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Verfahren zum Herstellen langeer Bauwerke aus Spannbeton
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im taktwpi.qii Vorschiebeverfahren mit während des Vo schiebons wandernder
exzentrischer Vorspannung.
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Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein Verfahren der provisorischen
und in Längsrichtung des Bauwerks wandernden exzentrischen Vorspannung ven Bauwerken,
insbesondere Brückenüberbauten, aus Spannbeton, die im sogenannten Taktschiebeverfahren
aber halb der Einbaustelle in einer dort ortsfest angeordneten Schalung abschnittsweise
hergestellt werden, wobei jeweils der nächste Abschnitt gegen den vorhergehenden
aribetoniert und vorgespannt wird, und von dort in die Einbaustellung vorgeschoben
werden, Es ist bekannt, Bauwerke, inshesondere Brückenüberbauten, aus Spannbeton
in einer außerhalb, jedoch in der Nähe der Einbausteile befindlichen ortsfesten
Schalung abschnittsweise herzustellen und diese in Richtung der Einbaustelle in
entsprechenden Arbeitstakten vorzuschieben. Jeder Abschnitt wird dabei alt einer
in Längsrichtung des Bauwerks liegenden Vorspannung versehen, die meistens aus einer
Vielzahl von geradegeführten, parallelen Einzelspanngliedern besteht, deren Wirkungslinie,
d.h. Resultierende, mit der Schwerachse des Bauwerkes zusaenfällt. Nach der Herstellung
eines jeden Abschnittes wird dieser um die Länge des ijerstellstandes in Längsrichtung
verschoben und darauf ein ncucr Abschnitt an den vorhergehenden anbetoniert.
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Die in dem neuen Abschnitt eingelegte längsachsiale Vorspannung ist
stets mit der des vorhergehen gekoppelt, so daß nach dem
Anspannen
dieser Spannglieder eine iiber sam-tliche Arbeitsfugen durchgehende zentrische Vorspannung
vorhanden ist.
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Es ist auch bereits bekannt geworden, diese in Längsrichtung gerade
verlaufenden Spannglieder so zu verlegen, daß ihre Resultierende nicht mit der Schwerachse
des Bauwerkes ZU-sammenfällt, sondern parallel zu ihr verläuft, Es handelt sich
in diesem Fall nicht mehr um eine zentrische, sondern bereits um eine exzentrische,
jedoch um eine ununterbrochen mit konstanter Exzentrizität durchlaufenden Vorspannung.
Nach dem Vorschieben eines solchen Bauwerkteiles über viele Pfeiler kommt die Wirkung
einer solchen exzentrischen Vorspannung nur in den Anfangs- und Endfeldern zur Auswirkung.
Dort werden nämlich zusätzliche Auflagerkräfte geweckt, die in den Mittelfeldern
die durchgehende und exzentrisch liegende Vorspannung wie eine zentrische Vorspannung
wirken lassen. Zumindest in den Mittelfeldern ist also auch hier aus dem Lastfall
Vorspannung allein eine gleichmäßige Druckvorspannung im ganzen Betonquerschnitt
vorhanden, In beiden Fällen muß diese Druckvorspannung so groß gewählt werden, daß
in sämtlichen Bauzuständen die aus dem Eigengewicht des Bauwerkes entstehenden Biege
spannungen in der Weise überlagert werden, daß entweder an keiner Stelle resultierende
Betonzugspannungen verbleiben oder daß die letzteren einen gewissen durch Vorschriften
festgelegten meist sehr kleinen Höchstwert nicht überschreiten.
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Der Nachteil der bekannten Verfahren besteht darin, daß die aus der
zentrischen oder der durchgehenden, exzentrischen Vorspannung
crzellgten
Druckspazanungen jeweils an einem Hand schädlich sind, weil sie sich dort mit den
Druckspannungen aus der Biegebeanspruehung infolge des Eigengewichtes berlagern
und damit die Grenze der zulässigen Druckspannung früh crreichen lassen. Auf der
anderen Seite ist auch zum Abbau der Randzugspannllngen aus Eigengewicht eine größere
Gesamtvorspannicraft und damit ein größerer Spnnnstnhlaufwand notwendig, als wenn
die Spannglieder jeweils an dem infolge Eigengewicht gezogenen Rand angeordnet werden
könnten. Es hat aus diesem Grund seit der Entwicklung des Taktschiebeverfahrens
nicht an Versuchen gefehlt, diesen Nachteil zu beseitigen. Beispielsweise waren
Überlegungen angestellt worden, die Spannglieder nicht gleichmäßig auf den Botonqucrschnitt
zu verteilen, sondern sie konzentriert im Innenraum eines Hohlkastens anzuordnen,
um dort mit Hilfe von hydraulischen Pressen mit dem Vorschieben ständig ihre Söhenlage
so zu verändern, daß sie an jeder Stelle der Längsausdehnung in einer anderen, aber
jeweils günstigeren exzentrischen Stellung wirksam sind. Praktisch hat sich dieser
Gedanke bis heute aber nicht als durchführbar erwiesen, unter anderem, weil der
hierzu notwendige Aufwand an Geräten und zusätzlichen Einbauteilen erheblich wäre
und weil dabei eine unvermeidliche Hin- und Herbiegebeanspruchung des unter Vorspannung
stehenden Spannstahls um verhältnismäßig kleine Biegeradien in Kauf genommen werden
müßte, die diesem abträglich ist. Auch wäre das Programm solcher Lageveränder-Ringen
verhältnismäßig kompliziert, weil die in einem Ausgangszustand vorhandene wellenförmige
Lage der Spanngliedachse sozusagen
das Bauwerk heim Vorschieben
riickläufig zu seiner Bewegungsrichtung durchlaufen müßte.
