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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherungsverfahren für Ingenieurbauten
oder andere Strukturen des Ingenieur- und Bauwesens mit gespannten äußeren Vorspannseilen
und/oder Tragseilen und/oder Zugbolzen. Sie betrifft ebenfalls die
zur Durchführung
des Verfahrens verwendete Sicherheitsvorrichtung.
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Ingenieurbauten
wie Brücken
weisen unmittelbar in den Beton integrierte Bewehrungen auf. Sie weisen
gleichermaßen äußere Bewehrungen
auf, welche nicht in den Beton selbst integriert sind, und aus dicken
Spannseilen bestehen, die auch als Vorspannseile bezeichnet werden.
Diese Seile werden zwischen Strukturelementen des Baus gespannt.
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Die äußeren Vorspannseile
können
Längen von
mehreren zehn Metern aufweisen. Sie werden an Elementen des Baus
gespannt und verankert, welche als Widerlager dienen, und sie können ebenfalls andere
Elemente des Baus, wie Wände
oder Zwischenwände,
durchqueren.
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Die
Enden dieser Seile weisen Verankerungseinrichtungen auf, die es
ermöglichen,
die ursprüngliche
Vorspannung zu wahren.
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Diese
Seile sind im allgemeinen gut gesichert, jedoch ist nicht selten
ein Reißen
festzustellen, für
das es vielerlei Gründe
gibt: Korrosion, Überlastung,
Ermüdung.
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Das
unvermittelte Reißen
eines Seiles kann erhebliche Schäden
in seiner näheren
Umgebung verursachen, d.h. beispielsweise an der Struktur des Baus
und auch unter den benachbarten Seilen.
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Zwischen
den Verankerungselementen durchqueren die Seile die Elemente des
Baus; in diesen Elementen oder Wänden
sind Öffnungen
vorgesehen und die Seile werden mittels Leerrohren, die während der
Bauarbeiten zu diesem Zweck vorgesehen werden, geführt.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
ein Verfahren vor, das es ermöglicht,
den Folgen eines zufälligen
Reißens
dieser Seile zuvorzukommen.
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Das
erfindungsgemäße Sicherungsverfahren,
das in dem beigefügten
Anspruch 1 definiert ist, besteht darin, daß eine Sicherheitsvorrichtung
an der Mündung
jeder Durchgangsöffnung
installiert wird, um die durch das Entspannen des Seils beim Reißen desselben
freigesetzte Energie irreversibel und quasi sofort abzubauen.
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Die
Sicherheitsvorrichtung übernimmt
sozusagen die Aufgabe der einfachen Verankerungen des Seils und
kann so ausgebildet sein, dass sie die vollständige Entspannung des Seils
absorbiert, wobei sie jeden Abschnitt des gerissenen Seils meistert.
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Das
Verfahren besteht darin, an dem oder den Seilen eine speziell für bestehende
alte Bauten entwickelte Sicherheitsvorrichtung anzuordnen und insbesondere
das oder die Seile mittels einer Vorrichtung zu verkleiden, die
Teile aufweist, welche nachträglich
vor Ort zusammensetzbar sind, um das Seil zu umhüllen oder sich symmetrisch
zu beiden Seiten desselben zu erstrecken Nach einer Variante besteht das
Verfahren darin, daß gleichzeitig
mit der Herstellung des Baus und dem Installieren des entsprechenden
Seils eine Vorrichtung oder mindestens ein Teil dieser Vorrichtung
durch Auffädeln
der Vorrich tung oder des Teils der Vorrichtung auf das Seil auf
beiden Seiten jeder Öffnung
montiert wird.
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Die
Erfindung betrifft gleichermaßen
eine Sicherheitsvorrichtung zur Durchführung des Sicherungsverfahrens,
wobei die Sicherheitsvorrichtung gebildet ist aus: einem mit Abstand
von der Mündung der
Durchgangsöffnung
an dem Seil angebrachten Teil und mindestens einer zwischen dem
Teil und der Mündung
angeordneten Energieabsorptionsvorrichtung, deren Länge an die
Streckung des Seils beim Spannen desselben angepaßt ist und
deren Absorptionsfähigkeit
so abgestimmt ist, daß ihr
Funktionieren mit einer kontrollierten Kraft möglich ist, deren maximaler
Wert geringer ist als die Haftkraft und die Bruchlast sowie die
Reibungskraft der Befestigung des Teils an dem Seil.
