DE1140594B

DE1140594B - Fahrbahndecke aus Beton oder anderen abbindefähigen Massen.

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Publication number: DE1140594B
Application number: DE1959D0030220
Authority: DE
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Priority date: 1959-03-16
Filing date: 1959-03-16
Publication date: 1962-12-06
Also published as: GB952603A; BE588692A; US3286603A; NL249496A

Description

Ein Kernproblem bei der Herstellung von Fahrbahndecken aus Beton ist die Fugenausbildung. Die wegen der temperaturbedingten Formänderungen in bestimmten Abständen erforderlichen Querfugen sind in aller Regel als schwache Stellen anzusehen, da hier Feuchtigkeit einzutreten vermag, was zusammen mit den wechselnden Verkehrslasten zu ungleichmäßigen Setzungen im Boden führen kann.

Es sind bereits die verschiedensten Vorschläge zur Ausbildung der Übergänge zwischen benachbarten Abschnitten der Fahrbahndecke gemacht worden. Insbesondere gelang es durch Anwendung der Vorspannung, den Abstand der Fugen auf etwa 100 m zu vergrößern, wobei Fugenausbildungen angewandt wurden, wie sie im Brückenbau üblich sind.

Eine solche Ausführungsart hat aber noch verschiedene Nachteile. Bei 100 m langen Fahrbahnplattenabschnitten tritt von der Spannstelle bis zur Mitte der Platte schon ein beträchtlicher Reibungsverlust im Hüllrohr und am Boden ein, so daß in der Mitte der Platte nur noch ein Teil der an der Verankerung eingetragenen Vorspannkraft anlangt. Insbesondere ist die Reibungskraft zwischen Fahrbahnplatte und Boden eine unsichere und variable Größe, wobei deren Einfluß dazu führen kann, daß in dem mittleren Bereich der Platte keine ausreichende Vorspannung wirksam wird. Außerdem krankt diese Ausführung daran, daß sie die Fugen als solche bestehen läßt.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Fahrbahnplatte abschnittweise vorzuspannen und die Spannbewehrung des gerade in Ausführung befindlichen Abschnitts an die des bereits fertiggestellten Abschnitts zu kuppeln, wodurch eine fugenlose Fahrfahrplatte entsteht. Eine Ausführung dieser Art hat jedoch den Nachteil, daß die Bewegungen der Fahrbahnplatte infolge von Temperaturunterschieden durch Reibung verhindert werden und sich in Spannung umsetzen. Bei 40° Temperaturänderung würde z. B. bei einem Elastizitätsmodul von 300 000 kg/cm² eine Spannungsänderung von 120 kg/cm² entstehen. Würde die Vorspannung bei einer mittleren Temperatur aufgebracht werden, dann müßte sie demnach nach erfolgtem Schwinden und Kriechen des Betons 60 kg/cm² betragen. Vor dem Schwinden und Kriechen des Betons müßte sie aber noch sehr viel größer sein. Infolgedessen bietet dieser Gedanke keine Aussicht auf eine wirtschaftliche Lösung dieses Problems.

Man hat weiterhin versucht, eine fugenlos ausgebildete Fahrbahnplatte gegen feste Widerlager vorzuspannen. Die Platte selbst sollte dabei nur in üblicher Weise schlaff bewehrt werden. Die Vor-Fahrbahndecke aus Beton
oder anderen abbindefähigen Massen

Anmelder:
Fritz Daub, Mainz, Momlacher Str. 23

Spannkraft wurde in verschiedener Weise, z. B. durch Keile, hydraulische Pressen od. dgl., aufgebracht. Im Vergleich zur Vorspannung eines Betonkörpers mit hochwertigen Stählen, bei der die Vorspannkraft über Verankerungskörper in den Baukörper eingebracht wird, ist die Vorspannung gegen feste Widerlager sehr unsicher.

Bei der Vorspannung mit hochwertigem Stahl steht für die Aufrechterhaltung der Vorspannkraft der Federweg des Stahls mit 3 bis 5 mm/m zuzüglich desjenigen des Betons mit 0,2 mm/m (bei 60 kg/cm² Vorspannung) zur Verfügung, bei Vorspannung gegen feste Widerlager jedoch nur der Federweg des Betons mit 0,2 mm/m. Da die Vorspannung aber durch das Schwinden und Kriechen des Betons abgebaut wird, bleibt von der ursprünglich aufgebrachten Vorspannkraft bei Vorspannung gegen feste Widerlager nur ein Bruchteil von höchstens einem Viertel der ursprüngliehen Kraft zurück. Es ist deshalb in diesem Fall nicht möglich, eine einmal aufgebrachte Vorspannkraft ständig aufrechtzuerhalten. Man ist deshalb gezwungen, die Vorspanneinrichtung während längerer Zeiträume zu betätigen, eine Maßnahme, die sich im allgemeinen nicht durchführen läßt.