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Aus all diesen Griinden ist bisher kein Verfahren bekannt geworden,
nach dem eine in den flauzuständen sich verändernde, unterschiedlich exzentrische
Vorspannung in das Bauwerk eingebaut werden kann, so daß bisher nur Bauwerke mit
einer zentrischen Bauzustandsvorspannung,oder mit einer in Bezug auf die Lage der
Spannglieder konstanten exzentrischen, bekannt geworden und ausgefijhrt worden sind.
Die Folge der beschriebenen Nachteile der zentrischen oder konstanten exzentrischen
Vorspannung im Bauzustand ist, daß das Taktschieben mit dieser Art der Vorspannung
aus wirtschaftlichen Gründen nur bis zu Spannweiten von maximal rund 50 m möglich
ist. Darüberhinaus müssen Hilfspfeiler eingebaut werden, die die Stützweiten im
flauzustand verringern. Die Kosten solcher Hilfspfeiler einschließlich ihrer Gründung
sind naturgemäß erheblich, zumal sie nach Beendigung des Taktschiebens wieder abgebrochen
werden müssen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine exzentrische Vorspannung
für den Uauzustand zu entwickeln, die sich dem Momentenverlaui anpasst, d.h. in
Längsrichtung abgestuft und unterbrochen ist und sich mit dem Vorschiebeh des Bauwerks
in Bezug auf die Lage im Bauwerk rückwärtsschreitend verändern läßt.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorspannung im Bauzustand gemäß
Figur 1. In dieser Figur bedeutet (i) das Bauwerk, beispielsweise den Brückenüberbau,
der im Taktschiebeverfahren
mit Hilfe eines stihlernen Schnabels
(2) iiber die Sttitzbal werke bzw. Pfeiler (3) in die endgliltige Lage verschoben
werden soll. Hinter dem Widerlager (4) des endgültigen Bauwerkes befindet sich der
IIerstellstnnd (5). Die bereits fertiggestellten Teile des Bauwerkes (i) sind mit
einer durchgehen den zentrischen Vorspannung (6) versehen, außerdem mit exzentrischen
Vorspannungen (7), die in den Feldbereichen am unteren Rand liegen und mit exzentrischen
Vorspannungen (8), die in den Stützenbereichen am oberen Rand liegen. Auf dem Herstellstand
(5) kann in der dargestellten Lage der neue Abschnitt (9) des Bauwerkes hergestellt
werden, der durch die verlängerte zentrische Vorspannung mit dem bereits fertiggestellten
Bauwerkteil (i) verbunden wird und in den zum späteren Einbau exzentrischer Spannbewehrungen
am oberen und unteren Rand Leerhüllrohre eingebaut sind.
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Die Darstellung der Figur 1, die den Aufriß des Gesamtbauwerkes wiedergibt,
ist bezüglich der Spannbewehrungen schematisch aufzufassen. Die zentrische Vorspannung
(6) ist in Wirklichkeit auf die ganze Höhe des Bauwerkteils verteilt zu verstehen,
die exzentrische Vorspannung besteht aus Scharen von Spanngliedern, die nur zur
Deutlichmachung übereinander dargestellt sind. Die letzteren sind vorzugsweise nebeneinander,
und zwar untereinander vermischt, am oberen und unteren Rand des Querschnitts untergebracht.
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In Figur 2, a) ist, wieder in schematischer Darstellung, eine dieser
exzentrischen Spanngliedlagen im Stützenhereich oder Feldbereich durch ausgezoNene
Linien (11) bis (15) dargestellt. Durch eine snlche Spanngliedlage wird ein s-tutenfeirmiges
symmetrisches
Momentenbild aufgebaut, mit dem Größtwert in der Mittelachse (18). Mit dem Vorrücken
des Überbaues wird zunächst die Spanngliedsehnr (ii) entspannt, aiis den Hüllrohre
herntlsgezogen und in die gestrichelt dargestellte Lage (16) eingebaut und vorgespannt.
