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Spannbetonteile, insbesondere Spannbeton-Fahrbahnplatten Die Erfindung
betrifft Spannbetonbauteile, insbesondere Spannbeton-Fahrbahnplatten, die an Ort
und Stelle in beliebig langem Spannbett hergestellt und stufenweise vorgespannt
sind und an benachbarten Seiten Metallplatten mit öffnungen zum Durchführen von
Spanngliedern aufweisen.
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Es ist bereits bekannt, Fahrbahnplatten in einem durchgehenden Spannbett
herzustellen, bei dem die Spannbett-Endverankerungen einen beliebig großen Abstand
haben und bei dem Zwischenwiderlager für gewisse Differenzkräfte eingerichtet sind.
Die Vorspannung wird dabei durch Haft- oder Scherverbund auf den Beton übertragen,
und zur Einleitung der Vorspannung werden an den End- oder Zwischenwiderlagern in
einem von Beton frei gelassenen Bereich die Spannglieder durchschnitten. Dabei soll
schon während des Abbindens des Betons eine Teilvorspannung dadurch erzeugt werden,
daß zunächst nur einige der Spannglieder durchschnitten werden, wobei ein Teil der
frei werdenden Vorspannkraft Druckspannungen in der Fahrbahnplatte erzeugt und ein
anderer' Teil eine Spannungserhöhung in den noch nicht durchschnittenen Spanngliedern
bis zur Fließgrenze des Spannstahls bewirkt.
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Ein Nachteil ist es hierbei, daß zwischen den einzelnen Fahrbahnplatten
große Fugenabschnitte erforderlich sind, weil die Dehnstrecke der in den Fugen durchlaufenden
und in den Stirnseiten der Fahrbahnplatten verankerten Spannglieder lang genug sein
muß, um die Dehnungen infolge Plattenverkürzung durch die Vorspannung bis zum Trennen
des letzten Spanngliedes aufzunehmen. Diese Fugenabschnitte müssen beim Herstellen
der Fahrbahnplatte übersprungen werden, was den kontinuierlichen Detoniervorgang
stört. Ferner müssen diese Stellen in besonderen Arbeitsgängen mit Beton verfüllt
und die Konstruktionen zum Schutz der Seitenflächen und zur Abdeckung der Bewegungsfugen
(die Fugenkonstruktionen) eingebaut werden. Dabei ist es schwierig, auch die Fugenbereiche
unter Vorspannung zu setzen, außerdem gibt es unliebsame Arbeitsfugen. Darüber hinaus
ist es ein wesentlicher Nachteil, daß bei einer Verankerung der Spannglieder in
den Stirnseiten der Fahrbahnplatten lediglich durch Haft- und Scherverbund mit dem
Aufbringen einer Teilvorspannung so lange gewartet werden muß, bis eine ausreichende
Verbundwirkung vorhanden ist. Sobald Temperaturbewegungen und Schwindverkürzungen
eine frühere übertragung von Vorspannkräften auf den Beton erforderlich machen,
müssen die Vorspannkräfte an den Stirnseiten mittels Verankerungen, wie sie bei
Spanngliedern mit nachträglichem Verbund Anwendung finden, auf eine größere Betonfläche
übertragen werden.
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Des weiteren ist es bei der Herstellung von Spannbeton-Fahrbahnplatten
mit unmittelbarem Verbund zwischen Stahl Lind Beton bekannt, die gespannten Bewehrungen
während des Einbringens und Erhärtens des Betons vorübergehend im Abstand
je einer Plattenlänge an Zwischenankern zu halten und diese Anker schrittweise
zu lösen, um die Vorspannkraft stufenweise in den erhärtenden Beton entsprechend
dessen jeweils erreichter Druckfestigkeit einzuleiten. Dabei wird zunächst der Betonkörper
durch die, Zwischenanker und erst nach Erreichen seiner endgültigen Festigkeit durch
den Verbund mit den Spannbewehrungen unter Druck gesetzt. Das stufenweise Lösen
der Anker geschieht durch schrittweises Trennen von Verankerungsdrähten, mit denen
die Anker an einer ortsfesten Betonschwelle gehalten sind, oder gegebenenfalls auch
durch Lösen von Verschraubungen, mit denen die Anker abgestützt sind. Nach vollem
Aufbringen der Vorspannkraft können die Zwischenanker, Stirnschalungen und zugehörigen
Teile entfernt werden.
