DE3806759C2 - Verfahren zum Sanieren eines hohlzylindrischen Baukörpers und Bausatzsystem hierzu - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sanieren eines hohlzylindrischen Baukörpers - insbesondere eines Schornsteins aus Stahlbeton -, dessen Mantel durch im wesentlichen vertikal verlaufende Risse beschädigt ist, sowie ein Bausatz-System zur Durchführung dieses Verfahrens.

Schornsteine, die nach den Regeln der DIN 1056 vor der Fassung vom Oktober 1984, insbesondere nach der Fassung vom April 1959 entworfen wurden, weisen, wie sich nachträglich herausstellt, eine zu geringe horizontale Bewehrung auf. Infolge der Einwirkung von Ringbiegemomenten aus der Windkraft und vor allem der Zwängungsbeanspruchungen aus dem Temperaturgefälle in der Schaftwand treten bei vielen derartigen Schornsteinen im wesentlichen vertikal verlaufende Risse in der Schaftwand auf. Diese Risse reichen zum Teil über fast die gesamte Schafthöhe sowie teilweise über die gesamte Dicke der Schaftwand, d. h. sie bilden klaffende Trennrisse. Ursache dieser Risse ist das Überschreiten der Streckgrenze der eingelegten Bewehrungsstäbe. Die Standsicherheit des Tragsystems ist somit wegen der ungenügenden Schubkraftübertragung in den Rissen und auf Dauer wegen der Korrosion der Bewehrungsstäbe akut gefährdet.

Eine Verpressung bzw. Verfüllung der Risse ist keine ausreichende Sanierung, da bei neuerlichen Beanspruchungen erneut die Streckgrenze der Bewehrungsstäbe überschritten wird und somit wieder entsprechende Rißbilder auftreten. Eine auf Dauer angelegte Sanierung eines betroffenen Schornsteins kann damit nur durch Verstärkung der Ringbewehrung des Tragsystems erreicht werden.

Bei gemauerten Kaminen hat man sich zur nachträglichen Verstärkung der Ringbewehrung mit dem Anbringen von Stahlbandagen beholfen, die vorgespannt wurden. Die Vorspannung konnte z. B. durch Federkraft erfolgen. Für hohe Schornsteine aus Stahlbeton ist diese Möglichkeit aber ungenügend.

Für die Sanierung von Stahlbeton-Schornsteinen sind zur nachträglichen Verstärkung des Tragsystems zwei Lösungen bekannt.

Nach der ersten Lösung wird entweder innerhalb oder außerhalb der vorhandenen Schaftwand eine zusätzliche Wand errichtet, die ein ergänzendes Tragsystem bildet. Diese Lösung ist nicht nur aufwendig; sie ist auch hinsichtlich der Verbindung der beiden Tragsysteme insbesondere aufgrund der Zwängungsbeanspruchungen aus dem Temperaturgefälle infolge der unterschiedlichen Dehnungen problematisch.

Die zweite Lösung besteht darin, an der Außenseite des Schornsteinschaftes im vertikalen Abstand Betonringe mit eingelagerten Spanngliedern anzuordnen. Durch entsprechendes Spannen der Spannglieder werden die Betonringe auf die Schaftwand gedrückt. Das oben geschilderte Verbindungsproblem infolge unterschiedlicher Temperaturdehnungen besteht daher bei dieser Vorgehensweise nicht. Durch das Aufspannen der Ringbalken auf die Schaftwand werden in dieser Ringdruckkräfte erzeugt, die die ursprünglich vorhandenen Risse zusammendrücken und nach Verpressen dieser alten Risse bei neuerlichem Beanspruchen das Entstehen neuer Risse vermeiden sollen. Abhängig von der Schaftwanddicke und dem Radius reicht jedoch der von dem jeweiligen Ring überdrückte Bereich nicht weit. Die Ringe müßten daher relativ eng gelegt werden, wobei der lichte Abstand ca. 3,6√r.t betragen sollte. Anderenfalls können zwischen den Ringen wieder Risse auftreten. Dies würde aber bei diesem Lösungsweg einen hohen Aufwand erfordern. Zudem entstehen aufgrund der konzentrierten Lasteintragung durch die Ringe zusätzliche Biegebeanspruchungen in Richtung der Erzeugenden des Schaftes des Schornsteins.