Nach weiterem Vorrücken geschieht dasselbe mit der Spanngliedschar (12), die in
die Lage (17) eingebaut und in dieser Lage vorgespannt wird. Nach diesem Umbau von
Spanngliedern ist eine Vorspannung gegeben, die der Figur 2, b) entspricht. Sie
ergibt genau wie die Vorspannung nach Figur 2, a) dasselbe Momentenbild aus Vorspannung,
nur ist die Mittelachse des Momentenbildes um das Maß x nach links gewandert und
befindet sich jetzt bei (19).
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Für die mehrmalige Verwendung von Spanngliedern, nämlich für ein Einfädeln
in leere Hüllrohre, Vorspannen, Entspannen und wieder Herausziehen, anschließendes
Wiedereinfädeln in ein längsversetztes lIüllrohr und so fort eignen sich besonders
Spannglieder aus Litzenspanndrähten, da diese biegsam und für solche Arbeiten besonders
vorteilhaft sind. Nach Figur 3, a) bzw. b) erfolgt die Verankerung der provisorischen
exzentrischen Spannglieder (22) in den Gurtplatten (21) bzw.
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in den Randbereichen von Vollquerschnitten entweder mit Hilfe von
Nischen (23), in die die Ankerplatten (24) eingesetzt werden, oder aber mit Hilfe
von aufgesetzten Lisenen (25).
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Wenn die letztgenannten Lisenen mit Hilfe einer gezahnten und isolierten
Arbeitsfuge (26) auf die Gurtplatten aufgesetzt werden, lassen sie sich nach Beendigung
der provisorischen
Vorspannung leicht wieder entfernen. Die dann
zurückbleibenden und nicht mehr benötigten leeren Hüllrohre können mit Zementmörtel
verpreßt werden, ebenso werden die zurückbleibenden Nischen (23) bzw. Zahnvertiefungen
(26) mit Beton verschlossen.
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Die Verankerung der Litzenspanndrähte in den Ankerplatten erfolgt
üblicherweise mit Hilfe von an der Oberfläche gezackten Keilen. Diese Zacken drücken
sich zur Erhöhung der Rolbung geringfügig in die Litzen ein, ohne daß hierdurch
eine meßbare Schädigung ihrer Festigkeit erfolgt. Bei iehrmaliger Verankerung an
derselben Stelle könnte jedoch eine Festigkeitsminderung eintreten. Um eine solche
zu vermeiden, genügt es, die Spanngliedlänge bei der Wiederverwendung ul wenige
Zentimeter oder Dezimeter zu verkürzen, eo daß die Verankerung beim erneuten Einsatz
an einer noch unverletzten Stelle erfolgt.
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Die provisorischen exzentrischen Spannglieder können nur ohne Verbund
in das Bauwerk eingelegt werden, da eie wieder entspannt und entfernt werden sollen.
Die Beanspruchun a m Lastfall tGebrauchslasten des Bsuzustandesw werden dadurch
gegenüber einer Vorspannung mit Verbund nicht wesentlich verändert, Lediglich in
Bezug auf den Nachweis der Bruchsicherheit tritt eine Verschlechterung ein. Um diese
einzuschränken, ist es vorteilhaft, neben der exzentrischen Vorspannung eine nicht
zu geringe zentrische Vorspannung anzuwenden. Die Spannglieder der zentrischen Vorspannung
können sofort nach deren Binbau
und Vorspannen endgültig mit Zementmörtel
verpreßt werden, da sie später nicht mehr entfernt werden, sondern im Endzustand
des Bauwerks mitwirken sollen. Eine in diesem Sinne günstige Wirkung der zentrischen
Vorspannung wird naturgemäß nur erreicht, wenn auch dio Spannglieder der zentrischen
Vorspannung so weit wie möglich an den Rändern des Querschnitts untergebracht ,
d.. also zumindest gleichmäßig auf den Gesactquerschnitt aufgeteilt werden. Eine
weitere Verbesserung ist dadurch zu erzielen, daß, wie dies allgemein üblich ist,
in Längsrichtung des Bauwerkes auch noch eine nicht vorgespannte, d.h. sogenannte
schlaffe, Bewehrung eingelegt wird.
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Die längere Zeit ohne den Korrosionsschutz der Zementmörtelummantelung
im Bauwerk liegende exzentrische Vorspannbewehrung bedarf eines sicher wirksamen
temporären gorrosionsschutzes. Andernfalls wäre es nicht zu verantworten, den Spannstahl
dieser Spannglieder mehrmals zu verwenden und ihn evtl. zum Schluß in den Endzustand
des Bauwerkes einzubauen.
