Korrosionsgeschütztes freies Zugglied, insbesondere Spannglied für Spannbeton ohne Verbund

Abstract

 Bei einem korrosionsgeschützten Zugglied (1), das über einen Sattel (2) an einem Bauteil (3) umgelenkt wird, besteht die rohrförmige Umhüllung (4) zumindest im Bereich der Umlenkstelle aus einem äußeren Mantel (5), nämlich einem Rohr mit glatter Oberfläche, und einem in lichtem Abstand von diesem gehaltenen inneren Mantel (6), nämlich einem Rohr, das mit quer zu seiner Längsachse verlaufenden Rippen versehen ist. Der zwischen beiden gebildete Ringraum (7) ist mit einem erhärtenden Material ausgefüllt. Durch die zweischalige Ausbildung der Umhüllung (4) und die Ausfüllung des dazwischen liegenden Ringraumes (7) mit erhärtendem Material wird sichergestellt, daß selbst dann, wenn der äußere Mantel (5) unter dem radialen Anpreßdruck der einzelnen Zugelemente (12) an der Umlenkstelle zusammengedrückt wird, noch immer eine ausreichende Überdeckung der Zugelemente (12) durch das erhärtende Material und somit ein ausreichender Korrosionsschutz vorhanden ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein korrosionsgeschütztes freies Zugglied, insbesondere ein Spannglied für Spannbeton ohne Verbund, aus mindestens einem innerhalb einer rohrförmigen Umhüllung angeordneten Zugelement, wie Stahlstab, -draht oder -litze, das in seinem Verlauf mindestens einmal umgelenkt wird.

[0002] Bei der Errichtung von Bauwerken aus Spannbeton, insbesondere bei Brückenbauwerken, kennt man die Vorspannung mit und ohne Verbund. Vorspannung mit Verbund wird meist als Vorspannung mit nachträglichem Verbund ausgeführt. Hierbei werden die Spannglieder innerhalb des Betonquerschnitts in Spannkanälen längsbeweglich geführt, nach dem Erhärten des Betons gespannt und gegenüber dem Bauwerk verankert sowie durch Injizieren von Zementleim in die Spannkanäle in Verbund mit dem Bauwerk gebracht. Bei Vorspannung ohne Verbund liegen die Spannglieder meist außerhalb des Betonquerschnitts, sind jedoch gegenüber dem Bauwerk abgestützt; sie können so jederzeit besichtigt, nachgespannt und gegebenenfalls auch ausgewechselt werden.

[0003] Bei Spanngliedern ohne Verbund, wie sie häufig auch als Schrägseile für Schrägseilbrücken, zur Sanierung von Bauwerken und für andere Bauaufgaben eingesetzt werden, ist es in der Regel nicht, wie bei einbetonierten Spanngliedern, möglich, die Spanngliedachse kontinuierlich gekrümmt dem Verlauf der Biegemomente anzupassen; es ist vielmehr notwendig, das Spannglied polygonzugartig zu führen. Dadurch entstehen Umlenkstellen, an denen die einzelnen Zugelemente, die das Spannglied bilden, dicht an der Innenseite ihrer in der Regel aus Kunststoff, meist PE, bestehenden rohrförmigen Umhüllung anliegen und beim Spannen radiale Druckkräfte auf die Abstützstelle am Bauwerk abgeben. Bei hohen Druckkräften kann dadurch die Kunststoffumhüllung ins Fließen geraten, so daß sowohl der Schutz vor mechanischen Beschädigungen, als auch der Korrosionsschutz beeinträchtigt werden, wenn nicht gar verloren gehen.

[0004] Aber auch unter Normalbedingungen, d.h. wenn die Kunststoffumhüllung nicht ins Fließen kommt, liegen die Zugelemente unmittelbar an der Umhüllung an, so daß bei einem eventuellen späteren Verpressen der Umhüllung mit Korrosionsschutzmasse keine gezielte Mindestüberdeckung der Zugelemente durch die Korrosionsschutzmasse und damit kein sicherer Korrosionsschutz gewährleistet werden kann.

[0005] Zur Lösung dieses Problems ist es aus der DE 37 34 954 C2 bekannt, die Zugelemente an den Umlenkstellen mittels Abstandhaltern, durch welche die einzelnen Zugelemente hindurchgeführt werden, in der Umhüllung zu fixieren und im Anschluß daran den Raum zwischen den Zugelementen und der Umhüllung mit erhärtendem Material zu verpressen. So werden überall im Bereich der Umlenkung eine ausreichende überdeckung der Zugelemente zur Gewährleistung des Korrosionsschutzes und eine gleichmäßige Lastverteilung erzielt. Der Einbau solcher Abstandhalter ist sehr aufwendig.

[0006] Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Berücksichtigung der Anforderungen an den Korrosionsschutz eine wirtschaftlichere Bauart für freie Spannglieder an deren Umlenkstellen anzugeben.

[0007] Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Zugglied mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0008] Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0009] Durch die zweischalige Umhüllung der Zugelemente im Bereich der Umlenkstelle mit einem durch erhärtendes Material injizierten Ringraum wird sichergestellt, daß selbst dann, wenn die - äußere - Kunststoffumhüllung unter dem radialen Anpreßdruck der einzelnen Zugelemente an der Umlenkstelle zusammengedrückt wird, noch immer eine ausreichende Überdeckung der Zugelemente durch das erhärtende Material und somit ein ausreichender Korrosionsschutz vorhanden ist. Durch die Wahl eines geeigneten Verpreßmaterials mit seinen spezifischen Eigenschaften kann man den jeweiligen Anforderungen an die Umhüllung hinsichtlich Festigkeit, Korrosionsschutz etc. gezielt nachkommen. Zudem sorgt das erhärtete Verpreßmaterial in Abhängigkeit von der Dicke der Schicht für eine gleichmäßige Lastverteilung auf die Unterlage.

