Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Stahltrapezprofil und seine Verwendung. Technischer Hintergrund

Stahltrapezprofile, aufweisend in der Quererstreckung im Querschnitt wiederkehrende Obergurte und Untergurte, sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden in Verbund- Deckensystemen zur schnellen und stützenfreien Bauausführung verbaut. Das Stahltrapezprofil wird zwischen zwei Trägern auf Stahlknaggen aufgelagert. Im verbauten Zustand werden in den Untergurten des Stahltrapezprofiles eine Biegezugbewehrung aus Stahlrippen verlegt und anschließend wird direkt auf dem Stahltrapezprofil betoniert, sodass weitere Schalungen sowie Zwischenabstützungen des Stahltrapezprofiles in der Betonierphase nicht erforderlich sind, was wiederum Prozessschritte und damit verbunden Kosten und Herstellungszeiten reduzieren kann. Das Stahltrapezprofil trägt somit im Bauzustand die kompletten Betonierlasten. Im Endzustand tragen das Stahltrapezprofil und die Stahlbetonrippendecke additiv.

Am Markt etablierte Verbund-Deckensysteme sind mit einer lichten Weite von maximal L = 5,60 m ausgeführt. Dies entspricht in einem Parkhaus üblicherweise einer Breite von zwei Parkbuchten. Eine Ausführung mit höheren lichten Weiten ist bisher in der Praxis nicht üblich, da sich hierdurch zu große Verformungen im Bauzustand, insbesondere eine Durchbiegung des Stahltrapezprofiles ergeben. Eine Durchbiegung ließe sich durch Einsatz von Stahltrapezprofilen mit erhöhter Blechdicke begrenzen, was aber zu einer Überdimensionierung der Verbund-Deckensysteme im Endzustand führen würde. Eine weitere Möglichkeit wäre, die Höhe des Stahltrapezblechprofils zu vergrößern, was wiederum zu einer Vergrößerung der notwendigen Geschosshöhe führen würde. Eine Ausführung zur Herstellung eines Verbund-Deckensystems ist beispielhaft in der deutschen Patentschrift DE 42 15 686 Cl beschrieben. In Bezug auf den Stand der Technik besteht Verbesserungspotential, insbesondere hinsichtlich der Erhöhung der Systemlängen.

Zusammenfassung der Erfindung Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Stahltrapezprofil bereitzustellen, welches im Vergleich zum Stand der Technik höhere Längen aufweist und dadurch eine wirtschaftliche Umsetzung zur Erhöhung der lichten Weiten von Verbund-Deckensystemen ermöglicht. Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs l.

Die Erfinder haben überraschend festgestellt, dass die unvermeidliche Durchbiegung der Stahltrapezprofile im Bauzustand durch Befüllung mit flüssigem Beton vorab durch das Einbringen einer Bombierung in seiner Längserstreckung im Wesentlichen kompensiert werden kann. Dadurch ist es möglich auch höhere Längen am Stahltrapezprofil vorzusehen, wobei Längen respektive Systemlängen > 6 m, insbesondere > 7 m, vorzugsweise > 8 m im Bauzustand respektive Endzustand vorgesehen werden können, um eine im Wesentlichen im Bau- respektive Endzustand ebene Decke zu erhalten. Gewisse Verformungen insbesondere im Endzustand sind in gewissen Grenzen zulässig. Besonders bevorzugt entspricht der Grad der Bombierung dem Maß der zu erwartenden Durchbiegung insbesondere im Bauzustand. Mit anderen Worten weisen die Stahltrapezprofile eine Bombierung respektive Vorbiegung im Anlieferungszustand auf, die entgegen dem Maß der zu erwartenden Durchbiegung eingebracht wird, welche im Vorfeld mittels statischer Berechnung ermittelt werden kann. Durch die Bombierung weist das Stahltrapezprofil demnach eine lichte Weite auf, die geringer ist als die Länge im unbombierten Zustand respektive im Bau- bzw. Endzustand (Systemlänge). Die lichte Weite des Stahltrapezprofils kann > 6 m, insbesondere > 7 m, vorzugsweise > 8 m betragen.

