DE928601C - Stahlbetonkoerper mit einer vorgespannten Stahleinlage - Google Patents

Stahlbetonkoerper mit einer vorgespannten Stahleinlage

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DE928601C
DE928601C DEM12427A DEM0012427A DE928601C DE 928601 C DE928601 C DE 928601C DE M12427 A DEM12427 A DE M12427A DE M0012427 A DEM0012427 A DE M0012427A DE 928601 C DE928601 C DE 928601C
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reinforced concrete
pressure
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rods
concrete beam
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DEM12427A
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Fritz W Mader
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/20Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of concrete or other stone-like material, e.g. with reinforcements or tensioning members
    • E04C3/26Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of concrete or other stone-like material, e.g. with reinforcements or tensioning members prestressed

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  • Architecture (AREA)
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  • Structural Engineering (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)

Description

  • Stahlbetonkörper mit einer vorgespannten Stahleinlage Bauteile aus Beton, bei denen die bei Belastung auftretenden Spannungen vorwiegend durch Stahleinlagen, meist Stäbe, Bewehrungen genannt, aufgenommen werden, sind bekannt. Ebenso sind Betonbalken bekannt, bei denen die bei Belastung im unteren Teil auftretenden Zugspannungen durch auf Zug vorgespannte Stahlstäbe aufgenommen werden, wobei die besondere Wirkung dieser Vorspannung darauf beruht, daß die auf Zug vorgespannten Stäbe im Beton als Reaktion eine Druckspannung hervorrufen, die durch die bei Belastung des Balkens auftretende Zugspannung weitgehend ausgeglichen wird, wodurch in diesem Teil des Balkens im Endeffekt eine weitgehende oder vollkommene Spannungsfreiheit hervorgerufen wird. Bei dieser Methode werden die im oberen Teil des Balkens auftretenden Druckspannungen, die unter Umständen sehr 'hohe Werte annehmen, die noch die der Zugspannungen übertreffen können, nicht berücksichtigt. Es sind aber gerade die hohen Druckspannungen, die, wenn sie vom Beton aufgenommen werden sollen, hohe Betongüten erfordern, bzw. Abmessungen (Bauhöhen), die den zulässigen Betonpressungen entsprechen.. Außerdem wird es in der Praxis als nachteilig empfunden, daß große Druckspannungen das Kriechen des Betons sehr begünstigen.
  • Diese Nachteile werden durch den Gegenstand der Erfindung, der in der Zeichnung beispielsweise und schematisch veranschaulicht ist, beseitigt. Es stellt dar Abb. i den Spannungsverlauf über dem Querschnitt eines Balkens aus Beton, und zwar Abb. i a die in der Zugzone aufgebrachte Vorspannung allein, Abb. i b die durch die äußeren Kräfte (ständige Last) hervorgerufenen Spannungen allein, Abb. i c die Spannungen, wie sie sich herausstellen, wenn eine überlagerung der Vorspannung der Zugzone und der Spannungen aus ständiger Last stattfindet, Abb. 2 einen Betonbalken mit Bewehrungsstäben, die in den Zugspannungszonen auf Zug und in den Druckspannungszonen auf Druck vorgespannt sind, Abb. 3 die Belastungs-, Momenten- und Haftspannungsverteilung eines einfachen Betonbalkens, Abb.4 Beispiele von Querschnitten von Stahlstäben, wie sie als vorgespannte Bewehrungsstäbe nach der Erfindung zur Anwendung kommen, Abb.5 Knicksicherungen der Bewehrungsstäbe durch. Verbügelung, und zwar -Abb:-5 a die Anordnung und Verankerung von Bügel: in -der Seitenansicht, Abb. 5 b die Anordnung und Verankerung von Bügeln für Zugstäbe und für Druckstäbe im Querschnitt, Abb. 5 c die Anordnung und Verankerung von Bügeln für Zugstäbe und für Druckstäbe