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Des
weiteren besteht das an dem Seil befestigte Teil erfindungsgemäß aus zwei
Halbschalen oder Klemmbacken aus Stahl, Aluminium oder Verbundmaterial;
die Halbschalen sind durch jedes geeignete Mittel, seien es Schrauben
oder Bolzen, zusammengesetzt und auf dem Seil festgezogen, wobei
der Klemmdruck derart angepasst ist, dass eine Beschädigung der
Bestandteile des Seils, d.h. des Mantels, der Litzen und des Zements,
vermieden wird.
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Nach
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist die Innenfläche
jeder Halbschale oder Klemmbacke, die mit dem Umfang des Kabels
in Kontakt ist, rau, um die Verankerung auf dem Seil zu verbessern;
die Innenfläche
kann beispielsweise Riffelungen aufweisen, die durch Ausbilden eines
Gewindes mit einer Steigung beispielsweise von 1 bis 3 mm erhalten
werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung entspricht die Energieabsorptionsvorrichtung
der Vorrichtung, die Gegenstand der Patentanmeldung FR-02 05 109
ist, welche als FR-A-2839126 nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung
veröffentlicht
wurde. Diese im folgenden näher
beschriebene Vorrichtung ist in Form einer langgestreckten Metallrinne
ausgebildet, deren Querschnitt einem U oder einem Omega entspricht,
so daß sie
das Seil teilweise umgibt, wobei die Seitenwände der Rinne durch Zugbolzen
miteinander verbunden und durch Distanzstücke beabstandet sind.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Energieabsorptionsvorrichtung,
wie in der genannten Patentanmeldung, aus einem gebogenen Blech
mit einem Boden und leicht konvergierenden Seiten gebildet, deren
zueinander parallele obere Ränder
mit Öffnungen
zum Durchführen
der Zugbolzen versehen sind.
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Nach
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung weisen die Seiten der Absorptionsvorrichtung die Form
eines rechtwinkligen Trapezes auf, wobei die Ebene der Enden unter
einem Winkel mit der Ebene des den Boden bildenden Teils verläuft, um die
Verformung der Absorptionsvorrichtung ausgehend von der Kante des
Bodens fortschreitend zu initiieren.
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Nach
einer Variante liegt die Absorptionsvorrichtung in Form einer Struktur
mit geschlossenem Querschnitt oder in Form einer beliebigen anderen Struktur
vor, die eine kalibrierte Energieabsorption ermöglicht.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der nachfolgenden Beschreibung
und der beigefügten Zeichnungen
näher beschrieben,
welche illustrativen Zwecken dienen und welche zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Ingenieurbaus aus armiertem Beton
und eines gespannten äußeren Vorspannseils,
das durch das erfindungsgemäße Verfahren
gesichert ist;
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2 die
an dem Seil angebrachte Sicherheitsvorrichtung;
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3 eine
Endansicht der Energieabsorptionsvorrichtung und der Einrichtungen
zum Befestigen derselben an einem Seil,
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4 eine
Seitenansicht der Energieabsorptionsvorrichtung,
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5 eine
vergrößerte Darstellung
der beiden Halbschalen oder Klemmbacken zur Befestigung an dem Seil;
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6 eine
Draufsicht auf die Energieabsorptionsvorrichtung nach einem Reißen des
Seiles.
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1 zeigt
sehr schematisch einen Bereich eines Ingenieurbaus, beispielsweise
einen Teil einer Brücke,
mit einer oberen Fahrbahnplatte 1, einer unteren Fahrbahnplatte 2 und
Strukturelementen, die beispielsweise durch mit 3, 4, 5 und 6 bezeichnete Wände gebildet
sind.
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Ein
als äußeres Vorspannseil
dienendes Seil 7 ist zwischen den Wänden 3 und 6 gespannt,
wobei es durch Verankerungseinrichtungen 8 und 9 gespannt
gehalten ist, welche an den als Widerlager dienenden Wänden 3 und 6 angeordnet
sind.
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An
diem Seil 7 ist auf beiden Seiten der Wände eine Vorrichtung 10 zu
erkennen, die der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung
entspricht.
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Die
Sicherheitsvorrichtung 10, welche in den nachfolgenden
Figuren detailliert beschrieben wird, weist ein an dem Seil 7 befestigtes
Teil 11, das einen Hammer bildet, und eine Vorrichtung 12 auf,
welche das Absorbieren der Energie ermöglicht.
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Das
Seil 7 durchquert die verschiedenen Wände 3, 4, 5 und 6.
Es ist in Öffnungen 13, 14, 15 und 16 geführt, und
insbesondere in Leerrohren, die während der Errichtung des Baus
in den Wänden 3, 4, 5,
und 6 vorgesehen wurden. Es ist in 1 zu erkennen,
dass Sicherheitsvorrichtungen 10 an jeder Mündung der Öffnungen
angeordnet sind.
