DE19902367C1 - Verfahren zum Herstellen eines Spannbetonbauteiles und Querbewehrungselement dafür - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines schlanken Spannbetonbauteiles, insbesondere einer Eisenbahnschwelle, mit direktem Verbund sowie ein Querbewehrungselement, wobei neben einer Längsbewehrung aus spannbaren Längsdrähten eine Querbewehrung angeordnet wird, umfassend die Verfahrensschritte: DOLLAR A - Einbringen der Längsdrähte in die verwendete Betonteilform; DOLLAR A - Bereitstellen von an mindestens zwei Längsdrähte ohne Hilfsmittel mittels offener Schlaufen anbringbaren Bügeln; DOLLAR A - Aufsetzen der Bügel an vorbestimmten Stellen auf die im Spannzustand etwa parallel verlaufenden Längsdrähte; DOLLAR A - Spannen der Längsdrähte, wobei die Bügel gespannt und dadurch klemmend gehalten werden; DOLLAR A - Ausgießen der Form und Ausschalen des Spannbetonbauteiles.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines schlanken Spannbetonbauteiles, insbesondere einer Eisenbahnschwelle, mit direktem Verbund, wobei neben einer Längsbewehrung aus spannbaren Längsdrähten auch eine Querbewehrung angeordnet wird, sowie ein Querbewehrungselement dafür.

Bei der Herstellung von Spannbetonbauteilen, insbesondere bei schlanken Rechteckquerschnitten mit geringem Stahlanteil in der Fläche, werden zur Aufnahme des Hauptbiegemomentes in Längsachse gespannte Längsdrähte, in der Regel Stahldrähte, eingesetzt. Beim Herstellverfahren mit direktem Verbund werden die Spanndrähte bereits vor dem Betonieren an den Schalungs- bzw. Formwänden vorgespannt (Spannbettverfahren). Derartige Verfahren sind in DIN 4220 oder durch die Richtlinien des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton geregelt.

Aus der DE 92 00 008 U1 ist eine Vierlingsform für die Herstellung von Spannbetonschwellen bekannt, bei der derartige Spannverfahren und Längsdrähte angewendet werden. Das dort beschriebene Verfahren und die dort beschriebene Vorrichtung werden auch bei der vorliegenden Erfindung angewendet, wenn es um das Herstellen von Spannbetonschwellen geht.

Eine in dieser Art und Weise hergestellte Spannbetonschwelle ist aus der DE 195 19 880 A1 bekannt. Die Besonderheit bei dieser Schwelle ist, daß im Bereich der Taille der Schwelle die Längsdrähte durch geschlossene Rechteckbügel zusammengezogen sind und dadurch der Abstand der im Prinzip parallelen Längsdrähte in der Mitte verringert ist. In der DE 29 48 303 C2 ist die Herstellung einer Weichenschwelle in einem Langbett dargestellt, wobei auch hier die einzelnen Längsdrähte durch einen Rödeldraht am Ende einer jeweiligen Weichenschwelle als Kanten- oder Spaltbewehrung zumindest teilweise miteinander verbunden sind.

Falls eine Querbewehrung erforderlich ist, insbesondere im Bereich des Schienenauflagers wird zu verschiedenen Bewehrungsarten gegriffen. Die EP 0 019 956 A1 zeigt in Fig. 3 einen Bewehrungskorb mit Längs- und Querbewehrung für eine Zweiblockschwelle, die gegebenenfalls für die Verspannung der Schiene ergänzt werden kann um einen Kunststoffblock gemäß Fig. 4. Nachteile bei derartigen Anordnungen von Querbewehrungen ist, daß die Längsdrähte durch die vorgeformten Bewehrungselemente durchgefädelt werden müssen und dadurch das Herstellverfahren länger dauert und entsprechend teurer ist.

Aus der DE 44 42 497 A1 ist ebenfalls bekannt, den Bereich von Befestigungsdübeln durch eine entsprechende schraubenfederartige Bewehrung gegen Risse abzusichern. Zusätzlich ist in der dortigen Fig. 4 dargestellt, daß diese Bewehrungskörbe sich durch die Schwellensohle hindurch erstrecken können und bei der Bauart "Feste Fahrbahn" diese Körbe zugleich in die Tragplatte unter dem Schwellenkörper eingebunden werden können, z. B. durch eine dortige Querbewehrung. Aus der Fig. 3 derselben Offenlegungsschrift ist auch bekannt, Bewehrungsschlaufen aus dem Schwellenkörper nach unten heraus in den Bereich der durch Ortbeton zu erzeugenden Tragplatte ragen zu lassen und so einen Bewehrungsverbund zu erreichen, gegebenenfalls durch zusätzlich einzulegende Längs- und Querdrähte in der Tragplatte. Eine ähnliche Anordnung ist aus der DE 197 08 896 A1 und der DE 297 03 508 U1 bekannt. Dort werden in den Schwellenkörper offene Bügel eingelegt, deren Bügelrücken aus der Schwelle herausragen und für das Durchstecken von Bewehrungsstangen in Längs- und Querrichtung vorgesehen sind.