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Bei diesem Vorgang ist zwar wegen der Zwischenanker das Aufbringen
einer Teilvorspannung schon in einem verhältnismäßig frühen Stadium der Betonerhärtung
möglich, aber es sind wiederum erheblich breite Fugen mit all ihren Nachteilen erforderlich.
Dies liegt daran, daß Platz zum Unterbringen der Zwischenankerkonstruktion vorgesehen
sein muß und daß außerdem die Verankerungsdrähte der Anker - analog den durchgehenden
Spannbewehrungen bei den eingangs besprochenen Fahrbahnplatten - lang genug
bemessen sein müssen, damit die beim Durchschneiden von Drähten frei werdende Vorspannkraft,
die mehr oder weniger stark von den Restdrähten
aufgenommen wird,
nicht diese Restdrähte durch überbeanspruchung zu Bruch gehen läßt. Davon abgesehen,
ist die Tatsache, daß keine durchgehenden Spannbewehrungen verwendet werden können,
ein grundsätzlicher Nachteil, der im Ergebnis zu einem wesentlich erhöhten Aufwand
für die Herstellung der Fahrbahnplatten führt.
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Mit der Erfindung sollen die erwähnten Einschränkungen und Nachteile
vermieden werden. Die ihr zua grunde liegende Aufgabe besteht darin, die mit Metallplatten
versehenen benachbarten Seitenflächen der einzelnen Bauteile so nahe aneinanderzurücken,
daß der verbleibende Fugenspalt den Betoniervorgang nicht unterbricht, 'und trotzdem
die Möglichkeit zu schaffen, von den Fugen aus unter Trennen von Spanngliedern die
Bauteile stufenweise in optimaler Weise vorzuspannen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an den
Metallplatten in die Spannbetonbauteile hineinragende Laschen angeordnet sind, an
denen sich für die Spannglieder Verankerungsvorrichtungen befinden, zwischen denen
die Spannglieder innerhalb des weiteren Bereichs der Fugen einen an sich bekannten
bituminösen überzug .od. dgl.. aufweisen, um die Spannbetonteile von den zwischen
den Spannbetonbauteilen vorhandenen Fugen aus unter an sich bekanntem Trennen der
Spannglieder vorzuspannen. Zweckmäßig stützen sich dabei die Metallplatten gegen
Widerlagerplatten, die in eine im Unterbau befindliche Schwelle wieder herausziehbar
eingelassen sind.
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Der Vorschlag gemäß der Erfindung macht es möglich, die für das Aufbringen
der Teilvorspannung benötigte »freie Dehnstrecke«, d. h. die Dehnstrecke
der Spannglieder im Fugenbereich, von der tatsächlichen Fugenweite unabhängig einzurichten.
Damit kann die Fugenweite so eng gewählt werden, daß der Betoniervorgang nicht unterbrochen
werden muß, und bei am Ort verbleibenden Bauteilen entstehen keine nachträglich
zu betonierenden Zwischenräume. Weiterhin ist aber auch durch die Verbindung der
Spannglieder mit den seitlichen Metallplatten die Möglichkeit gegeben, eine Teilvorspannung
zunächst über die Metallplatten in den Betonkörper einzuleiten, so daß in einem
frühen Stadium der Betonerhärtung der unmittelbare Verbund zwischen den Spanngliedern
und dem Beton noch nicht in Anspruch genommen zu werden braucht. Die Metallplatten
können dabei Teile der z. B. bei Fahrbahnplatten ohnehin erforderlichen Fugenkonstruktion
sein, wodurch besondere druckverteilende Verankerungen erspart werden und dar-über
hinaus der nachträgliche Einbau dieser Konstruktionsteile entfällt.
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Das Gelingen der erfindungsgemäßen Lösung wird besonders vorteilhaft
durch ein neuartiges Verfahren unterstützt, das sich dadurch kennzeichnet, daß die
Spannglieder in den Fugen nacheinander durchschnitten werden und die jeweils noch
verbleibenden Spannglieder in dem einer freien Dehnlänge entsprechenden Bereich
nicht über die Fließgrenze beansprucht werden, sich aber vorzugsweise im Fließbereich
befinden. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die noch nicht durchschnittenen
Spannglieder über die tatsächlich vorhandene Streckgrenze hinaus beansprucht werden
und eine sogenannte »Gleichmaßdehnung« erfahren, d. h., daß sie sich im Fließbereich
ohne wesentlichen Spannungszuwachs dehnen. Dies stellt sicher, daß sich die durch
das Durchschneiden von Spanngliedern frei werdende Vorspannkraft praktisch vollständig
auf den Beton auswirkt und nicht von den Restgliedem aufgenommen wird, und dies
gewährleistet im übrigen auch, daß die aufgebrachte Teilvorspannung nicht durch
zusätzliche Plattenverkürzung, z. B. infolge Temperatureinflüssen, reduziert wird.