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Bei
einem Reißen
des Seils 7 egal an welcher Stelle zwischen den Wänden 3 und 4 oder 4 und 5 oder 5 und 6 wirken
die Sicherheitsvorrichtungen 10, um die aus dem Entspannen
des Seiles resultierende Energie zu absorbieren.
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2 zeigt
eine Sicherheitsvorrichtung, die aus einem an dem Seil 7 befestigten
Teil 11 und einer Absorptionsvorrichtung 12 besteht,
welche das Seil umschließt.
Diese Absorptionsvorrichtung entspricht derjenigen, die Gegenstand
der Patentanmeldung FR-02 05105 ist.
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Die
Vorrichtung 12 wird im folgenden näher beschrieben. Sie hat die
Form einer Rinne mit einem Querschnitt in Form eines U oder Omega.
Die Rinne ist aus einem gebogenen Blech geformt. Sie weist einen
Boden 17 und Seitenwände 18 auf.
Der Boden 17 ist flach und rechteckig; die Seitenwände 18 sind ebenfalls
eben und weisen in ihrem oberen Bereich einen Rand 19 auf.
Dieser Rand 19 ist für
das Anbringen von Zugbolzen 20 ausgebildet, welche die
Wände verbinden
und so die Rinne um das Seil 7 schließen. Die Zugbolzen 20 sind
beispielsweise Bolzen und der Raum zwischen den Rändern 19 der
Wände 18 ist
durch Distanzstücke 21 in
Form von Rohren gebildet, die auf die Zugbolzen 20 aufgefädelt sind.
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3 zeigt
die Absorptionsvorrichtung 12 im Verlauf des Anbringens
an dem Seil 7. Die Absorptionsvorrichtung hat einen Querschnitt
in Form eines U oder eines Omega, welcher das Seil 7 umschließt. Die
Wände 18 sind
in bezug auf den Boden 17 leicht geneigt, wobei sie nach
oben aufeinander zu laufen. Die oberen Ränder 19 der Wände 18 ermöglichen das
Anbringen der Zugbolzen 20 und ihr gegenseitiger Abstand
ist durch rohrförmige
Distanzstücke 21 kalibriert.
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Die
Absorptionsvorrichtung ist gleitend verschiebbar auf dem Seil 7 angebracht.
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Die 4 zeigt
die Absorptionsvorrichtung 12 von der Seite. Ihre Seitenwände 18 haben
die Form eines rechtwinkligen Trapezes. Auf einer Seite verläuft das
Ende 22 des Absorbierers senkrecht zum Boden 17;
dieses Ende 22 ist in Kontakt mit dem den Hammer bildenden
Teil 11. Das andere Ende 23 des Absorbierers ist
geneigt und bildet mit dem Boden 17 einen Winkel, der kleiner
als 90° ist,
beispielsweise in der Größenordnung
von 80° liegt.
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Das
Ende 23 entspricht dem Ende, das in Kontakt mit der Durchführungsöffnung des
Seils in einer der Wände 3, 4, 5 oder 6 steht.
Tatsächlich
ist es die Kante 24 des Bodens 17, welche die
Wände berührt, um
die Verformung des Absorbierers fortschreitend zu initiieren, wenn
dieser wirksam wird.
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Die
Neigung dieses Endes 23 ermöglicht ein fortschreitendes
Anwachsen des Verformungswiderstands des Absorbierers 12 beim
Reißen
des Seils und Drücken
des Absorbierers gegen die entsprechende Wand durch das als Hammer
dienende Teil 11.
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Wie
des weiteren in 4 zu erkennen ist, sind im oberen
Rand 19 der Seitenwände 18 Öffnungen 25 vorgesehen,
die den Durchtritt von Zugbolzen 20 ermöglichen. Diese Öffnungen 25 sind
beispielsweise regelmäßig über die
Länge der
Absorbiervorrichtung beabstandet angeordnet.
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Dieser
Absorbierer 12 besteht aus einem Edelstahlblech oder aus
einem anderen Metall, Verbundstoff oder Kunststoff. Dieses Blech
kann beispielsweise eine Dicke von 3 bis 4 mm aufweisen und nach
Art einer Rinne ausgebildet sein, um ein Seil zu umgeben, dessen
Durchmesser in der Größenordnung
von beispielsweise 90 mm liegt.
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Die
Länge des
Absorbierers ist abhängig
von der zu bewältigenden
Längenveränderung
des Seils im Moment der Entspannung gewählt.
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Der
Verformungswiderstand des Absorbierers ist derart gewählt, dass
er geringer als die Fixierkraft des Teils 11 an dem Seil
ist.