Trotz dieser Schwierigkeiten bleibt das Ideal einer Fahrbahndecke eine fugenlose, vorgespannte bzw. mit einer durchlaufenden Bewehrung versehene Platte. Erst wenn eine solche Fahrbahnplatte unverschiebbar auf dem Planum ruht, waren keine Stellen mehr vorhanden, an denen der Verkehr unterschiedliche Bodenbeanspruchungen auszuüben vermag. Natürlich wird sich nicht vermeiden lassen, daß sich der Boden unter der Dauerbeanspruchung des Verkehrs bis zu einem gewissen Grad bleibend verformt. Eine solche Verformung wird aber eine stetige sein und kann nicht zu einer vorzeitigen Beeinträchtigung derFestig-

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keit des Bodens an bevorzugten Stellen, nämlich den Bei einer Temperaturerhöhung von beispielsweise

Fugen, führen. 20° C wird bei einem Ε-Modul des Betons des Be-

Die Erfindung greift in einem Punkt zurück auf wehrungskörpers von 300 000 kg/cm² die Spannung eine Maßnahme, die im Stahlbeton-Hochbau seit des Betons bei Verhinderung der Wärmedehnung um langem bekannt ist, nämlich als Bewehrung vorge- 5 60 kg/cm² ansteigen, wodurch der Bewehrungskörper spannte, als Fertigteile ausgebildete Betonkörper her- auf 210 kg/cm² Spannung kommt. Bei einem Abanzuziehen. Diese Fertigteile bestanden dabei meist sinken der Temperatur um 20° C wird sich die Spanaus im Spannbett hergestellten und in ihrem Schwer- nung des Bewehrungskörpers von 150 auf 90 kg/cm² punkt mit Stahlsaiten bewehrten Betonkörpern, die in verringern. Die örtlich hergestellte Fahrbahnplatte, langen Stangen hergesellt und dann auf die benötigte io welche mit den Bewehrungskörpern in Verbund steht, Länge geschnitten wurden. Die so vorbereiteten Spann- wird bei 20° C Temperaturerhöhung eine Druckspanbetonfertigteile wurden wie normale schlaffe Beweh- nung von maximal 60 kg/cm² erhalten, welche durch rungsstäbe verlegt. Wurde die fertige Konstruktion Kriechen und Schwinden des Ortsbetons abgebaut auf Zug beansprucht, so verminderte sich die Druck- wird. Bei Temperaturverminderungen dagegen erhält spannung in dem vorgespannten Betonquerschnitt der 15 der Ortbeton eine Verkürzung von 0,2 mm/m, welche Bewehrungskörper, während sich im gleichen Maße zuzüglich der Verkürzung aus Schwinden und Kriedie Zugspannung der Stahldrähte erhöhte. chen durch Dehnung ausgeglichen werden muß.

Die Erfindung will zu der eingangs erwähnten, Wie Versuche erwiesen haben, kann die Fahrbahnidealen fugenlosen Fahrbahndecke dadurch kommen, decke diese Dehnung ohne schädliche Risse mitdaß sie an Stelle von einzelnen vorgespannten Beweh- 20 machen, da zwischen den mit großer Oberfläche ausrungen aus an sich bekannten Spannbetonfertigteilen gestatteten Bewehrungskörpern und dem dieselbe umbestehende, sich in Fahrbahnlängsrichtung erstrek- gebenden, an Ort und Stelle eingebrachten Beton der kende Bewehrungseinlagen vorsieht, welche durch Fahrbahndecke ein ausgezeichneter Verbund zustande Verbindung an ihren Enden eine ununterbrochene kommt.