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Im folgenden werden weitere Merkmale und Vorteile bei Ausführungsbeispielen
der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1
im Schnitt einen Fugenbereich mit den benachbarten Seitenflächen der Spannbetonbauteile
vor dem Betonieren, F i g. 2 eine bei F i g. 1 alternativ verwendbare
Metallplatte mit einer kurzen Lasche und einer einfachen Verankerung, F i
g. 3 im Grundriß zu F i g. 1 einen Ausschnitt aus dem Fugenbereich
der benachbarten Spannbetonbauteile mit zwei Spanngliedgruppen, F i g. 4
eine abgewandelte Ausführungsforin der Erfindung in der Darstellung entsprechend
F i g. 1.
Wie sich aus F i g. 1 und 3 ergibt, sind an den Metallplatten
1 Laschen 2 bzw. 3 befestigt, an denen durch geeignete Verankerungsvorrichtungen
4 und 5
die Spannglieder 6 festgehalten werden. Die Verankerungsvorrichtung
4 an der langen Lasche 2 ist in einem größeren Abstand von ihrer zugeordneten Metallplatte
angeordnet als die Verankerungsvorrichtung 5 an der kurzen Lasche
3. Die Metallplatten 1
stützen sich gegen Widerlagerplatten
9 ab, die so in einer unter den Fugen befindlichen Schwelle 10 eingelassen
sind, daß sie nach Fertigstellung der Bauteile wieder gezogen werden können. Die
Spannglieder 6
sind durch öffnungen in den Metallplatten 1 und zwischen
den Widerlagerplatten 9 hindurchgeführt.
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Nachdem die Spannglieder 6 an zeichnerisch nicht dargestellten
Spanneinrichtungen gespannt worden sind, werden sie mit den Verankerungsvorrichtungen
4 bzw. 5 so an den Laschen 2 und 3 befestigt, daß die Spannkraft zunächst
noch in den durch Strichlinierung besonders gekennzeichneten Bereich 11 zwischen
den Verankerungsvorrichtungen 4 und 5,
nämlich in der freien Dehnstrecke,
im Spannglied 6
vorhanden ist. Nach der Herstellung der Betonkörper wird die
Vorspannung stufenweise aufgebracht, indem die Spannglieder in der freien Dehnlänge
nach und nach durchschnitten werden. Dabei wird die Vorspannkraft über die bisher
spannungslosen Laschen 2 und 3 bis zu den Metallplatten 1 geleitet,
um ,sich dort auf den Beton abzusetzen. Dies führt zu einer elastischen Verlängerung
der nun die Spannkraft übernehmenden Laschen 2 und 3, wobei die Laschen nicht
unbedingt für die volle Spannkraft bemessen zu sein brauchen, weil sich ein Teil
der Vorspannkraft schon an den Verankerungsstellen auf den Beton absetzen wird.
Durch eine geeignete Umhüllung der Teile im Bereich der Dehnstrecke wird dabei ein
Verbund mit dem Bauwerkbeton verhindert und somit sichergestellt, daß sich die Laschen
tatsächlich verlängern und die Vorspannkraft auf die Metallplatten 1 übertragen
können und daß die Spannglieder in diesem Bereich ihre freie Beweglichkeit behalten
und auch später gegen Rosten geschützt sind.
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Die Einleitung der Vorspannkräfte in die Endwiderlager kann ebenfalls
mit Hilfe der angegebenen Ausbildung der Ränder der vorzuspannenden Bauteile erfolgen.
Die Schwelle 10 muß dann so ausgebildet
sein, daß sie als
Endwiderlager die volle Vorspannkraft aufnehmen kann.