In der DE 32 03 592 C2 wird das Sanieren von Behältern beschrieben, deren Spannbewehrung beschädigt ist. Um den runden, zu sanierenden Behälter, der insbesondere zur Lagerung von Flüssigkeit dient, wird ein Ring bestehend aus Ringabschnitten gelegt. In den Ringabschnitten befinden sich Spannkanäle, in die Spannglieder eingezogen sind. Die Spannglieder werden an Spannstellen mit Endverankerungen gespannt, wobei sich die Spannstellen gegen die Außenwandung des zu sanierenden Behälters abstützen. Die innerhalb der Spannkanäle verlegten Spannglieder sind mit Auspressmörtel umgeben und somit gegen Korrosion, mechanische Angriffe und dem direkten Angriff von offenem Feuer geschützt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln und darüber hinaus einen Bausatz zur Durchführung dieses Verfahrens zur Verfügung zu stellen, die ein sehr anpassungsfähiges und wirtschaftliches sowie kontrollierbares, einfach reparierbares und auswechselbares Sanierungssystem für Stahlbeton-Schornsteine ergeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Bausatz-System zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.

Erfindungsgemäß bestehen die verwendeten Spannelemente aus drahtformigen Spanngliedern, die auf der äußeren Fläche des Mantels bzw. Schaftes des zu sanierenden Schornsteins im vertikalen Abstand zueinander angebracht werden. Dabei erfolgt das Anbringen nicht unmittelbar auf der äußeren Fläche des Schornstein-Schaftes, sondern unter Zwischenschaltung jeweils mehrerer Abstandhalter. Die Abstandhalter ergeben unter Überbrückung der unregelmäßigen Außenfläche des Schornsteins definierte Punkte, über die die Vorspannkraft des jeweiligen Spannglieds in Form einer entsprechenden Druckkraft auf den Schaft des Schornsteins übertragen wird. Durch den gewählten kleinen, lichten Abstand der Ringspannglieder, z. B. entsprechend der Wirktiefe der erzeugten Ringdruckkraft, und die Tatsache, daß diese Ringspannglieder dementsprechend nur mit geringer Spannkraft vorgespannt werden müssen, sind die Beanspruchungen in der Schaftwand in Richtung der Erzeugenden gering und es ist in Ringrichtung die Wand des Schornsteins über die ganze Hohe überdruckt. Das erfindungsgemäße Konzept besitzt danach eine hohe Flexibilität in bezug auf die bei den jeweiligen Schornsteinen zu losenden Problemen hinsichtlich z. B. der Rißbilder und damit der erforderlichen Verbesserung der Standsicherheit bzw. des Tragsystems.

Das erfindungsgemäße System bietet desweiteren den Vorteil, daß der Zustand der Spannglieder und die Höhe der Vorspannkraft jederzeit auf einfache Weise kontrolliert werden können. Ferner sind die Spannglieder einfach nachspannbar sowie reparierbar oder auswechselbar.

Als Spannungsglieder werden bei dem erfindungsgemäßen System vorteilhafterweise Einzellitzen eingesetzt. Dabei sind die verwendeten Einzellitzen mit einem Korrosionsschutzmantel, bevorzugt aus PE versehen, wobei zwischen Mantel und Litze ein Gleit- und Korrosionsschutzmittel, z. B. Fett, eingebracht ist. Dieser Korrosionsschutzmantel ist noch von einem äußeren Schutzmantel mit deutlich größerem Durchmesser als der des inneren Korrosionsschutzrohrs umgeben; der Zwischenraum zwischen innerem und äußerem Mantel wird dabei noch durch eine Schutzmasse, vorzugsweise einen Einpreßmörtel, verfüllt. Auf diese Weise ist ein vorzüglicher Schutz gegen mechanische Einwirkungen und UV-Bestrahlung gewährleistet.

