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Die Erfindung bezieht sich auf ein Bauwerk mit Wandungen mit im wesentlichen verbundfrei, insbesondere ausserhalb der Wandungen, angeordneten, z. B. mit Litzen aufgebauten, Spanngliedern.
Bauwerke werden mit unterschiedlichsten Materialien, Stein, Ziegel, Beton, Stahl, Aluminium, Kunststoff u. dgl., aufgebaut. Diese Materialien weisen teilweise eine geringe Zugfestigkeit jedoch hohe Druckfestigkeit auf, so dass zur Erhöhung der Zugfestigkeit zusätzlich Druckspannungen aufgebracht werden. Ein typisches Beispiel für Baustoffe dieser Art stellt Beton dar. Diese Druck- kräfte können entweder durch im Beton eingebettete bereits vor dem Abbinden des Betons vorge- spannten Spannelemente eingebracht werden oder durch in den Beton vor dem Abbinden ange- ordneten Spanngliedern, welche erst nach dem Verfestigen des Betons gespannt werden. Durch dieses Spannen wird, wie bereits ausgeführt, Druck auf den Beton ausgeübt, so dass bei Einwir- kung von Zugkräften zuerst die Druckkräfte kompensiert werden müssen.
Zur Erhöhung der Kraftaufnahme kann bei Konstruktionen, z. B. aus Beton oder auch aus Stahl, durch extern angeordnete Spannglieder eine zusätzliche Kraft angebracht werden. Durch diese extern angeordneten Spannglieder, die ebenfalls nach Fertigstellung der Konstruktion erst mit Kräften beaufschlagt werden, besteht die Möglichkeit, die Tragfähigkeit von Betonkonstruktio- nen, Stahlkonstruktionen od. dgl. zwar nicht beliebig aber doch wesentlich zu erhöhen. So besteht beispielsweise die Möglichkeit bei Brücken mit durchlaufenden Stahlträgern, die auf Betonpfeiler aufruhen, die Tragfähigkeit dadurch zu erhöhen, dass zusätzlich Spannglieder vorgesehen werden, über welche die horizontalen Träger auf den Pfeilern abgespannt werden.
Diese Konstruktionsvari- ante kann auch bei Betonbrücken vorgesehen werden, wobei extern angeordnete Spannglieder allein oder gemeinsam mit internen Spanngliedern die Kräfte aufnehmen können.
Von besonderer Bedeutung ist die Anordnung einer externen Vorspannung bei bereits beste- henden Bauwerken, wie beispielsweise Brücken, Druckgefässen, Hochbauten u. dgl., um die Kraft- aufnahmefähigkeit zu erhöhen oder auch um die im Beton angeordneten Spannglieder, welche z. B. nicht ausgetauscht werden können, durch extern angeordnete Spannglieder zu ersetzen.
Von den extern angeordneten Spanngliedern werden die Kräfte, beispielsweise auf einen Pfei- ler, über einen Umlenkteil abgeleitet. Dieser Umlenkteil ist für die Haltbarkeit der Spannglieder von hoher Bedeutung, so darf beispielsweise kein Knicken eintreten oder es darf auch keine Kerbwir- kung entstehen.
Gegenstand der WO 00/71832 A1 ist ein Umlenksattel für jeweils nur ein Spannglied. Die Befestigung des Umlenksattels am Bauwerk wird dabei so durchgeführt, dass der Sattel sich ent- sprechend dem nur einen Spannglied ausrichten kann. Würden mehrere Spannglieder in einem Sattel vorliegen, so könnte ein derartiges Ausrichten nicht mehr stattfinden.
Die Erfindung geht von einem Stand der Technik aus, wie er durch die DE 37 31 722 A1 gege- ben ist. In dieser Patentanmeldung ist ein Umlenkkörper für Spannelemente eines Spanngliedes zur Vorspannung von Spannbetontragwerken beschrieben. Zur Umlenkung der Spannelemente werden nicht nur ein Umlenkteil mit jeweils nur einer für ein Spannglied stetig verlaufenden Fläche eingesetzt, sondern es liegen zumindest zwei Umlenkteile vor, die jeweils für sich Umlenkflächen aufweisen.