Bewehrung bilden. 25 Ein besonders guter Verbund ist auch wegen der

Bei der bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Beanspruchung der Fahrbahndecke durch die Einzel-Verbindung benachbarter Fertigteile durch Vermuf- lasten des Verkehrs erforderlich. Beispielsweise ist fung der aus den Enden der Fertigteile vorstehenden das Biegemoment einer 20 cm dicken Stahlbeton-Spannstäbe, platte, welche auf einem gut verdichteten Untergrund Um die beim nachträglichen Spannen auftretenden 30 aufliegt, am Rand einer kreisförmigen Lastfläche halb Druckkräfte von einem Fertigteil auf den anderen zu so groß wie in der Mitte dieser Lastfläche und 20 cm übertragen, kann über die zur Verbindung der Spann- neben der Lastfläche bereits gleich Null. Infolgestäbe dienende Muffe ein aus Stahl bestehender hohl- dessen muß die Biegezugeinlage auf eine Strecke von zylindrischer Stützkörper geschoben werden, der sich nur 20 cm durch Haftspannungen die Hälfte der Zugan den Stirnseiten der benachbarten Fertigteile, vor- 35 kraft erhalten, für welche sie dimensioniert ist. Bei nehmlich an den Verankerungskörpern der Spann- einer normalen Rundeiseneinlage oder bei einer Bestäbe, abstützt. wehrung aus Baustahlmatten reicht die Haftfestigkeit Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird nicht aus, um auf einem so kurzen Weg die Zugkraft beim Einbau der aus einzelnen Spannbetonfertigteilen einzubringen. Deshalb wird die Haftfestigkeit beiderzusammengesetzten, ununterbrochenen Bewehrung 40 seits eines Risses überwunden, sobald ein solcher aus und beim Eintragen von Vorspannkräften in diese irgendeinem Grund eingetreten ist. Erfahrungsgemäß Bewehrung so vorgegangen, daß bei der Herstellung erweitert sich ein solcher Riß im Verkehr und führt der Fertigteile in deren vornehmlich aus einem ein- letzten Endes zur Zerstörung der Fahrbahndecke, zigen Spannstab bestehende Bewehrung nur ein Teil, Zwischen der vorgespannten Bewehrungseinlage ζ. B. die Hälfte, der endgültigen Vorspannkraft ein- 45 und dem Ortbeton hingegen ist die Haftung so gut, getragen und an einem Ende des Fertigteiles normal daß sie auch bei Vorhandensein eines Risses im Ortverankert wird, während zur Verankerung am ent- beton nicht überwunden wird, wobei der Riß nicht gegengesetzten Ende eine Verankerungsmutter ver- durch den Beton des vorgespannten Bewehrungswendet wird, die beim Eintragen von drei Vierteln körpers hindurchgeht. Während bei einer normal beder vollen Spannkraft selbsttätig durchschert. 50 wehrten Fahrbahnplatte ein Riß zur Zerstörung führt, Die Vorspannung der eine ununterbrochene Be- ist er bei einer mit vorgespannten Bewehrungskörpern wehrung bildenden Spannbetonfertigteile wird dabei versehenen Fahrbahndecke ohne Bedeutung. Diese verhältnismäßig hoch gewählt und soll nach Beendi- Fahrbahndecke wird deshalb den Dauerbeanspruchungung des Schwindens und Kriechens des Betons gen des Verkehrs besser standhalten als die bisher 150 kg/cm² betragen. Nimmt man, was im allge- 55 üblichen Betonfahrbahndecken. meinen der Fall sein wird, an, daß die Bewehrungs- Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten körper in die Fahrbahndecke bei ungefähr der mitt- der durch dieselben erzielten Vorteile ergeben sich leren Jahrestemperatur einbetoniert werden, dann be- aus der nachstehenden Beschreibung eines in den beihalten sie bei dieser Temperatur ihre Spannung, und gefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeider Beton der Fahrbahn hat keine nennenswerte 60 spiels.

Spannung. Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf einen Fahrbahn-

Da die fugenlose Fahrbahndecke an ihren Enden, abschnitt mit den verlegten Spannbetonfertigteilen die gedanklich unendlich weit auseinanderhegen, fest- und

gehalten ist, führen sowohl die Bewehrungskörper als Fig. 2 einen Teilquerschnitt nach der Linie II-II

auch der Ortbeton gegenüber dem Boden keine Bewe- 65 der Fig. 1;

gungen aus. Es sei hier bemerkt, daß die Enden der Fig. 3 stellt in vergrößertem Maßstab ein Beispiel

Fahrbahndecke praktisch durch die Bauwerke ge- für das Zusammenfügen zweier benachbarter Bewehgeben sind, an welche sie anschließt. rungskörper dar.

Die einzelnen Bewehrungskörper 1 können fabrikmäßig im Betonwerk gefertigt und, da sie nur ein geringes Gewicht haben, auf große Entfernungen zum Versand gebracht werden. Sie werden so lang wie möglich hergestellt, wobei ihrer Länge nur dadurch eine Grenze gesetzt ist, daß sie zur Verlegestelle transportiert werden müssen. In der Regel wird ihre Länge deshalb 10 m nicht überschreiten. Die Bewehrungskörper können im Querschnitt rund oder viereckig mit abgefasten Kanten ausgebildet sein und enthalten hi ihrer Längsachse einen Vorspannstab 2.

Aus arbeitstechnischen Gründen wird bei der Herstellung der Bewehrungskörper zweckmäßig das Spannbettverfahren verwendet, wobei die Längsbeweglichkeit des Spannstabes für das nachträgliche Anspannen z. B. durch Bituminierung sichergestellt wird. Die Vorspannkraft wird auf der Anspannseite über eine Mutter 3 und einen glockenförmigen Verankerungskörper 4, der sich gegen den Beton des Bewehrungskörpers 1 abstützt, in den Vorspannstab 2 eingebracht. Das Spannglied wird im Betonwerk etwa mit der Hälfte seiner endgültigen Vorspannkraft angespannt, wobei das eine Ende mit einer Mutter 3 von normaler Tragkraft und das andere Ende mit einer Mutter 5 versehen wird, die bei etwa drei Viertel der vollen Spannkraft durchschert.