Die bei dem erfindungsgemäßen Konzept vorgesehenen Abstandhalter gewährleisten nicht nur eine definierte Übertragung der Vorspannkraft der aufgrund der Abstandhalter in Polygonform verlaufenden Spannglieder als Ringdruckkraft auf die Schaftwand des sanierten Schornsteins. Zusätzlich halten sie die Spannlitzen auch im Abstand von der Außenwand des Schornsteinschaftes, so daß sich zwischen den Spanngliedern und der Schornsteinaußenwand keine Stauräume ergeben, die sich ansonsten mit Wasser oder anderen Medien füllen könnten. Dies ist ein entscheidender Gesichtspunkt, da die aus dem Schornstein ausgetragenen Medien, z. B. schwefelige Säure, sehr aggressiv sind. Um desweiteren zu verhindern, daß sich zwischen Spannglied und Abstandshalter, insbesondere in dessen Aufnahme für das Spannglied, die genannten aggressiven Medien ansammeln können, ist die Aufnahme der Abstandhalter für das Spannglied in bezug auf die Vertikalrichtung von oben her zumindestens teilweise abgedeckt angeordnet.

Die Abstandhalter selbst können bevorzugt aus faserbewehrten Beton oder Kunststoff bestehen. Dadurch ergeben sich sowohl hinsichtlich der Beanspruchung als auch hinsichtlich der Witterungseinflüsse standfeste Abstandhalter mit einer entsprechend langen Lebenszeit.

Schließlich empfiehlt sich hinsichtlich der Ausbildung der Abstandhalter, daß die Spannglied-Aufnahmen an ihren Enden abgerundet sind, damit keine Knickstellen im Spannglied entstehen können.

Desweiteren ist es für das erfindungsgemäße System von Vorteil, wenn die Ankerkörper für das Spannen und Verankern der Spannglieder als separate Bauteile ausgebildet sind, und nicht z. B. als Lisenen, die an den zu sanierenden Schornstein anzubetonieren wären. Die separaten Ankerkörper können namlich in bezug auf benachbarte Spannglieder in Umfangsrichtung des Schafts versetzt zueinander angeordnet werden, um auf diese Weise u. U. vorhandene Toleranzen bezüglich der Spannkraft über die Höhe des Schornsteins auszugleichen. Desweiteren sind diese Ankerkörper leicht auszuwechseln. Deren Konstruktion ist besonders robust, wenn sie aus einem Gußkörper bestehen und gegen Korrosion durch eine entsprechende Beschichtung geschützt sind.

Weitere Vorteile und Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Bausatz-Systems ergeben sich im folgenden anhand der Beschreibung der beigefügten Figuren. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sanierten Schornsteins,

Fig. 2 ein erfindungsgemäß verlegtes Spannglied längs einer Umfangslinie des Schaftes des Schornsteins in abgewickelter Darstellung,

Fig. 3 einen bei dem erfindungsgemäßen System eingesetzten Abstandhalter mit einem Schnitt durch das Spannglied in Form einer Einzellitze, und

Fig. 4 einen Schnitt durch einen für das Spannen und Verankern einer Einzellitze verwendeten Ankerkörper.

In der den Schornstein in schematischer Darstellung zeigenden Fig. 1 sind die im wesentlichen vertikal verlaufenden Risse in der Schaftwand des Schornsteins mit (R) bezeichnet. Auf der äußeren Wandfläche des Schafts des Schornsteins sind längs Umfangslinien (U) im vertikalen Abstand zueinander Spannglieder (10) verlegt. Diese Verlegung erfolgt, wie Fig. 2 schematisch deutlich macht, mittels zwischen der Schaftwand und dem Spannglied (10) angeordneter Abstandhalter (20). Das Spannen und Verankern des jeweiligen Spannglieds (10) wird durch einen separaten, d. h. nicht mit dem Bauwerk verbundenen Ankerkörper (30) bewirkt.