Unter Bauzustand ist die Situation nach dem Befüllen des Stahltrapezprofils mit flüssigem Beton und unter Endzustand ist die Situation nach Aushärten des flüssigen Betons und Belastung aus Eigengewicht und Verkehrslast des Baus gemeint. Die lichte Weite kann dem Abstand zwischen zwei Trägern (Hauptträgern), auf welche das Stahltrapezprofil aufgesetzt wird, entsprechen, wobei die Systemlänge insbesondere dem Abstand zwischen den Systemachsen der Träger (Hauptträger) entspricht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt. Das Stahltrapezprofil ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung metallisch und/oder organisch beschichtet, vorzugsweise verzinkt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht das Stahltrapezprofil aus einem Stahlwerkstoff mit einer Streckgrenze von > 400 MPa, insbesondere von > 500 MPa, vorzugsweise von > 600 MPa, bevorzugt von > 700 MPa, weiter bevorzugt > 800 MPa.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung hat das Stahltrapezprofil eine Blechdicke von <= 2,5 mm. Aus Korrosionsschutzgründen (Kantenkorrosion) ist eine Blechdicke insbesondere von <= 2,0 mm, vorzugsweise von <= 1,8 mm, bevorzugt von <= 1,6 mm vorzusehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1) eine perspektivische Darstellung eines Stahltrapezprofils,

Figur 2) das in Figur 1 gezeigte Stahltrapezprofil in der Seitenansicht,

Figur 3) das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Stahltrapezprofil im Querschnitt und

Figur 4) ein Diagramm zur Ermittlung der lichten Weite in Abhängigkeit von der

Streckgrenze eines Stahlwerkstoffs.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In der Figur 1 ist ein Stahltrapezprofil (1) in einer perspektivischen Darstellung und in Figur 2 seiner Seitenansicht gezeigt. Das Stahltrapezprofil weist in seiner Quererstreckung im Querschnitt ein immer wiederkehrenden Obergurt (1.1) und Untergurt (1.2) auf, s. Fig. 3. Das dargestellte Stahltrapezprofil (1) entspricht im Wesentlichen der Ausführung TRP 200, s. Link: http://hoesch-bau.com/uploads/tx downloads/D Z-26.1-44 2016-08-08 Ol HAD.pdf. Es wird Bezug auf diesen Stand der Technik genommen, dessen Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird. Das Stahltrapezprofil (1) ist entlang seiner Längserstreckung bombiert, das heißt, dass das Stahltrapezprofil (1) im Anlieferungszustand mit einem vordefinierten Grad (B) bombiert bzw. vorgebogen ist, welches im Wesentlichen dem Maß der Durchbiegung im Bau- respektive Endzustand entspricht. Die Bombierung wird entgegen der zu erwartenden Durchbiegung eingebracht. Durch die Bombierung um den Grad (B) ist eine Systemlänge > 6 m, insbesondere > 7 m, vorzugsweise > 8 m möglich. Systemlängen von > 8 m entsprechen in einem Parkhaus beispielsweise einer Breite von drei Parkbuchten, so dass derartige Systeme sehr attraktiv sind, da weniger Träger im Vergleich zu den Standard- Systemen benötigt werden und dafür mehr Platz durch Wegfall von Trägern zur Verfügung steht.

Zum Bombieren der Stahltrapezprofile über ihre gesamte Länge stehen verschiedene Fertigungsmethoden zur Verfügung. Aufgrund der relativ geringen Krümmung, insbesondere vor dem Einbau, mit einem vorzugsweise konstanten Biegeradius (R) von mindestens 30.000 mm, insbesondere von mindestens 45.000 mm, vorzugsweise von mindestens 65.000 mm ist nicht mit einer unzulässigen Verformung des Stahltrapezprofilquerschnitts zu rechnen. Die Dehnungen, die beim Biegen von Radien von Unter- und Obergurt das Stahltrapezprofil ertragen werden müssen, sind demnach sehr gering. Insofern können zum Einbringen der benötigten Bombierung bekannte Biegeverfahren, insbesondere Rundbiegeverfahren wie das Zwei-, Drei- oder Vier-Rollen-Rundbiegen eingesetzt werden. Meist lassen sich die zur Herstellung von Stahltrapezprofilen verwendeten Profilierungsstraßen am Auslauf ohne großen technischen Aufwand mit einer entsprechenden Biegeeinheit ausrüsten.

Alternativ können die Stahltrapezprofile mit einer an die durch die Betonierung zu erwartenden Durchbiegung angepassten, insbesondere vor dem Einbau, entlang seiner Längserstreckung variablen Krümmung vorgebogen werden. Unter der Annahme einer im Wesentlichen konstanten Streckenlast durch die Verfüllung mit Beton gilt die aus der Balkentheorie bekannte Bedingung wonach die Krümmung in erster Näherung der Funktion eines Polynoms zweiten Grades folgt.

