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Verfahren zum Vorspannen eines Verbundtragwerkes, insbesondere für
Brücken und Hochstraßen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorspannen eines
Verbundtragwerkes, insbesondere für Brücken und Hochstraßen, bei dem die Platte
des Verbundtragwerkes zunächst beweglich gegenüber den Stahlträgern gelagert und
erst nach dem Vorspannen, währenddessen sie gegen mit den Stahlträgem verbundene
Widerlager abgestützt wird, mit den Stahlträgern schubfest verbunden wird.
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Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird die beweglich gelagerte
Betondruckplatte mit Seilen od. dgl. vorgespannt, die wieder abgebaut werden, nachdem
die Platte mit den. Stahlträgem gekoppelt worden ist. Bei einem nach diesem Verfahren
vorgespannten Verbundtragwerk wird die eingebrachte Vorspannung nach dem Entfernen
der Spannmittel durch den Einfluß des Schwindens und Kriechens wieder weitgehend
aufgehoben. Dies wird bei einem anderen bekannten Verfahren dadurch vermieden daß
die Betonplatte, wenn sie mit den Stahlträgern verbunden worden ist, im Bereich
negativer Stützenmomente einer zusätzlichen Druckvorspannung unterworfen wird. Hierzu
werden in der Betonplatte Spannglieder angeordnet, die beispielsweise mit Pressen
gespannt werden. Bei diesem Verfahren werden in jedem Fall besondere Spannmittel,
beispielsweise hydraulische Pressen, benötigt.
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Dasselbe ist der Fall bei einem als Durchlaufträger ausgebildeten
Verbundtragwerk, dessen Betonplatte ebenfalls erst nach dem Vorspannen in Verbund
mit dem Stahlträger gebracht wird. Die Platte ist zunächst an den Trägerenden und
über der mittleren Stütze durch Dübel mit dem Stahlträger verbunden. In den beiden
Feldern ist die Betonplatte unterbrochen. In die Lücken werden Pressen zum Erzeugen
der Normalkraft eingesetzt. Hierbei resultiert über der mittleren Stütze aus dem
eingebrachten Moment ein statisch unbestimmtes Moment, welches dem Eigengewichtsmoment
an dieser Stelle entgegenwirkt, aber durch Stützenhebung rückgängig gemacht werden
kann. Diese stellt also eine durch die Mittelstütze des Durchlaufträgers bedingte
zusätzliche Maßnahme dar, die neben der Erzeugung der Normalkräfte mittels der eingesetzten
Pressen angewendet wird.
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Mit der Erfindung wird bezweckt, bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art den Aufwand für besondere Spannmittel zu vermeiden. Das wird dadurch
erreicht, daß die Platte durch Stützenhebungen oder -senkungen vorgespannt und dabei
gegen als Widerlager dienende Plattenstreifen abgestützt wird.
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Es ist an sich bekannt, Druckvorspannungen durch Heben und/oder
Senken von Stützen in die bereits mit den Stahlträgern verdübelte Platte einzubringen.
Das ist aber mit dem Nachteil verbunden, daß entsprechend dem durch die Stützenbewegung
erzeugten Momentenverlauf an gewissen Stellen das Moment zu Null wird, so daß dort
und in den anschließenden Bereichen keine oder nur eine unzulängliche Vorspannung
der mit den Stahlträgern verdübelten Betonplatten erzielt wird, was Anlaß zu Rißbildungen
gibt. Außerdem haben die im allgemeinen geraden Momentenzustandslinien an gewissen
Stellen Spitzen, so daß dort der Beton unter Umständen unzulässig hohe Druckspannungen
erhält.
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Bei einem Verbundtragwerk nach der Erfindung kann die Platte aus Ortbeton
oder aus Betonfertigbauteilplattenabschnitten bestehen. Werden diese zum Bilden
der Platte verwendet, so ist es vorteilhaft, wenigstens zwei Betonfertigbauteilplattenabschnitte,
zwischen denen der leicht beweglich gelagerte Teil der Platte angeordnet wird, mit
den Stahlträgem zu verbinden. Die beiden Plattenabschnitte können statt aus Stahlbeton
aus Stahl bestehen. Die Fugen zwischen den Platten, die an den einander zugekehrten
Stoßflächen zweckmäßig Verzahnungen aufweisen> werden mit einem druckfesten Material,
z. B. Beton, ausgefüllt. Dies kann unter Umständen in verschiedenen Verfahrensstufen,
zunächst in gewissen Teilbereichen der Fugen beginnend, erfolgen.