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Das
Seil 7 besteht im allgemeinen aus mehreren Litzen, die
von einem Mantel aus thermoplastischem Material umhüllt sind.
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Das
Teil 11 ist, wie in 5 dargestellt,
aus zwei Halbschalen 26 gebildet, die mittels Schrauben oder
Bolzen 27 zusammengefügt
sind. Diese Halbschalen 26 haben eine zylindrische Bohrung,
deren Innenfläche 28 vorzugsweise
rau ist, um besser am Umfang des Seils 7 haften zu können. Die
Innenfläche 28 weist
beispielsweise Riffelungen auf, welche einer Art von Innengewinde
entsprechen, dessen Steigung beispielsweise zwischen 1 und 3 mm
beträgt;
dieses Gewinde ermöglicht
eine gute Verankerung jeder Halbschale an dem Seil und das Vermeiden
der Gefahr eines Gleitens unter einen Kraftwert, der unterhalb desjenigen
liegt, welcher der Funktion des Absorbierers 12 entspricht.
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Schrauben
oder Bolzen 27 durchqueren die beiden Halbschalen 26;
ihre Anzahl und ihr Anzugsmoment sind derart bestimmt, dass eine
auf das Seil einwirkende Haftkraft erreicht wird, die deutlich über der
zum Verformen der Absorptionsvorrichtung 12 erforderlichen
Kraft liegt.
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Das
Teil 11 kann aus Stahl, Aluminium oder gegossenem oder
nicht gegossenem Verbundmaterial bestehen.
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6 zeigt
die Absorptionsvorrichtung 12 in Draufsicht, verformt durch
die Einwirkung des Teils 11, zwischen diesem und einer
der Wände 3, 4, 5 oder 6 nach
dem Reißen
des Seils 7. Der Absorbierer 12 verformt sich
in aufeinanderfolgenden Falten, wobei jede Falte durch die Zugbolzen 20 begrenzt
ist.
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Je
nach Bedarf kann auch das Anordnen mehrerer Absorbierer 12 vorgesehen
sein, die in Reihe an dem Seil 7 angeordnet und durch ein
frei auf dem Seil bewegbares Übergangsteil
beispielsweise in Form einer Scheibe beabstandet sind.
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Jeder
Absorbierer 12 kann eine Fähigkeit zum Absorbieren der
Veränderung
der Länge
eines Seils aufweisen, welche der Länge des Seils zwischen zwei
benachbarten Wänden
entspricht. Um eine Veränderung
der Streckung eines Seils zu absorbieren, die dem Doppelten des
Raums zwischen zwei Wänden
entspricht, kann das Anbringen zweier Absorptionsvorrichtungen vorgesehen
sein.
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Obwohl
der Abstand zwischen zwei Seilen sehr gering und der Zugang relativ
schwierig ist, ermöglicht
es die Rinnenform dieser Absorptionsvorrichtungen diese an Seilen
fertiggestellter Bauten anzubringen.
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Die
Rinnenform des Absorbierers 12 erleichtert dessen Montage
an unterschiedlichen Seilen und seine Befestigung durch Zugbolzen 20 ist
ebenfalls relativ einfach. Das Anziehen der Ränder 19 erfolgt mit
einem kalibrierten Moment, das auf die Distanzstücke 21 und nicht auf
das Seil wirkt.
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Gleichermaßen ist
das Anbringen des als Hammer dienenden Teils 11 durch die
Verwendung der beiden Halbschalen 26 möglich, von denen eine unter
das Seil geführt
und die andere auf dem Seil angeordnet wird, worauf beide mittels
Schrauben oder Bolzen 27 miteinander verbunden werden.
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Die
Sicherheitsvorrichtung kann gleichermaßen auch von Beginn an an den
Seilen 7 angebracht sein. In diesem Fall kann auch eine
Absorptionsvorrichtung mit geschlossenem Querschnitt verwendet werden,
die beispielsweise aus Metall, Verbundmaterial oder Kunststoff besteht.
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Die
Sicherheitsvorrichtung kann auch bei jeder Art von Spannseil verwendet
werden, beispielsweise bei Fangleinen, Haltetauen, Tragseilen, Ankern.
Abhängig
von dem jeweiligen Fall kann sie wie zuvor geschildert als das Seil
umgebende Rinne oder als Absorptionsvorrichtungen vorliegen, welche
symmetrisch zu beiden Seiten des Seils angeordnet sind.
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Die
Sicherheitsvorrichtung ist auch für jede Art von Seil geeignet,
insbesondere für
Seile mit mehreren Fäden,
mehreren Litzen, die mit Zementschlamm ummantelt oder umspritzt
sein können, oder
andere.