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Ein solcher Korrosionsschutz kann beispielsweise dadurch erzielt werden,
daß nach Figur 4 am Ende der Hüllrohre (31) und des vorzugsweise aus Litzen bestehenden
Spanngliedes (32) auf die Ankerplatte (33) mit Hilfe von Befestigungsmitteln und
Dichtungen (34) eine Abdeckhaube (35) vorübergehend aufgesetzt wird. Diese Abdeckhaube
ist mit einem Anschlußnippel (36) versehen, an der ein Bewetterungsschlauch (37)
anschließt.
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Die vorgenannte Einrichtung ist an beiden Enden des Spanngliedes anzubringen.
Das Schlauchsystem ist in Bezug auf die angeschlossenen Spannglieder entweder hintereinander
oder parallel oder teils so, teils so geschaltet. Es ist in einem geschlossenon
Umlauf
mit einer Bewetterungsanluge verbundon und besitzt zwischengeschaltete Ventilatoren,
so daß ein ständiger Umlauf von vorgetrockneter Luft durch sämtliche Spanngliedkanäle
aufrechterhalten werden kann. Auf diese Weise läßt sich ein absolut sicherer Korrosionsschutz
erzielen, der selbst dann wirksam bleibt, wenn einige Zeit infolge Stromausfall
oder wegen des Spannglied-Umbaues der Luftumlaui unterbleibt. Anstelle von getrockneter
Luft können auch andere chemische Ingredienzen verwendet werden, die als Inhibitoren
wirken.
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Für die Handhabung der provisorisch wirksamen Spannglieder kann es
zum Ein- und Ausfädeln zweckmäßig sein, die Herausführung der Hüllrohre nur nach
der Oberseite der Gurtplatten vorzunehmen. Bei Verwendung von Lisenen für die Endverankerung
dieser Spannglieder kann im Endzustand diese Lösung bei der oberen Platte gewöhnlich
nicht hingenommen werden. In diese Fall lassen sich nach Figur 5 Hüllrohre (41)
verwenden, die nach dem Ende zu eine Verzweigung (42) besitzen. Die Verankerung
erfolgt dann im Bauzustand über die aufgesetzten Lisenen (43) auf der Oberseite,
im Endzustand über eine fest anbetonierte Lisene (44) auf der Unterseite der Gurtplatte.
Die Ankerplatten (45) werden auf der jeweils benutzten Lisene aufgelegt. Um die
Spannglieder über die Verzweigungsstelle hinweg ohne Störung einfädeln zu können,
wird ein genau angepaßter Füllstab (46) vorübergehend in die jeweilig nicht benutzte
Verzweigungsstrecke eingelegt.
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Um bei Anwendung des Taktsc}liebeYerfaherens auch etwas gröbere Spannweiten
ohne llil£spfeiler und nur mit einem verhältnismäßig kurzen stählernen Schnabel
oder ohne einen solchen bewältigen zu können, ist bereits das Verfahren bekannt
geworden, in der Nähe des vorderen Bauwerkendes einen ilfspylon aufzubauen und von
dort aus den Überbau mit SehrAgseilen provisorisch abzuspannen In Figur 6 ist dargestellt,
wie das Bauwerkteil (51) mit einem im Verhältnis zur Spannweite kurzen Schnabel
(52) über die Pfeiler (53) vorgeschoben wird. In einer Entfernung vom vorderen Ende
des Schnabels (52), die etwa der im ungünstigsten Zustand vorhandenen freien Kraglänge
entspricht, ist der Hilfspylon (56) aufgebaut und das Bauwerk mit Hilfe der Schrägseile
(57) provisorisch abgespannt. Die Größe der Hilisabspannung läßt sich während des
Vorschiebens verändern, beispielsweise in gewissen Bauzustånden vorübergehend voll
entspannen, um sie in anderen Bau zuständen durch Neuanspannen wieder voll wirksam
werden zu lassen. Dieses an sich bekannte Verfahren, das nur am vorderen Ende eines
einzuschiebenden Bauwerkes mit Erfolg angewandt werden kann, läßt sich in geeigneter
Weise in Kombination mit dem Verfahren der Erfindung anwenden. In Figur 6 bedeuten
in diesem Sinne die am oberen Rand eingelegten Spanngliedscharen (54) und die am
unteren Rand eingelegten Spanngliedscharen (55) eine zusätzliche in Längsrichtung
wandernde provisorische exzentrische Vorspannung des Bauzustandes, die neben einer
außerdem vorhandenen, nicht dargestellten zentrischen Vorspannung angewandt wird.
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In Betracht gezogene Druckschriften = DT - PS 1.237.603 Aufsatz Koncz:
Beton- und Stahlbetonbau 1968, S. 49 / 54 (Semorile Viadukt)
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