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Die als Widerlager dienenden Abschnitte der Ortbetonplatte bzw. der
Betonfertigbauteilplatten können mit den Stahlträgem elastisch verbunden sein. In
jedem Fall ist die Druckvorspannung auf derganzen Länge des Tragwerks zwischen den
an den
Stahlträgem befestigten, als Widerlager dienenden Plattenstreifen
im weie#ntlichen-gleichmäßig, obwohl der durch die Stützenbewegung in den
Stahlträgem erzeugte Momentenverlauf nicht gleichmäßig ist. Hierdurch vermeidet
man sowohl eine Rißbildung an den Enden als auch eine gegebenenfalls unzulässige
Druckbeanspruchu,nä',des Betons. Wird. der zunächst leicht beweglich gelagerte Teil
der Platte in mehrere in PlattenlängsricUtuiig mit Abstand -hintereinander angeordnete
AbscÜii#it'e- unterteilt, so können die Fugen zwischen den Plattenabschnitten vor
dem Vorspannen zunächst nur teilweise mit einem erhärtenden Füllmittel ausgefüllt
werden. Das weitere Ausfüllen der Fugen erfolgt erst dann, wenn eine gewisse Druckvorspannung
erreicht ist. Das Verfahren, die Fugen zwischen den Plattenabschnitten eines Verbundtragwerkes
abschnittweise mit erhärtendem Material ausziifüllen##-Igf nicht nur anwendbar,
wenn die Druckvorspannung durch Heben und/oder Ab-
senken von Stützen erfolgt,
sondern z. B. auch dann, wenn die Druckvorspannung mit Spann-seilen oder Pressen
herbeigeführt wird. Auch ist das zunächst noch nicht vollständige Ausfüllen der
Fugen zwischen je zwei Platterunter Umständen dann vorteilhaft, wenn die
Plattenabschnitte schon vor det Druckvorspannung mit der -Tragkonstruktion verdübelt
worden sind. Die Druckv ärspannung kann dannebenfalls auf beliebig6Weise bewirkt
werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche In. der
Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt F
i g. 1 einen Teil-eines Stahlträgers in Seitenansieht mit auf diesem ruhenden
Betonfertigbauteilplattenabschnitten, F i g. 2, einen Verbundträger mit untenliegenden
Betonplattenabschnitten in Seitenansicht, F i g. 3 einen Querschnitt durch
diesen Träger, F i g. 4 den Schnitt in der Ebene IV-IV der F i
g. 3
und F i g. 5 einen Querschnitt durch die einander zugekehrten
Teile zweier Betonfertigbauteilplattenabschnitte.
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Gemäß F ig. 1 kann die leichte Beweglichkeit der Platte gegenüber
den Stahlträgem auf verschiedene Weise erreicht werden. Beispielsweise sind Plattenabschnitte
2 auf den Stahlträgem 1 mit Stablköpfen 3
abgestützt, welche an der
Unterseite der Platten-:abschnitte 2 befestigt sind. Es ist aber auch möglich, daß
die Plattenabschnitte 2 mit Gummiklötzen 4 auf den Stahlträgem 1 ruhen. Die
Gummiklötze bieten einer Schubverformung nur einen geringen Widerstand. Sie können,
wie die mit 5 bezeichnete Ausführung zeigt, hohl ausgebildet sein. Weiter
kann zwischen die Plattenabschnitte 2 und die Stahlträger 1
in an sich bekannter
Weise eine Schmiermittelschicht 6 eingefügt werden. Diese besteht beispielsweise
aus einem Kunstharzmörtel mit Kleberzusatz. Ein solcher Mörtel bietet anfänglich
einen sehr geringen Reibungswiderstand, bildet aber nach dem Aushärten ein Verbundmittel.
Die Plattenabschnitte 2 können aber auch in - an sich ebenfalls bekannter
Weise mit Wälzkörpern 7 in Gestalt von Stahlwalzen auf den Trägem gelagert
werden. Statt der Walzen kann man auch Pendel 8, verwenden.