Für Weichenschwellen ist darüber hinaus aus der DE 37 35 220 A1 bekannt, in die Betonschwellen eine Verankerungsplatte einzugießen, damit durch nachträgliche Bohrungen auf der genauen Position der Schienenbefestigungsschrauben das Einbringen einer Schwellenschraube oder Maschinenschraube an dem vorher nicht bekannten Befestigungsort möglich ist. Derartige Ankerplatten aus Stahl können durch zwei oder mehr Federbügel, die an den Längsdrähten der Längsbewehrung aufgehängt werden, gehalten sein. Die Federbügel drücken die Ankerplatte, deren Breite den Abstand zweier Längsdrähte übersteigt, gegen die Längsdrähte und sorgen so für einen sicheren Halt der Platten in dem prognostizierten Schienenbefestigungsbereich.

Aus dem Stand der Technik ist ersichtlich, daß zur Abdeckung von Schub- oder Querkräften konstruktiv erforderliche Zusatzbewehrungen, auch Sekundärbewehrungen genannt, im allgemeinen aus statischer Zweckmäßigkeit senkrecht zur Spannachse der Längsbewehrung angeordnet sind, z. B. als Bügel oder Körbe, wie zuvor beschrieben.

Der Nachteil aller der genannten Systeme besteht darin, daß das Herstellverfahren, insbesondere das Anordnen und Positionieren der entsprechenden Bewehrungen zeitaufwendig ist und zudem in vielen Fällen einiges Geschick erfordert. In manchen Fällen ist sogar das Einbringen der geforderten Sekundärbewehrungen gar nicht möglich.

Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von schlanken Spannbetonteilen, insbesondere Spannbetonschwellen, vorzuschlagen und entsprechende Bewehrungselemente bereit zu stellen.

Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen nach den Ansprüchen 1 und 2 gelöst.

Das Verfahren zum Herstellen eines schlanken Spannbetonbauteiles, im folgenden im wesentlichen dargestellt an einer Eisenbahnschwelle der üblichen Bauart B 70 bzw. einer Weichenschwelle anderer Länge nach der Methode des direkten Verbundes, umfaßt daher sowohl das Einbringen einer Längsbewehrung mittels spannbarer Längsdrähte als auch einer Querbewehrung, die mit den Längsdrähten gekoppelt ist. Die entsprechenden Verfahrensschritte sind:

• - Vorbereiten der Gießform für das Spannbetonbauteil, beispielsweise einer Schwelle,
• - Einbringen der Längsdrähte und Fixieren der Längsdrähte, beispielsweise in der Vierlingsform gemäß DE 92 00 008 U1 an den vorgesehenen Positionen. Hier werden beispielsweise vier Längsdrähte eingebracht.
• - Bereitstellen von an mindestens zwei der Längsdrähte ohne Hilfsmittel ankoppelbaren, klemmbaren Bügeln, als Querbewehrung. In der Regel wird es sich bei diesen Bügeln um Elemente aus üblichem, für die Spannbetonherstellung genutzten Drähten oder Stäben aus Stahl handeln. Es können jedoch auch Kunststoffelemente oder ähnliche elastische und spannbare, klemmbare Materialien für die Querbewehrung Verwendung finden. Diese Bügel sind mit zwei offenen Schlaufen, vorzugsweise halbkreisförmig, ausgestattet, wobei die Schlaufenseiten offen einander zugewandt sind, so daß die Bügel von außen um benachbarte Spanndrähte oder miteinander durch die Querbewehrung zu koppelnde Spanndrähte, das sind die Längsdrähte, gelegt werden können.
  Nach Plazierung dieser Querbewehrungselemente an den Stellen, die durch die Berechnung der Schubspannungen und Querkräfte vorbestimmt werden, werden die Längsdrähte gespannt, so daß die Bügel aufgrund ihrer Schlaufenform klemmend gespannt werden.
• - Schließlich wird das Teil vergossen und nach teilweise Abbinden des Betons das Teil ausgeschalt.

