DE1162056B

DE1162056B - Vorgespannter Betonbauteil mit gewelltem Runddraht als Vorspannglied

Info

Publication number: DE1162056B
Application number: DEW18005A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Puengel
Original assignee: WESTFAELISCHE UNION AG
Current assignee: WESTFAELISCHE UNION AG
Priority date: 1955-12-07
Filing date: 1955-12-07
Publication date: 1964-01-30

Description

Vorgespannter Betonbauteil mit gewelltem Runddraht als Vorspannglied Zur Erhöhung des Gleitwiderstandes von Stahldraht im vorgespannten Beton hat man schon Draht verwendet, der gewellt war, so daß hierdurch eine gute Verbindung mit dem Beton und vor allem an den Enden des jeweiligen Bauteiles, z. B. eines Balkens, einer Platte, oder eines Hochdruckrohres, eine geringe Übertragungslänge erzielt wird.
Durch die Wellen ist es möglich, die übertragungslänge des vorgespannten Drahtes zwischen 100 und 200 mm zu halten, während sie bei Litzen bei etwa 300 bis 400 mm und bei glatten Drähten bei etwa 700 bis 1000 mm liegt. Die Übertragungslänge ist dabei um so kleiner, je höher die Wellen des Drahtes sind.
Eingehende Versuche haben nun ergeben, daß beim Spannen eine bleibende Verformung des Drahtes, d. h. eine bleibende Abnahme der Wellenhöhe, und nach Wegnahme der Spannvorrichtung eine elastische Rückfederung der Wellen eintritt, die zu einer Druckkraft auf den umgebenden Beton führt. Diese Druckkräfte können nun bei Überschreitung einer gewissen Wellenhöhe so stark sein, daß an den Endflächen der Bauteile eine schwache Anrißbildung im Beton eintritt, die meist radial von der Stahleinlage ihren Ausgang nimmt.
Diese an den Enden der Bauteile auftretende Federdruckkraft könnte zwar in bekannter Weise, wie es auch bei Litzen vorgenommen wird, durch Umwickeln des Drahtbündels mit weichen Drähten abgefangen werden. Auf die übrige Länge des Bauteiles üben dagegen die Rückfederkräfte namentlich bei dünnen Platten insofern einen nicht erwünschten Einfluß aus, als leicht Anrisse oder sogar Absprengungen auftreten können.
Für ein vorgespanntes Betonteil, insbesondere für Balken, Platten oder Rohre, ist erfindungsgemäß die Wellenhöhe h des Drahtes nicht größer als 40% der Drahtdicke; es unterschreitet die Wellenhöhe im vorgespannten Zustand des Drahtes 0,4 mm nicht, und es überschreitet die Wellenlänge l das Zehnfache der Drahtdicke nicht. Vorteilhaft ist es, die Wellenlänge (Wellental bis Wellental bzw. Wellenberg bis Wellenberg) das Fünffache der Drahtdicke nicht überschreiten zu lassen. In der Abbildung sind Wellenhöhe h und Wellenlänge l des Drahtes eingezeichnet.
So ergab sich z. B. bei 3,5 mm dicken Drähten eine einwandfreie Verwendung der Stahleinlage, wenn die Wellenhöhe 1,2 bis 1,3 mm betrug. Bei einem solchen Draht mit 160/180 kg/mm2 Zugfestigkeit ergab sich beim Vorspannen mit 100 kg/mm2 eine Wellenhöhe von 0,8 bis 1,0 mm, wobei die übertragungslänge zwischen 150 und 200 mm lag. Bei einer Ausgangswellenhöhe von 1 mm ging beim Spannen die Wellenhöhe auf 0,7 bis 0,8 mm zurück; eine Verringerung der Übertragungslänge war nicht festzustellen.