Die Nachteile sind, dass der wesentliche Bereich der Umlenkung ausserhalb der Umlenkkörper liegt, so dass im Bereich zwischen den beiden Umlenkkörpern eine knickartige Veränderung im Verlauf der Spannelemente vorliegt, wohingegen bei einer weiteren konstruktiven Ausführungsform die Krafteinbringung über die Spannelemente auf die Abstützung im Scheitel der Abstützung, also dem Bereich der möglichen maximalen Krafteinbringung, überhaupt nicht vorliegt.
Weiters besteht die Gefahr, dass durch den freien Austritt der Spannglieder aus den Umlenkkörpern im Bereich des Austrittes Kerbkräfte eingebracht werden, so dass die gesamte Konstruktion der Gefahr einer vorzeitigen Zerstörung unterliegt.
Der vorliegenden Erfindung ist zur Aufgabe gestellt, ein Bauwerk mit externer Vorspannung zu schaffen, wobei eine exakte prädestinierte Umlenkung der Spannglieder erreicht werden kann und zusätzlich einzelne Spannglieder für sich ausgetauscht werden können, ohne die anderen Spann- glieder ebenfalls druckmässig entlasten zu müssen.
Das erfindungsgemässe Bauwerk mit Wandungen mit im wesentlichen verbundfrei, insbesonde- re ausserhalb der Wandungen, angeordneten, z. B. mit Litzen aufgebauten, Spanngliedern, die insbesondere von einer Korrosionsschutzmasse umgeben sind, und mit einem die Spannglieder und gegebenenfalls die Korrosionsschutzmasse umhüllenden im Querschnitt in sich materialbündig
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geschlossenen Mantel aus Kunststoff od.
dgl., aufgebaut sind, welcher insbesondere im Quer- schnitt im wesentlichen rund, vorzugsweise kreisförmig, ist, wobei zumindest deren Enden, insbe- sondere in den Wandungen, festgelegt sind, und die Spannglieder zwischen ihren Enden in ihrer Spannrichtung umgelenkt und durch in Spannrichtung verlaufenden Erhebungen in Abstand zuein- ander gehalten sind, besteht im wesentlichen darin, dass nur ein Umlenkteil eine Vielzahl von in Abstand zueinander angeordnete jeweiligen Ausnehmungen mit stetig verlaufenden Flächen zur Umlenkung der Spannglieder aufweist, und der umhüllende Mantel der Spannglieder zumindest teilweise, insbesondere zumindest zu einem Drittel, von diesen Flächen umgeben ist. Durch die extern angeordneten Spannglieder wird ein leichter Austausch derselben und auch eine zusätzli- che Verstärkung eines Bauwerkes erst ermöglicht. Unter Wandungen sind auch z. B.
Stege oder Querträger bei Brücken zu verstehen. Durch das Umgeben der Spannglieder mit einer Korrosions- schutzmasse, wie beispielsweise Fette, und einem die Spannglieder und die Korrosionsschutz- masse umhüllenden Mantel, beispielsweise aus Kunststoff, kann sowohl eine chemische Zerstö- rung als auch eine mechanische Zerstörung mit geringeren Mitteln einfach vermieden werden. Die Spannglieder müssen, um die Ausübung von Zugkräften auf das Bauwerk zu ermöglichen, an ihren Enden festgelegt werden, wobei zumindest an einem Ende zum Spannen die Zugkräfte aufge- bracht werden. Zur gleichmässigen Verteilung der Zugkräfte auf das Bauwerk ist es erforderlich, dass die Spannglieder entlang der Spannrichtung, beispielsweise an den Wandungen des Bauwer- kes, aber auch an Stützen, die im Erdreich festgelegt sind, umgelenkt werden.
Diese Umlenkung erfolgt entlang einer stetig verlaufenden Fläche nur eines Umlenkteiles, womit ein Einbringen von Kerbkräften in die Spannglieder vermieden werden kann. Weist der Umlenkteil Ausnehmungen mit den stetig verlaufenden Flächen auf, und ist der umhüllende Mantel der Spannglieder zumindest teilweise, insbesondere zu einem Drittel von diesen Flächen umgeben, so kann auf besonders einfache Weise ein Austausch von einzelnen Spanngliedern durchgeführt werden, wobei lediglich das Spannglied spannungsmässig entlastet werden muss und ein Nachziehen des neuen Spann- gliedes erfolgen kann. Durch die in Spannrichtung verlaufenden Erhebungen wird sichergestellt, dass das nachzuziehende Spannglied in die exakte Position des zu ersetzenden Spanngliedes gelangen kann.
