ermöglicht die gleichzeitige Herstellung mehrerer Träger entsprechend dem Verfahren und bietet somit die Vorteile einer besseren Leistung der Vorzuganlage (nicht gezeigt) und einen wirtschaftlicheren Einsatz der Arbeitskräfte.

Das oben beschriebene Verfahren ist nicht auf einfache Träger beschränkt, sondern ist auch auf Konsolen, Durchlaufträger mit mehreren Feldern, Rahmen usw. anwendbar.

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Claims

Patentansprüche

1./Verfahren zur Herstellung eines Trägers, der aus einer starren, vorbelasteten Bewehrung besteht, die einen biegesteifen Träger bildet und einen vollen, durchbrochenen oder gitterförmigen Steg und wenigstens einen Plansch hat, dadurch gekennzeichnet, daß man die starre Bewehrung einer im wesentlichen zu ihrer Längsachse parallelen Zugbeanspruchung an wenigstens einem Teil ihrer Länge aussetzt, indem man zwei Kräfte oder zwei Gruppen von Kräften aufbringt, deren Resultierende gleich und entgegengesetzt sind, daß man diese Kräfte oder Gruppen von Kräften während des Abbindens des Betons an wenigstens einem Teil der starren Bewehrung aufrecht erhält, der wenigstens einen Teil ihrer gespannten Fasern umfaßt, und daß man nach der Erhärtung des Ee tons und seiner Verbindung mit der starren Bewehrung die Kräfte bzw. Gruppen von Kräften beseitigt, so daß wenigstens ein Teil des Betons vorgespannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Resultierenden näher an den äußersten Pasern der starren Bewehrung anordnet, deren Spannungen, die durch die Betriebsbelastungen hervorgerufen werden, Zugspannungen sind, als an denjenigen, deren entsprechende Spannungen, Druckspannungen sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dieResultierenden mit einer Exzentrizität bezüglich den Schwerpunkten von Querschnitten der starren Bewehrung auf der Seite der äußersten Fasern der starren Bewehrung anordnet, deren Spannungen, die durch die Betriebsbelastungen hervorgerufen werden, Zugspannungen sind.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gespannte Flansch der starren Bewehrung aus Metall und Ihre übrigen Teile nur aus Metall oder aus Beton und Stahl kombiniert bestehen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die gespannte Zone des Trägers durch nicht-starre Bewehrungen verstärkt, die vor der Herstellung des vorgedrückten Betons gespannt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man über eine bestimmte Länge die Angriffszone wenigstens einer der Resultierenden auf die starre Bewehrung verteilt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet* daß man die Angriffszone wenigstens einer der Resultierenden auf die starre Bewehrung konzentriert.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den vorgespannten Beton aus dem gespannten Flansch der starren Bewehrung an wenigstens einem Teil dieses Flansches verbindet. . · "

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den aus der starren Bewehrung und dem vorgespannten Beton bestehenden Träger durch einen weiteren Teil aus Beton oder aus Stahlbeton vervollständigt, der wenigstens einen Teil des unter Druckbelastung stehenden Flansches des fertigen Trägers bildet.

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10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den Träger, der aus der starren Bewehrung und dem vorgespannten Beton besteht, durch einen weiteren Teil aus Beton oder aus Stahlbeton vervollständigt, der wenigstens einen Teil des Stegs des fertigen Trägers bildet.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 4, 5, 8, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die gespannte Zone des Trägers durch nicht-starre, nach der Erhärtung des vorgespannten Betons vorgespannten Bewehrung verstärkt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 4, 8, 9, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die gespannte Zone des Trägets durch nicht-starre und nicht-vorgespannte Bewehrungen verstärkt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5, 11 oder 12, gekennzeichnet durch nicht-starre Bewehrungen aus Stahl der gleichen Sorte wie die der starren Bewehrung.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 5, H oder 12, gekennzeichnet durch nicht-starre Bewehrungen aus Stahl einer Sorte, die von der der starren Bewehrung verschieden ist.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die starre Bewehrung einerseits einer exzentrischen Zugbeanspruchung oder nicht und andererseits einer Biegebeanspruchung durch Querkräfte aussetzt.

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16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die starre Bewehrung mit zuvor erhärtetem Beton verbindet.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruches dadurch gekennzeichnet, daß man die Resultierenden zugleich an zwei oder mehreren starren Bewehrungen angreifen läßt.

18. Verfahren nach Anspruch 17j dadurch gekennzeichnet, daß die starren Bewehrungen eine in der Verlängerung der anderen aufeinander ausgerichtet und verbunden

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