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Das Spannen der Spannglieder (Vorspannen) erfolgt auf der Seite mit
den kurzen Laschen 3. Nachdem die Verankerungsvorrichtungen 4 oder
5 angebracht sind, setzt sich die Vorspannkraft über die kurzen Laschen
3 unmittelbar auf die Widerlagerplatte 9 und von da über Biegung auf
den Endwiderlagerkörper ab. Um keine freie Knicklänge zu erhalten, die besonders
auszusteifen wäre, sind die Laschen unsymmetrisch angeordnet. Die langen Laschen
2 stellen also nur eine Verbindung zur Metallplatte her, die kurzen Laschen
3 müssen die Vorspannung als Druckkräfte auf das Endwiderlager übertragen
und danach ebenfalls eine Verbindung zur Metallplatte herstellen.
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Sollen die Spannglieder 6 an den Spannstellen gestoßen werden,
so verwendet man Laschen 3 (F i g. 1)
mit einer Verankerungsvorrichtung
5, die ein Koppeln der Spannglieder entweder gleichzeitig mit dem Verankern
der angespannten Glieder oder auch ein späteres Anschließen erlaubt. Will man die
Spannglieder nicht im Fugenbereich stoßen, sondern erzeugt durch geeignete Stöße
beliebig lange Glieder, so genügt eine Lasche 7 (F i g. 2) mit einer
einfachen Verankerung, die ein zwischenzeitliches Absetzen der Spannkraft auf das
Widerlager erlaubt und die Verbindung mit der Lasche gewährleistet.
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Verkürzt sich der Beton infolge von Schwinden, Feuchtigkeitsänderung
und/oder Temperaturabfall, dann werden sich die Bewegungen an den schwächsten Stellen,
also gewolltermaßen an den Fugen auswirken. Der Fugenspalt öffnet sich, das verbundlose
Spannglied im Fugenbereich wird gedehnt. Diese Dehnung würde sich, wenn man keine
besondere Maßnahme ergreift, so weit in den Betonkörper hinein fortpflanzen, bis
durch Haft- und Scherverbund die Spannungsdifferenzen der Spannglieder durch den
Beton aufgenommen worden sind. Durch die Verankerung gegen die Laschen 2,
3 bzw. 7 kann sich die Dehnung nur auf die sogenannte freie Dehnlänge
ohne unmittelbare Beanspruchung des Betons auswirken. Die Länge der freien Dehnlänge
richtet sich nach den Dehnungen, die von ihr bis zum Trennen des letzten Spanngliedes
aufgenommen werden müssen, damit kein ungewollter Spannstahlbruch eintritt. Für
die Berechnung ist weiterhin die Gleichmaßdehnung des Spannstahls maßgebend. Ein
Spannstahl mit hoher Gleichmaßdehnung und ausgeprägthm Fließbereich ist für diese
Art der Vorspannung am geeignetsten.
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Um den Beton nicht zusätzlich durch Zugspannungen im frühen Stadium
infolge Dehnungsbehinderung durch den Spannstahl zu beanspruchen, die durch die
Spannungssteigerung in der freien Dehnlänge bis zum Erreichen der Fließgrenze verursacht
würde, kann ein Teil der Spannglieder in der freien Dehnlänge schon vor dem Betonieren
oder aus Sicherheitsgründen besser kurz nach dem Betonieren getrennt werden, so
daß schon jetzt die Fließgrenze in den verbleibenden Gliedern erreicht wird. Die
Dehnungen, die dabei in der kurzen freien Dehnlänge auftreten, sind so gering, daß
sie nur unbedeutende Betonspannungen hervorrufen. Die übertragung der Spannkraft
von den Spanngliedem 6 in der Betonplatte auf die verminderte Anzahl der
durchlaufenden Glieder in der Dehnlänge erfolgt innerhalb der Spanngliederverankerung
4.
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Die Laschen 2, 3 bzw. 7 reichen nicht bis an die Oberfläche
des Betonkörpers, um die Fertiger nicht zu behindern, um die erforderliche Bewehrung
einfach in Form von Matten verlegen zu können und um geschlossene Betonoberflächen
zu erhalten. Soll die Fuge später durch ein Deckblech 12 (F i g. 4) abgedeckt
werden, so wird im Bereich für das Deckblech der Beton nach dem Betonieren entfernt.
Die Laschen bzw. Metallplatten sind dann so hoch geführt, daß sie unmittelbar als
Auflager für das Deckblech dienen. Außerdem können die auf Druck beanspruchten Laschen
3 bzw. 7 durch Verschweißen mit der als Winkel ausgebildeten Metallplatte
wirkungsvoll gegenüber der auftretenden Knickgefahr ausgesteift werden.