Es ist lediglich erforderlich, das neue Spannglied mit dem alten Spannglied zu verbinden und so mit Ausziehen des alten Spanngliedes das neue Spannglied in Position zu brin- gen, worauf an den jeweiligen Enden eine Lagefixierung, also Verankerung, und ein Spannvorgang vorgenommen wird.
Ist der Umlenkteil aus Kunststoff, insbesondere Polyethylen, gegebenenfalls mit einer Shore- närte D zwischen 60 und 65 aufgebaut, so ist einerseits die erforderliche stetige Umlenkung des Spanngliedes sichergestellt und andererseits die erforderliche hohe Kraftaufnahmefähigkeit des Umlenkteiles gewährleistet.
Ist der Kunststoff mit Fasern, z. B. Kohlenstoffasern, verstärkt, so ist ein besonders formbe- ständiger Umlenkteil gegeben.
Ist der Umlenkteil mehrteilig ausgebildet, wobei die jeweils in einem Teil angeordneten Aus- nehmungen im wesentlichen die Hälfte des Umfanges der Spannglieder umschliessen, so kann der Umlenkteil besonders einfach im Umlenkbereich aufgelegt werden, da ein stufenweiser Aufbau möglich ist, und jeweils in den Ausnehmungen die Spannglieder eingelegt und nicht entlang der Ausnehmung durchgeführt werden müssen.
Sind zwischen den Spanngliedern und dem Umlenkteil an beiden Enden Abdichtungen vorge- sehen, so wird verhindert, dass während des Betriebes Inhomogenitäten in den stetig verlaufenden Flächen, wie beispielsweise Staub, Feuchtigkeit od. dgl., gelangen, die zu einer Korrosion oder anderen Beeinträchtigung der Spannglieder führen würden, welche eine vorzeitige Zerstörung sowohl des Kunststoffmantels als auch letztendlich der Spannglieder führen könnte.
Ist der, gegebenenfalls mehrteilige, Umlenkteil von einem Mantel umgeben, so ist sowohl ein mechanischer Schutz für den Umlenkteil gegeben als auch die exakte Lagefixierung der Spann- glieder im Bereich des Umlenkens gewährleistet.
Sind die Spannglieder zwischen den Umlenkteilen von einer Umhüllung umgeben, so können die Spannglieder einfachst vor einer Zerstörung geschützt werden.
Ist die Umhüllung flammhemmend und/oder wärmeisolierend, so kann bei extremen thermi- schen Beanspruchungen, wie beispielsweise Bränden, eine Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften der Spannglieder verhindert werden bzw. zeitlich verschoben eintreten, so dass bei
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Unfällen die Beständigkeit von Bauwerken bzw. deren Tragfähigkeit über längere Zeiträume ermöglicht ist.
Ist die Umhüllung zweiteilig ausgebildet, wobei ein erster Teil einen weiteren Teil beidseits übergreift, so kann eine derartige Umhüllung besonders einfach montiert werden, wobei keine zusätzlichen Klemm- oder Klebemittel zur Halterung der Umhüllung auf den Spanngliedern erforderlich ist.
Stellt der erste Teil im Querschnitt einen Winkel dar, der an den Endbereichen Fortsätze auf- weist, die quer, insbesondere normal, zu den Schenkeln des Winkels des ersten Teiles verlaufen, welche Fortsätze Schenkel des weiteren Teiles, mit einem Querschnitt eines Winkels, übergreifen, so kann eine gegenseitige Verankerung der Teile der Umhüllung erreicht werden, wobei mit einem elastischen, insbesondere gummielastischen, Material eine gegenseitige Lagefixierung über das Spannglied besonders einfach verwirklicht werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Brücke mit Stahlträgern und externen Spanngliedern,
Fig. 2 und 3 den Verlauf der externen Spannglieder an der Umlenkung,
Fig. 4 einen im Querschnitt rechteckigen Umlenkteil,
Fig. 5 Stahlzugglieder mit bandförmiger Umhüllung,
Fig. 6 einen im Querschnitt kreisförmigen Umlenkteil,
Fig. 7 eine umhüllte Litze,
Fig. 8,9 und 10 Hüllrohre.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Brücke weist I-Träger 1 aus Stahl auf, welche auf den Pfeilern 2 über nicht dargestellte Lager aufruhen. Die Pfeiler 2 sind weiters über Aufsätze 3 nach oben verlängert, auf welchen Umlenkteile 4 angeordnet sind. Zwischen den Pfeilern 2 sind mittig am I-Träger 1 Stützen 5 vorgesehen, die an ihrem unteren Ende ebenfalls einen Umlenkteil 4 aufweisen.