Die so vorbereiteten Bewehrungskörper 1 werden dann zur Verlegestelle transportiert und auf dem entspechend hergerichteten Planum in bestimmten Abständen voneinander verlegt. Dabei werden die beiden Verspannstäbe 2 benachbarter Fertigteile mit Hilfe einer Muffe 6 miteinander verbunden. Die glockenförmigen Verankerungskörper 4 werden gegeneinander mit Hilfe eines über die Muffe 6 geschobenen Stahlzylinders 7 abgestützt, dessen beide Enden entsprechend der Neigung des Bodenteiles der Verankerungskörper 4 abgeschrägt sind. Die Vorspannkraft wird in den Stahlzylinder 7 dadurch eingebracht, daß mit einer Spannpresse die am Ende des anzuschließenden Stabes angebrachte provisorische Mutter 5 durch das Aufbringen der vollen Spannkraft selbsttätig abgeschert wird. Dadurch wird der Kraftfluß von dem Beton bzw. dem Verankerungskörper des einen zu dem des anderen Bewehrungskörpers über den Stahlzylinder sichergestellt. Der Hohlraum innerhalb des Stahlzylinders 7 wird nachträglich durch eine darin vorgesehene Öffnung mit ZemenÜeim ausgefüllt.

In Querrichtung der Fahrbahnplatte können normale Spannglieder 8 längsbeweglich angeordnet sein, die unmittelbar oberhalb der Bewehrungskörper 1 verlaufen und gegen den erhärteten Beton angespannt sind.

Nach Fertigstellung einer solchen ununterbrochenen Kette von Bewehrungskörpern und Verlegen der Querbewehrung wird die Fahrbahnplatte in üblicher Weise auf große Abschnitte laufend betoniert. Dabei brauchen die Arbeitsabschnitte nicht mit den Stoßstellen der Bewehrungskröper zusammenfallen, sondern können ganz beliebig gewählt werden.

Neuerdings werden, insbesondere auch bei Autobahnen, in steigendem Maße sogenannte Schwarzdecken verlegt. Es handelt sich dabei um Fahrbahndecken mit Auflagen aus Asphalt mit geeigneten Zuschlagen oder um Asphaltbeton. Die erfindungsgemäß ausgebildeten und miteinander verbundenen Bewehrungskörper können mit gleichem Vorteil auch im Zusammenhang mit den erwähnten Schwarzdecken Verwendung finden. Unter Umständen kann es geboten sein, zur besseren Übertragung der Scherkräfte bei solchen Fahrbahndecken die Abstände der einzelnen Ketten von Bewehrungskörpern untereinander entsprechend zu verringern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Fahrbahndecke aus Beton oder anderen abbindefähigen Massen mit sich in Fahrbahnlängsrichtung erstreckenden Bewehrungseinlagen, da durch gekennzeichnet, daß die aus an sich bekannten Spannbetonfertigteilen (1) bestehenden Bewehrungseinlagen durch Verbindung an ihren Enden eine ununterbrochene Bewehrung bilden.

2. Fahrbahndecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung benachbarter Fertigteile (V) durch Vermuffung der aus den Enden der Fertigteile (1) vorstehenden Spannstäbe (2) erfolgt.

3. Fahrbahndecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über die zur Verbindung der Spannstäbe (2) dienende Muffe (6) ein aus Stahl bestehender hohlzylindrischer Stützkörper (7) geschoben ist, der sich an den Stirnseiten der benachbarten Fertigteile (1), vornehmlich an den Verankerungskörpern (4) der Spannstäbe (2), abstützt und die beim Spannen auftretenden Druckkräfte von einem Fertigteil auf den anderen überträgt.

4. Verfahren zum Einbau einer aus einzelnen Spannbetonfertigteilen zusammengesetzten ununterbrochenen Bewehrung und zum Eintragen der Vorspannkräfte in diese Bewehrung bei einer Fahrbahndecke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Fertigteile in deren vornehmlich aus einem einzigen Spannstab bestehende Bewehrung nur ein Teil, z. B. die Hälfte, der endgültigen Vorspannkraft eingetragen und an einem Ende des Fertigteils normal verankert wird, während zur Verankerung am entgegengesetzten Ende eine Verankerungsmutter verwendet wird, die beim Eintragen von drei Viertem der vollen Spannkraft sebsttätig durchschert.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 749 927;

deutsche Auslegeschrift V 7488 V/19 c (bekanntgemacht am 20.12.1956);

österreichische Patentschrift Nr. 164 330;
französische Patentschrift Nr. 1 033 005.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen