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Verfahren zur Herstellung von Spannbetonträgern od. dgl.
Bisher werden bei der Spannbetonherstellung mit nachträglichem Verbund meist die in Gleitkanglen längsverschiebbar gelagerten Spannstähle nach dem Erhärten des Tragwerkbetones gegen diesen mittels Spannpressen angespannt und verankert. Der erforderliche Verbund zwischen dem Beton und den Spannstählen wird nach der Verankerung durch Auspressen des verbleibenden Hohlraumes im Gleitkanal mit Ze- mentmörtel erreicht.
Da die Spannstähle nur an den Enden des Tragwerkes verankert werden können, muss der im gefährlichen Querschnitt erforderliche Gesamtquerschnitt der vorhandenen Spannstähle unverändert bis an das Tragwerksende beibehalten werden, und. es ist eine Spannstahlabstufung entsprechend dem Verlauf der äusseren Momente unmöglich, was einen über das erforderliche Mass zur Aufnahme der äusseren Momente wesentlich hinausgehenden Stahlbedarf ergibt.
Weitere Nachteile dieses bekannten Verfahrens bestehen darin, dass die einzelnen Spannstähle nach dem Spannen nicht mehr zugänglich sind, weshalb Materialfehler, entstandene Kerbstellen oder Einschnürungen dann nicht mehr optisch festgestellt werden können, dass eine Auswechslung beim Spannen allenfalls gerissener Stähle nur sehr schwer oder überhaupt nicht möglich ist, dass eine einwandfreie Umhüllung der einzelnen Spannstähle mit Zementmörtel weder mit Sicherheit gewährleistet, noch überprüfbar ist und dass der Auspressmörtel den übrigen Betonteilen gegenüber sowohl hinsichtlich der Festigkeit als auch des Schwinden wesentlich ungünstiger Werte aufweist.
Zur Anpassung der Vorspannmomente an den Verlauf der äusseren Momente einerseits und zur Verminderung der Schubspannungen anderseits werden, beispielsweise bei frei aufliegenden Balken, die Spannstähle meist parabelförmig, u. zw. mit ihrem Scheitel in Trägermitte und zu den Trägerenden aufsteigend, verlegt, wobei die Verankerung der Spannstähle entweder an den Trägerenden oder teilweise durch Einzelverankerungen an der Aussenseite des Druckgurtes in der Nähe des Auflagers erfolgt.
Bei dieser Einzelverankerung an der Druckgurtaussenseite kann zwar ein Teil der Spannstähle kürzer ausgeführt werden, jedoch ist die Einzelverankerung infolge der hohen örtlichen Betonpressungen, der starken Rissgefahr hinter der Verankerung, der grossen Reibungsverluste durch die stärkere Spannstahlkrümmung und der hiebei auftretenden Schubspannungsspitzensehrunvorteilhaft. sodass dagegen die verhältnismässig geringe Spannstahleinsparung bedeutungslos wird. Dazu kommt, dass eine genaue Erfassung der tatsächli- chen Reibungsverluste infolge der gekrümmt geführten Spannstahlachse unmöglich ist und dass jeder Reibungsverlust einem Spannkraftverlust gleichkommt, der erst wieder durch einen entsprechenden Mehraufwand an Spannstahl gedeckt werden muss.
Nach einem weiteren bekannten Verfahren werden in dem oben offenen Kanal eines im Querschnitt U-förmigen Trägers die Spannstähle zuerst geradlinig gegen die Trägerenden vorgespannt und dann mittels eines besonderen Umlenkpendels in eine polygonale Form gebracht, wodurch sich eine weitere Vorspannung ergibt. Um bei den wegen der Zugänglichkeit für den Umlenkpendel verhältnismässig breiten Kanälen keinen zu grossen Anteil an verlorenem Betonquerschnitt zu erhalten, werden die Spannstähle in einem sogenannten Kern einbetoniert, der einen allseitigen Abstand von den Trägerwänden aufweist. Dieser Kern wird nun ebenfalls vorgespannt und zuletzt der Abstandsraum zwischen Trägerwand und Kern zur Herstellung des Verbundes ausbetoniert.
Dieses Verfahren ist auf Grund der vielen Arbeitsgänge sehr umständlich und zeitraubend, und es ist hiebei die erwünschte Spannstahlabstufung zur Materialeinsparung ebenso wenig möglich.
Schliesslich ist ein Verfahren bekannt geworden, nach welchem die mit einem thermoplastischen Überzug versehenen Spannstähle spannungslos einbetoniert und nach dem Erhärten des Betons elektrisch
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erhitzt werden. Bei Erreichen der vorberechneten Stahldehnung, die durch das Erweichen des thermoplastischen Überzuges nicht behindert wird, werden die Spannstähle an den Trägerenden verankert, wobei die verhinderte Kontraktion der Spannstähle die Vorspannung ergibt und der nach dem Abkühlen wieder erhärtete thermoplastische Überzug den Verbund darstellt. Da eine wirksame Abschirmung der Wärmeausstrahlungen auf den Beton nicht möglich ist, können nur verhältnismässig niedere Temperaturen angewendet und dementsprechend auch nur Stähle minderer Qualität, deren Dehnung bei diesen Temperaturen ausreicht. verwendetwerden.