Die genauere Ausbildung des jeweiligen Abstandhalters (20) ergibt sich im Zusammenhang mit Fig. 3. Danach umfaßt der jeweilige Abstandhalter (20) eine Grundplatte (21), die auf der Außenfläche des Schaftes aufliegt und durch mittels in Dübel (22) eingeschraubte Schrauben (23) befestigt ist. Die Grundplatte (21) geht vorzugsweise einstückig in einen Abstandkörper (24) über, in dem eine Aufnahme (25) ausgebildet ist. Diese Aufnahme ist nuten- bzw. kanalförmig und verläuft in der Montagestellung des Abstandhalters (20) horizontal, d. h. in Richtung der Umfangslinie (U). Sie ist geeignet, ein als Einzellitze ausgebildetes Spannglied (10) aufzunehmen.

Wie Fig. 3 ebenfalls zeigt, ist die Aufnahme (25) des Abstandhalters (20) zumindestens teilweise nach oben hin durch ein bevorzugt einstückig mit den übrigen Elementen des Abstandhalters ausgebildetes Abdeckelement (26) so abgedeckt, daß ein Eindringen von flüssigen und festen Medien zwischen Aufnahme und Spannglied weitgehend vermieden wird. Auch dadurch ist einer vorzeitigen Korrosion der Bauteile vorgebeugt.

Die nähere Ausbildung des Spannglieds (10) ergibt sich ebenfalls aus Fig. 3, die einen Querschnitt desselben zeigt. Danach ist die Litze (11) geschützt durch einen Korrosionsschutzmantel (12), der vorzugsweise aus PE besteht. Zwischen diesem Mantel (12) und der Litze (11) ist ein Gleit- und Korrosionsschutzmittel (13) in Form eines Fetts eingebracht. Der Korrosionsschutzmantel (12) selbst ist umgeben von einem äußeren Schutzmantel (14), dessen Innendurchmesser erheblich größer ist als der Außendurchmesser des Korrosionsschutzmantels (12). Bevorzugt nach dem Spannen des Spanngliedes (10) wird zwischen dem Innenmantel (12) und dem Außenmantel (14) eine Schutzmasse (15), vorzugsweise ein Einpreßmörtel, verfüllt. Auf diese Weise ist das Spannglied auch für eine lange Lebensdauer gegen Korrosion, mechanische Beschädigung und UV-Einwirkung geschützt.

Der prinzipielle Aufbau des Ankerkörpers (30) ist schließlich in Fig. 4 dargestellt. Danach weist der Ankerkörper (30), der bevorzugt ein Gußkörper ist, zwei der Aufnahme des jeweiligen Endes eines Spannglieds (10) dienende Durchgangsbohrungen (31) auf. Diese Durchgangsbohrungen (31) sind im Ankerkörper (30) so angeordnet, daß andererseits die beiden im Ankerkörper (30) zusammengeführten Endabschnitte des Spannglieds (10) hinsichtlich ihrer wirksamen Parts auf einer Achse liegen, andererseits jedoch hinsichtlich ihrer freien Enden so aus dieser Kraftverlaufsachse herausgeführt sind, daß an diesen freien Enden hydraulische Spannvorrichtungen zum Aufbringen der Vorspannung auf das Spannglied (10) angekuppelt werden können. Die Arretierung der Enden des Spannglieds (10) erfolgt jeweils über Keilanordnungen (32).

Wie in Fig. 4, rechte Seite angedeutet, kann das freie Ende des Spannglieds (10) so lange belassen werden, daß auch nachträglich noch eine hydraulische Spannvorrichtung zum eventuellen Nachspannen angesetzt werden kann. Es ist aber auch möglich, wie in der Fig. 4 links zum Ausdruck gebracht, das freie Ende des Spannglieds (10) nicht oder kaum überstehend in bezug auf den Ankerkörper (30) abzuschneiden; in diesem Fall ist ein Nachspannen des Spannglieds (10) nicht mehr möglich.