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Um eine leichte Böweglichkeit der Stahlbetonplatte bzw. Stahlbetonplattenabschnitte
gegenüber den Stahlträgem zu erzielen, kann man sie auch unterhalb der Stahlträger'
anordnen, so daß sie' infolge der Schwerkraft das Bestreben haben, sich von den
Stahlträgem zu lösen. F i g. 2, 3 und 4 zeigen eine solche Ausführung.
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Nach F i g. 2 sind auf der Unterseite eines Stahlträgers
9, der auf drei Stützen 10.#l1 und 12 aufliegt, Betonfertigbauteilplattenabschnitte
13 nebeneinander angeordnet, die beiderseits gegen die Widerlager bildende
Betonfertigbauteilplattenabschnitte 14 abgestützt sind, welche an den Enden des
Trägers befestigt sind. Durch Absenken der an dem einen Ende des Trägers befindlichen
Stätze 12 -werden die zunächst mit dem Stahlträger 9 noch nicht verdübelten
Betonfertigbauteilplattenabschnitte-13 einer Druckvorspannung unterworfen. Die Plattenabschnitte
sind, wie Fig.3 zeigt, an zwei Stahlträgem9 mit Bolzen15 aufgehängt, die beiderseits
der Stege der S#ahltr - äger durch Bohrungm..an - deren Unterflansehen
sowie durch Aussparungen in den Platten hindurchgesteckt sind. F i g. 4 zeigt
in größerem Maßstab die Anordnung eines solchen Bolzens. Der Kopf 16 des
Bolzens liegt auf dem Unterflansch 17 des Stahlträgers 9 auf. Eine
auf sein unteres Ende geschraubte Mutter 18 trägt über eine Auflagerplatte
das Betonfertigbauteilplattenabschnitt 13. Mit strichpunktierten Linien
- zur Verdeutlichung übertrieben - ist veranschaulicht, daß eine Verschiebung
des Plattenabschnitts" entsprechend der Druckvorspannung durch Schrägstellung der
Bolzen 15 möglich ist. Zu diesem Zweck müssen die sie aufnehmenden Bohrungen
20 in dem Unterflansch 17 sowie die Aussparungen 19 in den Plattenabschnitten
ein entsprechendes Spiel aufweisen.
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F i g. 4 läßt erkennen, daß zwischen der Oberseite der aufgehängten
Plattenabschnitte und den Unterflanschen der Stahlträger zunächst noch ein gewisses
Spiel vorhanden ist. Ferner zeigt F i g. 4 ein an dem Unterflansch
17 befestigter, als Widerlager dienender Betonfertigbauteilplattenabschnitt
14, an dem der anschließende Plattenabschnitt über eine Betonfugenfüllschicht 21
abgestützt ist. Diese hängende Anordnung kann selbstverständlich auch für eine durchgehende
Ortbetonplatte angewendet werden.
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Sofern die geschilderten Maßnahmen noch nicht ausreichen, um den Reibungswiderstand
gegen die mit der Druckvorspannung verbundene Verschiebung der Betonplatte bzw.
Betonplattenabschnitte gegenüber den Stahlträgem genügend herabzusetzen, kann man
dies dadurch erreichen, daß die einzelnen Bauteile oder das ganze Tragwerk Erschütterungen
oder Stößen ausgesetzt wird.
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Die Verdübelung der Betonplatte bzw. Betonplattenabschnitte mit den
Stahlträgem kann nach Herstellung der Druckvorspannung in irgendeiner bekannten
Weise bewirkt werden. Wenn dies beispielsweise mit Rechteckdübeln, Schlaufen, Aufschweißbolzen
doer HV-Schrauben geschehen soll, wird man zweckmäßig die Betonplattenabschnitte
mit Aussparungen versehen, in welche die an den Stahlträgem befestigten Verbundmittel
hereinragen. Nach Herstellung der Druckvorspannung und nach Beendigung des Schwindens
und Kriechens des Betons wird man die Aussparungen mit einem erhärtenden Material
ausfüllen, das die Verbundmittel umschließt, so daß die schubfeste Verbindung zwischen
den Betonplattenabschnitten und den Stahlträgem hergestellt ist. Wenn der Verbund
mit Mörteln oder Klebern hergestellt werden soll, können diese Verbindungsmittel
in
die Fugen zwischen -den Beton-und den Stahlträgern nachträglich eingebracht _ Es
ist auch werden. möglich, daß die Druckvorspannung nicht durch einmaliges Absenken
oder Heben von 'Stützen herbeigeführt wird. Vielmehr kann dies auch in mehreren
Arbeitsstufen nacheinander erfolgen. Pie Stützen werden also beispielsweise zunächst
nur um einen Teil der Absenkstrecke bewegt; vor dem weiteren Absenken wird dann
abgewartet, bis das durch die Teilvorspannung eingeleitete Kriechen des Betons abgeschlossen
ist. Durch die in verschiedenen Arbeitsschritten nacheinander vollzogene Stützenbewegung
können die Kriechverluste völlig ausgeglichen werden.