Die Untersuchungsergebnisse an einem 3,5 mm dicken Draht mit einer Zugfestigkeit von 184 kg/mm2 und einer Wellenhöhe von 0,9 mm sind aus dem Diagramm zu entnehmen. Es tritt bereits bei einer Vorbelastung von etwa 35 kg/mm2 eine Verringerung der Wellenhöhe von 0,9 auf 0,8 mm ein. Wird der gewellte Draht nun wieder entlastet, so nimmt er seine alte Wellenhöhe von 0,9 mm wieder an. Diese Verhältnisse liegen vor bis zu einer Belastung (Vorspannung) von etwa 100 kg/mm2. Bei höheren Belastungen, z. B. bei 140 kg/mm2, tritt neben der oben aufgeführten rein elastischen Verformung noch eine plastische Verformung ein, so daß in diesem Falle die Wellenhöhe unter Vorspannung 0,51 mm, nach Entlastung 0,61 mm beträgt. Wie es in der Praxis der Fall ist, wird der Draht zunächst auf 100 bis 120 kg/mm2 vorgespannt und dann im Beton unter Vorspannung vergossen. Diese Vorspannung bleibt bestehen, bis der Beton abgebunden ist. Nach dem Abbinden wird die Belastung von dem Draht genommen. Dies hat zur Folge, daß der Draht in die Wellenlage des entspannten Drahtes zurückfedern will, z. B. bei 100 kg/mm2 Vorspannung von 0,8 auf 0,9 mm oder bei 120 kg/mm2 von 0,7 bis auf 0,8 mm. Da er hieran durch den erhärteten Beton gehindert wird, übt er also eine zusätzlich zum Leibungsdruck wirkende Federkraft (Druckkraft) gegen den umgebenden Beton aus, wodurch die Haftfestigkeit verbessert wird. Diese Federkraft wird - wie eingehende Versuche ergaben-durch Vergrößerung der Wellenhöhe verstärkt. Überschreitet die Federkraft bei zu großer Wellenhöhe die für die jeweilige Dicke der Betonschicht zulässige Größe, so tritt die Gefahr der Rißbildung ein.
Die gleichen Verhältnisse ergaben sich bei Drähten anderer Durchmesser. So wiesen 2,0 mm dicke Drähte geringe Übertragungslänge und gute Haftung bei einer Wellenhöhe von 0,8 mm auf, und bei 4 mm dicken Drähten waren Wellenhöhen von 1,6 mm ausreichend.
Durch die Erfindung wird die Rißbildung mit Sicherheit vermieden. Die angegebene Wellenhöhe im Verhältnis zur Drahtdicke hat Gültigkeit unabhängig von der Wärmebehandlung des Drahtes.
Die Erfindung unterscheidet sich wesentlich von einem bekannten Vorschlag (französische Patentschrift 900 581), bei dem ein Stahldraht für vorgespannten Beton benutzt wird, dessen Wellenhöhe 30 bis 40% des Durchmessers nicht überschreitet. Diese Form der Wellung, die nur aus den Zeichnungen der genannten Patentschrift ersichtlich ist, steht mit der dort behandelten Aufgabe in Verbindung, den Dehnwert des Stahles im elastischen Bereich zu vergrößern. Entsprechend dieser Aufgabenstellung ist der Welldraht mit einer Endverankerung und mit einem plastischen Überzug versehen. Bei der Erfindung handelt es sich dagegen um die Anwendung eines gewellten Spanndrahtes bei Betonbauteilen mit sofortigem Verbund ohne Endverankerung und um die Aufgabe, durch eine bestimmte Form des Spanndrahtes Spannungsrisse oder gar Absprengungen infolge elastischer Rückfederung der Wellen des Drahtes zu vermeiden.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorgespannter Betonbauteil, insbesondere Balken, Platte oder Rohr. der unter sofortigem Verbund mit einem auf seiner ganzen Länge gewellten Runddraht als Vorspanngiied ohne Endverankerung im Spannbett hergestellt ist, wobei der Stahldraht eine Zugfestigkeit von mehr als 160 kg," mm= aufweist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Wellenhöhe (h) des Drahtes vor dem Vorspannen nicht größer als =10°.!o der Drahtdicke ist, daß die Wellenhöhe im vorgespannten Zustand des Drahtes 0,4 mm nicht unterschreitet und daß die Wellenlänge (i7 das Zehnfache der Drahtdicke nicht überschreitet. z. Betonbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des Drahtes das Fünffache der Drahtdicke nicht überschreitet. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 235 529, 285 406; französische Patentschriften Nr. 887 116, 900581.