Die Spannglieder 6 sind an den Umlenkteilen 4, die von den Pfeilern 2 bzw. vom I-Träger 1 getragen sind, umgelenkt. Herkömmliche Umlenksättel bestehen beispielsweise aus Beton, in welchen Umlenkteile aus Stahlblech oder Polyethylen eingelegt sind. Auch sind derartige Sättel bekannt, die aus nichtrostendem Stahl aufgebaut sind, in welchen eine Polytetrafluorethylenfolie zur Reibungsverminderung gelegt sind.
Die Spannglieder können einzelnen Drähte, Litzen und Spannbündelseile sein, wie sie bei- spielsweise in der EP 0 393 013 B1 beschrieben sind. Diese Spannglieder werden an ihren Enden in den Trägern, im vorliegenden Fall in dem I-Träger festgelegt, wobei sowohl eine feste Veranke- rung der Spannglieder als auch eine Verankerung mit Ziehköpfen vorgesehen ist, um mit Pressen eine Vorspannung auszuüben. Während dieses Vorspannens tritt eine Dehnung der eigentlichen tragenden Spannglieder, also der Drähte bzw. der Litzen aus Metall, ein. Dieses Dehnen kann derart erfolgen, dass beispielsweise die Litze innerhalb ihrer Umhüllung aus Polyethylen gleitet.
Hierbei wird von einer inneren Gleitung gesprochen oder es kann das Spannglied gemeinsam mit seiner Umhüllung am Umlenkteil gleiten. In diesem Falle wird von einer äusseren Gleitung gespro- chen.
In Fig. 2 ist ein Pfeiler 2 mit einem Aufsatz 3 dargestellt, welcher den Umlenkteil 4 aufweist.
Der Aufsatz 3, welcher aus Beton, Metall, beispielsweise Stahl, oder anderen formbeständigen Materialien bestehen kann, besitzt an seinem oberen Ende eine Gleitfläche 7. Diese Gleitfläche 7 ist beispielsweise kreisförmig oder auch parabolförmig im Querschnitt. Jedenfalls liegt eine stetige Fläche vor. Auf dieser Gleitfläche 7 ist der Umlenkteil 4 abgestützt. Der Umlenkteil 4 kann entwe- der von sich bereits eine Krümmung entlang einer stetigen Kurve aufweisen oder diese Krümmung erst durch Belastung über die Spannglieder erhalten. An beiden Enden des Umlenkteiles 4 sind Abdichtungen 8 strichliert dargestellt, welche aus einem gummielastischen Material aufgebaut sind, die einerseits am Umlenkteil 4 dichtend anliegen und kreisförmige Ausnehmungen aufweisen, durch welche die Spannglieder dichtend geführt sind.
Die Stahlzugglieder 6a gleiten in ihrer im Querschnitt kreisförmigen Umhüllung 6b aus Polyethylen, wie mit einem Doppelpfeil dargestellt. Es liegt hier die innere Gleitung vor. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform gleiten die Spannglieder 6 in ihrer Gesamtheit, also auch mit der Umhüllung 6b, im Umlenkteil. Es liegt hier die äussere Gleitung vor.
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Der in Fig. 4 dargestellte Umlenkteil 4 ist aus einzelnen Teilen 9 aufgebaut, die aus Polyethylen (Shorehärte D 62), gegebenenfalls mit Kohlenstofffasern verstärkt, aufgebaut sind. Die zylinder- förmigen Ausnehmungen 10, welche stetig verlaufende Flächen darstellen, sind derart vorgesehen, dass jeweils ungefähr die Hälfte in einem der Teile 9 angeordnet ist. Die Ausnehmungen sind in Abstand zueinander angeordnet, wobei zwischen denselben Erhebungen 11angeordnet sind, so dass die Ausnehmungen 10 und damit auch die darin anzuordnenden Spannglieder 6 in Abstand zueinander angeordnet sind. Die Spannglieder 6 sind, wie in Fig. 5 dargestellt, bandförmig aufge- baut, wobei die Stahlzugglieder mit einem teilkreisförmigen Polyethylenmantel 6b versehen ist, welcher Stege 6c aufweist, so dass mehrere Stahlzugglieder zu einem Band zusammengefasst sind.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich, kann der Umlenkteil 4 auch im Querschnitt rund, insbesondere kreis- förmig, sein, wobei die zylinderförmigen Ausnehmungen 10 gegeneinander versetzt angeordnet sind, so dass ein geringerer Platzbedarf gegeben ist als er beispielsweise bei der Anordnung gemäss Fig. 4, bei welcher die zylinderförmigen Ausnehmungen übereinander angeordnet sind, vorliegt. Dieser Umlenkteil 4 liegt auf einer Gleitfläche auf, die einerseits im Querschnitt teilkreis- förmig ist und andererseits in Spannrichtung, also in Richtung der Spannglieder 6, teilkreisförmig bzw. parabolförmig od. dgl. sein kann.
Die im Querschnitt kreisförmigen Spannglieder sind in Fig. 7 dargestellt. Das Stahlzugglied ist als Litze ausgebildet, wobei die Stahldrähte 15 spiralförmig um einen zentral gerade durchgehen- den Stahldraht 16 angeordnet sind und von einem Mantel 17 aus Polyethylen umgeben sind. Die Zwischenräume zwischen den Stahldrähten 15 und 16 sowie dem Mantel 17 sind mit einem Korro- sionsschutzmittel ausgefüllt.
Zwischen den Umlenkteilen können die Spannglieder von einer Umhüllung, wie in den Fig. 8 bis 10 dargestellt, umgeben sein.
Die in Fig. 8 dargestellte Umhüllung 13 ist mit zwei Halbzylindermäntel 13a und 13b aufgebaut, wohingegen die Umhüllung 14 in Fig. 9 eine spiralförmige Trennfläche 15 aufweist, so dass die Umhüllung einfach aufgebracht werden kann und gleichzeitig durch die Eigenelastizität des Materi- als, beispielsweise Polyethylen, Polypropylen od. dgl., ein fester Zusammenhang der einzelnen Teile des Umlenkteiles sichergestellt ist. Die in Fig. 10 dargestellte Umhüllung weist zwei Winkel- profile 18,19 auf, die einander übergreifen. Der erste Teil der Winkel 19 weist zwei aufeinander normal stehende Schenkel 19a, 19b und der weitere Teil der Winkel 18 Schenkel 18a, 18b auf, welche ebenfalls aufeinander normal stehen.
Die Schenkel 19a und 19b besitzen Fortsätze 20 und 21 auf, die sich normal zu den Schenkeln 19a bzw. 19b erstrecken und die Schenkel 18a und 18b des weiteren Teiles 18 elastisch umgreifen. Damit ist eine formbeständige Umhüllung geschaffen, die bei einem gummielastischen Material auch durch Auseinanderfedern der Schenkel mit den Fortsätzen leicht montiert werden kann.
Die Umhüllungen können flammhemmende Füllstoffe, z. B. Phosphate oder auch Füllstoffe enthalten, welche die Wärmeleitung, z. B. Vermikulith, verringern, aufweisen.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Bauwerk mit Wandungen mit im wesentlichen verbundfrei, insbesondere ausserhalb der
Wandungen, angeordneten, z. B. mit Litzen aufgebauten, Spanngliedern (6), die insbe- sondere von einer Korrosionsschutzmasse umgeben sind, und mit einem die Spannglieder (6) und gegebenenfalls die Korrosionsschutzmasse umhüllenden im Querschnitt in sich materialbündig geschlossenen Mantel aus Kunststoff od.
dgl., aufgebaut sind, welcher ins- besondere im Querschnitt im wesentlichen rund, vorzugsweise kreisförmig, ist, wobei zumindest deren Enden, insbesondere in den Wandungen, festgelegt sind, und die Spann- glieder (6) zwischen ihren Enden in ihrer Spannrichtung umgelenkt und durch in Spann- richtung verlaufenden Erhebungen (11) in Abstand zueinander gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Umlenkteil (4) eine Vielzahl von in Abstand zueinander an- geordnete jeweiligen Ausnehmungen (10) mit stetig verlaufenden Flächen zur Umlenkung der Spannglieder (6) aufweist, und der umhüllende Mantel der Spannglieder zumindest teilweise, insbesondere zumindest zu einem Drittel, von diesen Flächen umgeben ist.