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Von besonderer Bedeutung kann dies sein, wenn die Querfugen zwischen
Betonfertigbauteilplattenabschnitten nur schrittweise mit Beton ausgefüllt werden.
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F i g. 5 zeigt einen Querschnitt durch die einander zugekehrten
Teile zweier Betonfertigbauteilplattenabschnitte 22 und 23, deren einander
zugekehrte Stoßflächen Verzahnungen 24 aufweisen. Die zwischen den Platten vorhandene
Fuge wird beispielsweise nur im Bereich der unteren Hälfte der Plattenhöhe mit Beton
ausgefüllt, der mit 25 bezeichnet ist. Nach dem Erhärten dieses Betons werden
die Plattenabschnitte gegeneinandergepreßt, so daß in deren unteren Hälften eine
beträchtliche Druckspannung entsteht. Die Druckkraft wird nämlich wegen der unvollständigen
Ausfüllung der Fuge nur in einer entsprechend kleinen Fläche übertragen. Erst wenn
die Druckspannung einen vorher bestimmten Wert erreicht-hat, wird die obere Hälfte
der Fuge mit Beton ausgefüllt. Durch weiteres Gegeneinanderpressen der Plattenabschnitte
kann dann auch ün oberen Bereich der Plattenabschnitte eine Druckvorspannung hervorgerufen
werden, wobei zugleich die Spannung im unteren Bereich noch erhöht wird. Man hat
es in der Hand, die Ausfüllung der Fugen beliebig abzustufen und so irgendeinen
gewünschten Verlauf der Druckvorspannung über die Plattenhöhe zu erzielen.
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Diese Art der in Stufen erfolgenden Ausfüllung der Querfugen zwischen
Betonfertigbauteilplattenabschnitten bietet ferner die Möglichkeit, zu gewährleisten,
daß durch Stützenbewegung die erforderliche Druckvorspannung quer über die ganze
Breite der Platte verwirklicht wird. An sich ist nämlich die durch Heben und/oder
Senken von Stützen hervorgerufene Vorspannung in der Platte beschränkt auf die Bereiche
der mitwirkenden Plattenbreite. Man kann aber eine gleichmäßige Verteilung der Druckvorspannung
in Querrichtung dadurch erreichen, daß man die Fuge zwischen je zwei Plattenabschnitten
beispielsweise zunächst nur teilweise, und zwar in dem Bereich mit Beton ausfüllt,
der zwischen den beiderseitigen Stahlträgern außerhalb der Bereiche der mitwirkenden
Plattenbreite liegt. Wenn dann nach dem Erhärten dieses Betons die Plattenabschnitte
gegeneinandergepreßt werden, wird erreicht, daß zunächst einmal in diesem sonst
der Druckvorspannung nicht zugänglichen Bereich die erforderliche Vorspannung erzielt
wird. Danach kann man schrittweise durch Nachfüllen der Fuge in den übrigen Bereichen
und durch in Stufen erfolgendes Anpressen der Platten über den gesamten Plattenquerschnitt
eine gleichmäßige Druckvorspannung erzielen. Die Erfindung ist vor allem anwendbar
zum Vorspannen von Fahrbahnen in Verbundbauweise für Brücken oder Hochstraßen. Doch
kommt eine Anwendung der Erfindung auch bei allen sonstigen Verbundtragwerken, z.
B. für Gebäudedecken, in Betracht.