Das Stahltrapezprofil ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung im eingebauten, betonierten Zustand im Wesentlichen eben.

Eine statistische Berechnung für eine erste Ausführung hat ergeben, dass bei einem Stahltrapezprofil (1) mit einer Systemlänge von z. B. L = 8400 mm, ausgeführt in Stahl der Güte S650MC (nach DIN EN 10 111, DIN EN 10 025 und DIN EN 10 149-2), mit einer Materialdicke von 2,5 mm, biegt sich durch die Gewichtsbelastung mit flüssigem Beton mit 90 mm Aufbetondicke der Betongüte C35/45 inklusive Bewehrung aus Stahl mit einem Durchmesser von 10 mm und Betondeckung mit 50 mm um ca. 71 mm durch. Um im Bauzustand respektive Endzustand eine möglichst gerade Decke zu erhalten, wird das Stahltrapezprofil (1) mit ca. B = 71 mm bombiert. Die Krümmung entspricht einem Biegeradius (R) von etwa 118.000 mm. Im Endzustand liegt eine zulässige Verformung von ca. 47 mm vor.

Für andere Ausführungen wurden auch andere Stahlsorten statisch berechnet. So biegen sich Stahltrapezprofil (1) mit einer Systemlänge von z. B. L = 6.400 mm, ausgeführt in Stahl der Güte S550 (nach DIN EN 10 025-2) mit einer Materialdicke von 1,50 mm durch die Gewichtsbelastung mit flüssigem Beton mit 90 mm Aufbetondicke der Betongüte C35/45 inklusive Bewehrung aus Stahl mit einem Durchmesser von 10 mm und Betondeckung mit 50 mm um ca. 44 mm durch. Unter Verkehrslast liegt eine zulässige Verformung von ca. 25 mm vor. Als weiteres Ausführungsbeispiel wurde ein hochfester Baustahl S960 als Stahltrapezprofil (1) mit einer Systemlänge von z. B. L = 8.400 mm und einer Materialdicke von 1,5 mm statisch berechnet. Das Stahltrapezprofil (1) biegt sich durch die Gewichtsbelastung mit flüssigem Beton mit 90 mm Aufbetondicke der Betongüte C35/45 inklusive Bewehrung aus Stahl mit einem Durchmesser von 10 mm und Betondeckung mit 50 mm um ca. 115 mm durch. Um im Bauzustand respektive Endzustand eine möglichst gerade Decke zu erhalten, wird das Stahltrapezprofil (1) mit ca. B = 115 mm bombiert. Die Krümmung entspricht einem Biegeradius (R) von etwa 73.000 mm. Unter Verkehrslast liegt eine zulässige Verformung von ca. 70 mm vor.

Tabellarisch ist im Folgenden dargestellt, wie sich bei der Verwendung einer Blechdicke von 1,50 mm und einem flüssigen Beton mit 90 mm Aufbetondicke der Betongüte C35/45 bei Stahlwerkstoffen mit unterschiedlichen Streckgrenzen die Kennwerte auswirken.

Bezöge

Bezogene Durchbiegung

lichte Betonauf- Durchbiegung Durc bief

Streckgrenze Bfechdicke Betongüte Durchbiegung infolge

Weite dückyng im Bauzustand irtfolgi

im Bauzustand Verkehrslast

Verkehrs

L _w in m Rpo.i in N/mm* t _H in mm h _£ in cm _s in cm L/x w _t in cm L/x

5,33 .350 1,5 C35/45 9 241

6,40 550 1,5 C35/45 9 4,35 147 2,47 259

7,60 800 1,5 C35/45 9 8,56 89 5,04 151

8,19 960 1,5 C35/45 9 11,51 71 7

8,44 1050 1,5 C35/45 9 65

In Figur 4 kann zu jeder Streckgrenze zwischen 350 und 1050 N/mm ² die mögliche lichte Weite ermittelt werden. Die Durchbiegung im Bauzustand wird dann erfindungsgemäß durch die Bombierung des Stahltrapezprofils kompensiert.

Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel sowie auf die Ausführungen in der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind auch Stahltrapezprofile mit weiteren Geometrien anwendbar und bombierbar zur Kompensation der Durchbiegung im Bauzustand. Im Übrigen sind die Merkmale alle miteinander kombinierbar.