Nach dem Spannen des Spannglieds (10) kann in die Bohrungen (31) des Ankerkörpers (30) eine Korrosionsschutz-Masse (33) verfüllt, und es können die Enden der Bohrungen durch entsprechend geformte Schutzkappen (34) verschlossen werden. Zum weiteren Korrosionsschutz ist der Ankerkörper (30) mit einer entsprechend resistenten Beschichtung ausgerüstet.

Schließlich sind in Fig. 4 im Zusammenhang mit dem geschilderten Spannglied (10) noch zwei Einfüllstutzen (16) angedeutet, die am äußeren Mantel (14) des Spannglieds (10) angeordnet sind und ein Verfüllen des Raums zwischen dem inneren Mantel (12) und dem äußeren Mantel (14) ermöglichen, wie dies schon geschildert worden ist.

Claims (7)

1. Verfahren zum Sanieren eines hohlzylindrischen Baukörpers - insbesondere eines Schornsteins aus Stahlbeton - dessen Mantel durch im wesentlichen vertikal verlaufende Risse beschädigt ist, mit folgenden Merkmalen:

• - Anbringen von mehreren, definierte Punkte ergebenden Abstandshaltern auf der äußeren Fläche des Mantels jeweils längs mehreren, im vertikalen Abstand befindlichen Umfangslinien, wobei die Abstandshalter jeweils eine im Abstand von der Mantelfläche liegende Aufnahme für ein drahtförmiges Spannglied aufweisen;
• - Einbringen je eines Spanngliedes in die längs einer Umfangslinie punktuell angeordneten Abstandshalter;
• - Spannen der Spannglieder; und
• - Einbringen einer Schutzmasse zwischen einem Korrosionsschutzmantel und einem äußeren Schutzmantel, wobei der Korrosionsschutzmantel und der äußere Schutzmantel die drahtförmigen Spannglieder umgeben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannglieder Einzellitzen verwendet werden.

3. Bausatz-System zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - punktuell anordenbare Abstandshalter (20) vorgesehen sind, in die ein Spannglied (10) einbringbar ist;
• - die verwendeten Einzellitzen (11) jeweils mit einem Korrosionsschutzmantel (12), vorzugsweise aus PE, sowie einem äußeren Schutzmantel (14) versehen sind, wobei nach dem Spannen der Litze zwischen Korrosionsschutzmantel (12) und Schutzmantel (14) eine Schutzmasse (15), vorzugsweise ein Einpreßmörtel, verfüllbar ist;
• - zwischen Korrosionsschutzmantel (12) und Litze (11) in Gleit- und Korrosionsschutzmittel (13), z. B. Fett, eingebracht ist;
• - die jeweiligen Enden eines Spanngliedes (10) in einem Ankerkörper (30) enden; und
• - die beiden im Ankerkörper (30) zusammengeführten Endabschnitte des Spanngliedes (10) hinsichtlich ihrer wirksamen Parts im wesentlichen koaxial sind.

4. Bausatz-System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Aufnahme (25) der Abstandhalter (20) für das Spannglied (10) in bezug auf die Vertikalrichtung von oben her zumindest teilweise durch ein Teil (26) abgedeckt angeordnet ist.

5. Bausatz-System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Abstandshalter (20) aus faserbewehrtem Beton oder Kunststoff bestehen.

6. Bausatz-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Ein- und Austrittsbereiche der Aufnahme (25) der Abstandhalter (20) für das Spannglied (10) abgerundet sind.

7. Bausatz-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

• - daß für das Spannen und Verankern der Spannglieder (10) Ankerkörper (30) vorgesehen sind, die als separate Bauteile ausgebildet sind.