Aufgrund der Form der Bügel der Querbewehrung wird im schlaffen Zustand der Spanndrähte zunächst ein Formschluß erzeugt zwischen den verbundenen Längsdrähten, während die Position der Bügel nach dem Spannen der Drähte durch Kraftschluß zwischen den Bügelinnenseiten und den an ihnen anliegenden Längsdrähten gehalten werden. Dazu ist es notwendig, daß die Bügel aus dem, soweit notwendig, elastischen Material, z. B. Stahldraht, Abmessungen haben, die so gestaltet sind, daß der Kraftschluß auch tatsächlich erzeugt wird. Dazu wird erfindungsgemäß der Abstand zwischen den Scheitelpunkten der vorzugsweise halbkreisförmigen Schlaufen so gewählt, daß die Strecke zwischen den inneren Scheitelpunkten des Bügels bzw. der Schlaufen kürzer ist, als die Strecke, welche sich aus dem kürzesten Abstand zwischen den etwa parallel verlaufenden Längsdrähten plus zweimal der Dicke der Längsdrähte ergibt.

Zusätzlich ergibt sich eine gute Klemmung, weil für die Längsdrähte in der Regel beschichtete oder unbeschichtete Torstähle oder quergerippt oder mit sonstigen Oberflächenerhebungen versehene Spanndrähte benutzt werden, die natürlich eine entsprechende innige Klemmung der Querbewehrung mit der Längsbewehrung zulassen.

Für die Querbewehrung lassen sich nun durch den Fachmann verschiedene Formen einstellen, die jeweils über ein funktionelles Kernstück des Klemmbügels verfügen, der in etwa aus einem zweifach gebogenen Betonstahldraht bzw. -stab besteht mit U-förmig bzw. zu einem Oval gebogenen Enden. Außer der Verbindung eines Schenkels der U-förmigen oder halbkreisförmigen oder ovalen Schlaufen ist auch denkbar, daß eine Klemme nach Art eines S-förmigen Hakens verwendet wird, wobei die S-Form nicht ausgeprägt sein muß. In der Regel werden durch die so geformten Klemmbügel der Querbewehrung zwei benachbarte Längsdrähte miteinander verbunden, die in etwa parallel verlaufen. Es können jedoch auch diagonale Drähte oder mehr als zwei Drähte durch entsprechend erhöhte Zahl von Schlaufen oder miteinander gekoppelte Bügeln verbunden werden, so daß sie z. B. in einer Diagonalanordnung oder Dreiecksanordnung geklemmt sind. Die Klemmbügel können ohne weitere Hilfsmittel auf die in das Spannbett eingelegten Längsdrähte geschoben werden in eine Position, die vorgeben werden kann.

Nach dem Einbringen dieser Bügel werden dann, wie zuvor beschrieben, die Spanndrähte, d. h. die Längsdrähte vorgespannt, so daß es zu einer tangentialen Berührung zwischen den Klemmbügeln der Querbewehrung und den Längsdrähten kommt. Die geringe Spreizkraft und die Reibung zwischen den Längsdrähten und den Klemmbügeln sorgen dafür, daß die Klemmbügel an ihren Scheitelpunkten fixiert werden und der Klemmbügel in seiner Position verbleibt, auch wenn nachher, nach diesen Vorarbeiten, Beton in die Form eingefüllt wird und dadurch eine vertikale, statische und/oder dynamische Belastung temporär auf den Bügel ausgeübt wird. Sollten die Spanndrähte eine andere als eine runde Querschnittsform haben, können natürlich auch die Schlaufen in eine entsprechende Form gebogen werden.

Einige Klemmbügelformen sehen auch vor, daß die Querbewehrung aus dem Körper des fertiggestellten Spannbetonbauteiles herausragt, um als Befestigungselement für anzukoppelnde Bauteile zu dienen.

Anhand einer Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: verschiedene Arten a, b, c, d, e von Querbewehrungselementen;

Fig. 2: eine erfindungsgemäß hergestellte Spannbetonschwelle im Querschnitt.

In der folgenden Beschreibung haben identische oder gleichwirkende Bauteile identische Bezugszeichen.

Fig. 1 zeigt fünf verschiedene ausgewählte Formen eines Querbewehrungselementes in Form von Spannbügeln, die über eine Längsbewehrung gestülpt werden können und dort klemmend gehalten werden.

Eine Spannbetonschwelle 1 gemäß Fig. 2 ist im Bereich des Schienenauflagers geschnitten dargestellt. In der Schwelle 1 sind eine Längsbewehrung 2 und eine Querbewehrung 3 angeordnet. Die Längsbewehrung besteht aus gespannten Längsdrähten 21 aus quergeripptem Torstahl sowie drei dazu parallelen gleicharten Längsdrähten 22, 23, 24. Der eingegossene Dübel 4 dient der späteren Positionierung einer Schwellenschraube. Beispielhaft dargestellt ist hier ein Bügel 3 analog der Form gemäß Fig. 1a, welcher um die beiden Längsdrähte 21 und 22 geschoben wurde, bevor die hier gespannt dargestellten Drähte 21, 22 in der Form gespannt wurden.