auf eine andere Art, Abb. 5 d die Verbügelung mittels hierfür besonders gestalteter Platten im Querschnitt. Stahlbetontcile werden als vorgespannt bezeichnet, wenn bei diesen durch Einleitung von Vorspannkräften ein gewollter Spannungszustand, nämlich die Vorspannung, erzeugt wird. Eine Vorspannung liegt demnach dann vor, wenn im fertiggestellten Bauteil nach Abzug der aus allen übrigen Lastfällen hervorgerufenen Spannungen die Vorspannung übrigbleibt, die dann im bisher bekannten Fall der nur auf Zug vorgespannten Bewehrungen ein Spannungsbild hat, wie es in Abb. ra veranschaulicht ist.
  • Die Spannungen, die aus ständiger Last, Verkehrslast, Temperaturänderungen, Schwinden, Kriechen u. a. hervorgerufen werden, sind in Abb. r b veranschaulicht. Diesen letztgenannten Spannungen wird die Vorspannung zu dem Zweck überlagert, Zugspannungen im Beton ganz zu vermeiden oder so stark zu vermindern, daß keine Haarrisse im Beton entstehen können. Die in diesem Falle erzwungene Spannung ist in Abb. r c zur Anschauung gebracht.
  • Die V orspannkräfte werden bei dieser Methode so gewählt, daß sie den aus den übrigen Lastfällen herrührenden Zugspannungen entgegenwirken, um auf diese Weise die Randspannungen auf der Zugseite, die vor allem die schädlichen Haarrisse hervorrufen, zu reduzieren.
  • Nach der Idee der Erfindung werden nun zusätzlich zu den bereits bekannten, auf Zug vorgespannten Stahleinlagen für die Zugzone in der Druckzone des Stahlbetonquerschnittes zur Entlastung der Betondruckzone Stahleinlagen verwendet, die durch Pressen unter Druck gesetzt werden, und nachdem eine ausreichende Verbundwirkung oder eine Übertragungswirkung ohne Verbund erreicht ist, ihre Spannung auf den Beton dergestalt übertragen, daß die im Beton erzeugten Spannungen den durch äußere Kräfte erzeugten Druckspannungen entgegenwirken. Dabei kann das Entspannen der Einlagen entsprechend der z. B. langsam zunehmenden äußeren Belastung am fertigen Bauteil vorgenommen werden. Durch eine geeignete Dosierung der Vorspannkräfte auf Zug und Druck wird somit erreicht, daß im Beton nur noch geringe Normalspannungen auftreten.
  • Durch die internen Haftspannungen, die Zulagen zur Bewehrung und durch die Änderung der ständigen Last längs der Trägerachse entstehen Hauptspannungen (Schubspannungen) schiefwinklig zur Trägerachse. Diesen wird begegnet durch vorgespannte Schrägeinlagen, und zwar werden neben den bisher üblichen, den Zugtraj ektorien (in Abb. 2 strichpunktiert eingezeichnet) in der Lage angepaßten, auf Zug vorgespannten Schrägeinlagen zusätzlich auch auf Druck vorgespannte Schrägeinlagen verwendet, die den Drucktraj ektorien (in Abb. 2 gestrichelt eingezeichnet) folgen.
  • Bei einem Stahlbetonkörper nach der Erfindung wird zweckmäßig die Haftung der Stahleinlagen in hohem Maße mit zur Verankerung herangezogen.
  • Für die Übertragung der Spannungen durch Haftung werden nach der Erfindung kleine Querschnitte mit großem Umfang oder Querschnitte, die mit Vorsprüngen oder Einbuchtungen versehen sind, oder Querschnitte mit rauher Oberfläche zur Anwendung gebracht, wie sie in Abb. 4 beispielsweise gezeigt sind.
  • Das Vorspannen der Einlagen auf Druck bringt die Gefahr des Ausknickens mit sich, der dadurch begegnet wird, daß die Profile der Einlagen, wie sie zur Erhöhung der Haftung gewählt werden, auch bei kleiner Querschnittsfläche ein großes Trägheitsmoment aufweisen, und ferner dadurch, daß den sich aus diesen Querschnitten ergebenden Knicklängen durch eine geeignete Verbügelung entgegengewirkt wird. Dabei kann diese Verbügelung bei kleineren Balkenlängen ausschließlich in lotrechter Richtung erfolgen, wie dies in Abb. 5 a bis 5 c schematisch und beispielsweise veranschaulicht ist, sie kann aber auch bei längeren Balken noch in der waagerechten Knickebene