Ferner müssen die Spannstähle einzeln erw ärmt bzw. gespannt werden, und es ist der Stromverbrauch, zumal die Spannstähle selbst als Widerstandsdrähte dienen, äusserst hoch. Der Nachteil des Durchführens aller Spannstähle bis zu den Trägerenden ist auch hier vorhanden.
Das erfindungsgemässe erfahren bezweckt die Vermeidung aller dieser Mängel.
Die Erfindung geht von einem Verfahren aus, bei dem ebenfalls eine Verankerung der durch Erwärmung gedehnten Spannstähle vor ihrer Abkühlung stattfindet, und besteht im wesentlichen darin, dass in einen in ansich bekannter Weiseeinen oben offenenKanalbildendenBetonbalken od. dgl. den schmalen Ka- nal durchquerende, im Kanalbereich oberseitig kammartig mit dem Spannstahldurchmesser entsprechenden Ausnehmungen versehene Anker eingesetzt und auf diese die Spannstähle mit Endverstärkungen -aufgelegt werden, so dass sich zufolge der Spannstahldehnung bei der nachfolgenden Erwärmung die Endverstärkungen über die Anker hinaus verschieben und die Spannstähle in die Ankerausnehmungen einfallen, wonach der Kanal ausbetoniert wird.
Der oben offene Kanal bietet die Möglichkeit, die Spannstähle nicht nur bequem einbringen, sondern auch noch nach dem Spannvorgang beobachten bzw. überprüfen und allenfalls gerissene Spannstähle leicht auswechseln zu können. Da die Stahlspannung nicht mittels üblicher Vorrichtungen, sondern durch Erwärmung und Verhinderung der Kontraktion herbeigeführt wird, ist nur ein verhältnismässig schmaler Kanal erforderlich, so dass auch der Querschnitt des verlorenen Kernbetons klein gehalten werden kann. Die Verankerung der Spannstähle ist nicht mehr an die Trägerenden gebunden, sondern kann mit Hilfe der Anker an beliebiger Stelle im Inneren des Trägers erfolgen, so dass es möglich ist, entsprechend dem Verlauf der äusseren Momente verschieden lange Spannstähle einzusetzen und damit den gesamten Stahlaufwand wesentlich zu vermindern.
Die Verankerung der Stähle erfolgt am Ende der Wärmedehnung selbständig, was eine Voraussetzung für die Verwendung der innenliegenden Anker überhaupt darstellt. Durch den nicht vorgespannten Betonkern kann der unter der Nullinie für die Gebrauchslast liegende Kernbetonteil zur Spannungsaufnahme wohl nicht herangezogen werden, doch wird anderseits die unerwünschte Kriechverformung des Balkens durch den nicht vorgespannten Kern erheblich reduziert, da dieser Kein gewissermassen als Kriechbremse wirkt. Das Ausbetonieren des Kanals, wobei zweckmässig die gleiche Betongüte wie beim Balkenbeton angewendet wird, bereitet keine Schwierigkeiten und es ist eine einwandfreie Umhüllung der Spannstähle erzielbar.
Vorzugsweise wird der Kanal vor dem Verlegen der Spannstähle mit Wärmedämmstoff ausgekleidet und dieser nach dem Abkühlen wieder entfernt, so dass der Balkenbeton vor der Wärmestrahlung der erhitzten Spannstähle geschützt ist und höhere Temperaturen bei gleichzeitiger Erwärmung und Spannung aller Stähle angewendet werden können.
In weiterer Ausbildung der Erfindung werden in den Seitenwänden des Betonbalkens od. dgl. zur Aufnahme der von der Seite her einschiebbaren Anker Hülsen einbetoniert und diese mit Hilfe von zweckmä- ssig fächerförmig aufgebogenen, die Hülsen umfassenden Stahlschlingen verankert. Die Hülsen können zur Abdämmung der durch die Anker beim Erwärmen eingeleiteten Temperaturen gegenüber dem Beton einerseits und zur Vermeidung von örtlichen Betonpressungen an der Hülsenoberfläche anderseits eine wärmedämmende Umkleidung, z. B. eine Asbestmatte, erhalten. Die Stahlschlingen bilden einen aufgefä- cherten Anker, der eine flächenartige und nicht punktförmige Krafteinleitung in den Beton des Balkens gewährleistet.
Es treten dabei keine örtlichen unzulässigen Betonpressungen auf, die Schubspannungen werden langsam und kontinuierlich abgebaut, es treten keine gefürchteten Schubspannungsspitzen auf und es können auch keine Spaltrisse entstehen, da die Kraftübertragung nur durch die Reibung und Haftung zwischen dem Beton und dem Stahl der Flächenanker erfolgt.
Als Endverstärkungen und gegebenenfalls Stossverbindungen der Spannstähle werden erfindungsgemäss warm aufgezogene Muffen vorzugsweise mit gerillter Innenfläche verwendet. Die durch das Warmaufziehen hergestellte feste Verbindung zwischen den Muffen und den Spannstählen wird auch bei der späteren Erwärmung der Spannstähle nicht gelockert, da Stahl- und Muffe dabei höchstens auf gleiche Temperaturen gebracht werden.