Die Anbringung des Bügels 3 vor der Verspannung der generell mit 2 bezeichneten Längsbewehrungs-Drähte, die im schlaffen Zustand ebenfalls schon etwa parallel liegen, ist in Fig. 1a dargestellt. Der Klemmbügel hat zwei einander mit den offenen Seiten zugewandte Enden, die U-förmig entsprechend dem Durchmesser der Längsdrähte der Längsbewehrung 2 gestaltet sind und weist jeweils einen inneren Scheitelpunkt S auf. Die Strecke zwischen den Scheitelpunkten ist mit ST bezeichnet. Diese Strecke ST ist geringfügig kürzer als die durch Pfeile dargestellte Gesamtdistanz der Außenmaße der parallel gespannten Längsdrähte 21, 22 und setzt sich zusammen aus dem kürzesten Abstand A der Drähte 21, 22 in gespanntem Zustand, sowie der Dicke D der Drähte 21, 22. Durch die geringfügige Maßdifferenz ist sichergestellt, daß der Klemmbügel 3 auf der Längsbewehrung 2 im Spannzustand der Drähte sicher an Ort und Stelle gehalten wird.

Fig. 1b zeigt analog Fig. 1a einen Klemmbügel 31, der als Querbewehrung jedoch zusätzlich einen Schenkel 37 aufweist und so nach Art einer Haarnadel oder einer Sicherheitsnadel gestaltet ist.

Fig. 1c zeigt wiederum, wie auch schon in Fig. 1a und 1b, das Kernelement eines Klemmbügels ergänzt um die Schenkelenden 36 zu einem Klemmbügel 32. Die Klemmbügel 33, 34 gemäß den Fig. 1d und 1e haben ebenfalls das Kernelement eines Klemmbügels mit zwei offenen Schlaufen, deren einer Schenkel die Verbindung beider Schlaufen darstellt. Zusätzlich haben diese Querbewehrungselemente noch Schenkelenden 34, 35, die beispielsweise ebenso mit Schenkelenden 36 gemäß Fig. 1c aus der Schwelle ragen können, um dort weitere Bauteile anzuflanschen oder als Verbindungselemente zu weiteren Betonteilen dienen zu können, die vor Ort gegossen werden.

Fig. 1 zeigt nur auszugsweise 5 mögliche Formen der Querbewehrung. Die Formen sind jedoch darauf nicht beschränkt. Dem Fachmann ist durch die Figurenbeschreibung klar geworden, welche Funktion die Klemmbügel haben müssen, um das erfindungsgemäße Ergebnis zu bringen.

Claims (2)

1. Verfahren zum Herstellen eines schlanken Spannbetonbauteiles, insbesondere einer Eisenbahnschwelle, mit direktem Verbund, wobei neben einer Längsbewehrung aus spannbaren Längsdrähten eine Querbewehrung angeordnet wird, umfassend die Verfahrensschritte:

• - Einbringen der Längsdrähte (2) in die verwendete Betonteilform;
• - Bereitstellen von an mindestens zwei Längsdrähte ohne Hilfsmittel mittels offener Schlaufen anbringbaren Bügeln (3, 31, 32, 33, 34);
• - Aufsetzen der Bügel an vorbestimmten Stellen auf die im Spannzustand etwa parallel verlaufenden Längsdrähte (2);
• - Spannen der Längsdrähte, wobei die Bügel gespannt und dadurch klemmend gehalten werden;
• - Ausgießen der Form und Ausschalen des Spannbetonbauteiles (1).

2. Querbewehrungselement für mit Längsdrähten längsbewehrte schlanke Spannbetonbauteile, insbesondere für gemäß dem Verfahren nach dem Anspruch 1 hergestellte Eisenbahnschwellen, umfassend:

• - einen Bügel (3, 31, 32, 33, 34) aus elastischem Material,
• - mit mindestens zwei zum Umgreifen von etwa parallelen Längsdrähten (2) geeigneten, halbkreisförmigen, offenen Schlaufen, wobei die offenen Seiten der Schlaufen einander zugewandt sind und
• - der Bügel so gestaltet ist, daß die Strecke (ST) zwischen den inneren Scheitelpunkten (S) der Schlaufen kürzer ist, als die Strecke, zusammengesetzt aus dem kürzesten Abstand (A) der zu umgreifenden gespannten Längsdrähte (21, 22) plus zweimal der Dicke (D) der umgriffenen Längsdrähte.