erfolgen. Die Verbügelung geschieht z. B. auf eine zur Sicherheit reduzierte Knicklänge durch Bügel, die wie üblich im Balkenquerschnitt durch Umschließung der Zug- und der Druckbewehrung gehalten werden, und durch Bügel, die um die Druckbewehrung in der zu den anderen Bügeln entgegengesetzten Richtung aus dem Betonquerschnitt herausgeführt werden, wo sie zweckmäßigerweise, wenn die Haftspannungen nicht ausreichen, verankert werden, oder durch Platten, die den Bewehrungsstäben entsprechende Durchbrüche aufweisen und die im Balkenquerschnitt verankert werden (Abb. 5 d).
  • Durch die beschriebene und in der Zeichnung beispielsweise veranschaulichte Erfindung werden Bauteile aus Beton geschaffen, bei denen die Querschnitte weitgehend entlastet werden können. Hierdurch wird es ermöglicht, mit einer geringeren und billigeren Dimensionierung der Bauteile auszukommen und auch noch geringere und billigere Betongüten anzuwenden. Außerdem wird durch die erreichte 'Entlastung des Balkenquerschnittes das in der Praxis als besonders unangenehm empfundene Kriechen weitgehend verhindert. Es muß betont werden, daß alle mit dein Zugspannbeton verbundenen Vorteile voll erhalten bleiben.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Stahlbetonkörper,insbesondere Stahlbetonbalken, mit einer vorgespannten Stahleinlage in der Zugzone und einer Stahleinlage in der Druckzone, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einlage auf Druck vorgespannt ist.
  2. 2. Stahlbetonbalken nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufhebung der Schubspannungen schräg zur Längsrichtung des Balkens zusätzliche Vorspannstäbe angeordnet sind, welche den Hauptspannungen entgegenwirkend gezogen oder gedrückt sind (Abb. 2)-
  3. 3. Stahlbetonbalken nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstäbe bei kleinen Querschnitten ein großes Trägheitsmoment aufweisen, z. B. halbkreisförmig, winkelförmig, S-förmig, U-förmig od. ä. ausgebildet sind (Abb.
  4. 4). q.. Stahlbetonbalken nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß'die Druckstäbe für eine besonders gute Haftung vorbereitet sind, z. B. künstlich geraubt oder mit Vorsprüngen bzw. Einbuchtungen versehen sind.
  5. 5. Stahlbetonbalken nach Anspruch 3 oder q., dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstäbe zur Verhinderung des Ausknickens durch über die Länge des Balkens verteilte Bügel gehalten sind (Abb. 5).
  6. 6. Stahlbetonbalken nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bügel abwechselnd die Druck- und die Zugstäbe umfassen und, die Druckstäbe erfassend, aus der Druckzone nach außen herausgeführt sind (Abb. 5 a bis 5 c).
  7. 7. Stahlbetonbalken nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bügel aus quer zur Längsausdehnung des Balkens angeordneten Platten bestehen und passende Öffnungen aufweisen, durch welche die Druckeinlagen hindurchgeführt sind (Abb. 5 d). B. Stahlbetonbalken nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Druckstäbe gegen Ausknickung haltenden Platten auch zur Verbindung derselben mit den Zugstäben dienen (Abb. 5 d).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0518771A1 (de) * 1991-06-13 1992-12-16 FREYSSINET INTERNATIONAL et COMPAGNIE Verfahren und Vorrichtung zur Druckaufnahmeverstärkung von Beton und derart verstärkte Betonbauwerte

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0518771A1 (de) * 1991-06-13 1992-12-16 FREYSSINET INTERNATIONAL et COMPAGNIE Verfahren und Vorrichtung zur Druckaufnahmeverstärkung von Beton und derart verstärkte Betonbauwerte
FR2677693A1 (fr) * 1991-06-13 1992-12-18 Freyssinet Int & Co Perfectionnements aux procedes et dispositifs pour renforcer le beton a la compression et aux ouvrages en beton ainsi renforces.
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