. Um die Längsverschiebbarkeit der Spannstähle zu gewährleisten und die lotrechten Abstände genau einzuhalten, werden die Spannstähle zwischen den Ankern auf Rollen aus Glas od. dgl. gelagert.
Als Anker werden Platten mit oberseitigen Aussparungen verwendet, wobei die Oberfläche der zwi-
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schen den Aussparungen verbleibenden Stege geneigt ist und zweckmässig die Aussparungen oben etwas verbreitert sind. Zufolge der schrägen Stegoberfläche haben die Endmuffen verringerte Berührung, so dass sie leichter verschiebbar sind, während die oberseitige Erweiterung der Aussparungen zur Führung der End- muffen beiträgt. Die Ankerplatten können an ihrer Unterseite mit einer Wärmedämmschicht versehen werden, um einen Schutz gegen Abstrahlungen der darunter liegenden Spannstähle zu erreichen.
Erfindungsgemäss werden wenigstens die auf gemeinsamen Ankern aufliegenden Spannstähle gleich- zeitig erwärmt, so dass sich trotz Einzelverankerung ein gemeinsames Spannen der Spannstähle bzw. des von ihnen gebildeten Sammelspanngliedes ergibt.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 und 2 einen nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten fertigen Balken schematisch im Längsschnitt und. im
Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. l, Fig. 3 und 4 den Vorgang der selbständigen Spannstahlveran- kerung in grösserem Massstab, Fig. 5 einen Querschnitt durch den Betonbalken im Bereich einer Ankerplat- te vor dem Einlegen der Spannstähle ebenfalls vergrössert, Fig. 6 einen zugehörigen Schnitt nach der Li- nie VI-VI der Fig. 5 und Fig. 7 das Schema der Verankerung der Hülse zur Aufnahme der Ankerplatten.
Mit 1 ist ein im Querschnitt U-förmiger Betonbalken bezeichnet, in dessen Seitenwänden in entspre- chender Anordnung Hülsen 2 einbetoniert sind. Diese Hülsen 2 werden durch fächerförmig aufgebogene und sie umfassende Stahlschlingen 3 unter Bildung eines Flächenankers verankert. In die Hülsen 2 werden
Ankerplatten 4 von der Seite her eingeschoben, so dass sie den Kanal 5 durchqueren. Die Ankerplatten weisen oberseitig kammartig Aussparungen 6 auf, wobei die Oberfläche 7 der zwischen den Aussparungen verbleibenden Stege geneigt ist und die Aussparungen oben etwas erweitert (bei 8) sind. An den Enden der
Spannstähle 9 sind Verstärkungen vorgesehen, die von warm aufgezogenen und an ihrer Innenwand gerill- ten Muffen 10 gebildet werden.
Diese Endmuffen werden in der in Fig. 3 dargestellten Weise auf die An- kerplatten 4 zwischen den Stegen aufgelegt, so dass sich die Muffen beim Erwärmen der Spannstähle 9 auf den Ankerplatten über diese hinaus verschieben, wonach sie absinken, und die Spannstähle in die Ausneh- mungen 6 einfallen. Selbstverständlich muss die Anordnung der Muffen auf den Stählen genau vorausbe- rechnet sein bzw. der errechenbare Dehnweg genau dem Abstand der Vorderfläche der Muffe von der Hin- terfläche der Ankerplatte 4 in Fig. 3 entsprechen. Jedenfalls erfolgt bei der Erwärmung eine selbständige
Verankerung der Spannstähle.
Die Hülsen 2 sind mit einer Wärmedämmschicht 11 umkleidet, ebenso ist an der Unterseite der An- kerplatten 4 eine solche Schicht 12 vorgesehen. Auch der U-Kanal 5 des Balkens 1 wird zweckmässig mit wärmedämmendem Material ausgekleidet, das dann nach der Abkühlung wieder entfernt wird, worauf das
Ausbetonieren dieses Kanals erfolgt. Die Seitenwände des U-Kanals können zum Zwecke einer grösseren Schubsicherunggerillt ausgeführt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Spannbetonträgern od. dgl., bei dem eine Verankerung der durch
Erwärmung gedehnten Spannstähle vor ihrer Abkühlung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass in einen in an sich bekannterWeise einen oben offenen Kanal (5) bildenden Betonbalken (1) od. dgl. den schmalen
Kanal durchquerende, im Kanalbereich oberseitig kammartig mit dem Spannstahldurchmesser entspre- chenden Ausnehmungen (6) versehene Anker (4) eingesetzt und auf diese die Spannstähle (9) mit Endver- stärkungen (10) aufgelegt werden, so dass sich zufolge der Spannstahldehnung bei der nachfolgenden Er- wärmung die Endverstärkungen über die Anker hinaus verschieben und die Spannstähle in die Ankerausnehmungen einfallen, wonach der Kanal ausbetoniert wird.