[0010] Bei Verwendung eines flexiblen gerippten Rohres für den inneren Mantel wird beim späteren Verpressen des Hohlraums zwischen dem inneren Mantel und den Zugelementen eine gute Verteilung des Verpreßmaterials und somit eine vollständige Einbettung der Zugelemente darin an der Umlenkstelle erreicht. Besteht zusätzlich auch der äußere Mantel aus einem flexiblen Material, so ist die zweischalige Umhüllung selbst insgesamt biegsam und paßt sich bei Belastung den jeweiligen Krümmungen der Umlenkstelle an, ohne dabei zu knicken oder sich zu einem ovalen Querschnitt zu verformen. Dies erlaubt eine Vorfertigung der rohrförmigen Umhüllung einschließlich des Verpressens des Ringraums, die dann nur noch an Ort und Stelle verlegt werden muß. Dadurch erlangt das erfindungsgemäße Zugglied einen weiteren wirtschaftlichen Vorteil gegenüber anderen Zuggliedern.

[0011] Die erfindungsgemäße Ausführung des Zugglieds beschränkt sich aber nicht nur auf die Gestaltung der Umlenkstellen in seinem Verlauf. Sie läßt sich vielmehr bei Bedarf, wie z.B. bei erhöhten mechanischen Schutz- oder Feuerschutzerfordernissen, genausogut auf der freien Strecke, d.h. neben den Umlenkstellen in den übrigen Bereichen des Zugglieds einsetzen, aber auch im unmittelbaren Anschluß an eine Verankerung am Ende des Zugglieds.

[0012] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen

Fig. 1

einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zugglieds an einer Umlenkstelle,

Fig. 2

einen Querschnitt durch das in Fig. 1 dargestellte Zugglied entlang des Schnittes II-II,

Fig. 3

am Beispiel einer weiteren Ausführungsform die Entlüftung des Ringraumes beim Verpressen mit erhärtendem Material,

Fig. 4

einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5

eine Möglichkeit für die Entlüftung des inneren Hohlraumes beim Verpressen und

Fig. 6

einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5.

[0013] Die Fig. 1 und 2 zeigen ein erfindungsgemäßes Zugglied 1 im Bereich einer Umlenkstelle im Längs- und Querschnitt, wo es auf einem gekrümmten Sattel 2 eines Bauwerksteils 3 aufliegt. Die Erfindung betrifft hier lediglich den gekrümmten Bereich der rohrförmigen Umhüllung 4 des Zugglieds 1. Die Umhüllung 4 besteht hier aus einem äußeren Mantel 5 aus Kunststoff, z.B. Polyethylen, mit glatter Oberfläche, und einem innerhalb desselben in lichtem Abstand hiervon angeordneten inneren Mantel 6 aus einem mit Querrippen versehenen Rohr, das ebenfalls aus Kunststoff oder auch aus Blech bestehen kann. In der Zeichnung ist ein Kunststoffrohr mit Querrippen und etwa mäanderförmigem Längsschnitt dargestellt. Verwendbar sind aber auch schraubenlinienförmig gewickelte Rohre aus Blech mit entlang der Längsränder der schraubenlinienförmig verlaufenden Blechstreifen verlaufenden Rippen.

[0014] Zwischen dem äußeren Mantel 5 und dem inneren Mantel 6 entsteht so ein Ringraum 7. Um einen definierten Abstand zwischen dem äußeren und dem inneren Mantel 5 bzw. 6 zu gewährleisten, sind Abstandhalter 8 angeordnet. Die Abstandhalter 8 sind ringförmig ausgebildet und mit Durchbrechungen oder Ausnehmungen, vornehmlich an ihrem äußeren, den äußeren Mantel 5 berührenden Rand versehen, um den Durchtritt des in den Ringraum 7 einzupressenden Materials zu ermöglichen. An den Stirnseiten ist der Ringraum 7 jeweils durch einen Dichtring 9 verschlossen. Über - hier nicht dargestellte - Injizierleitungen läßt sich der Ringraum 7 mit einem fließfähigen erhärtenden Material, wie z.B. Zement- oder Kunstharzmörtel, injizieren.

[0015] An beiden Enden schließt die erfindungsgemäße Umhüllung 4 dicht, z.B. mittels Elektroschweißmuffen 10, an die Verrohrung 11 der freien Länge des Zugglieds 1 an. Kräfte, die beim Spannen der Zugelemente 12 auf den inneren Mantel 6 der Umhüllung 4 wirken und so ein Verschieben des inneren Mantels 6 verursachen könnten, werden über eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem innerem Mantel 6 und der Verrohrung 11 über diese abgetragen.

[0016] Beim Einbau eines erfindungsgemäßen Zugglieds 1 in ein Betonbauwerk wird in der Regel der Bereich der Umlenkstelle zuerst hergestellt. Die Arbeitsweise beim Einbau ist in den Fig. 3 und 4 sowie 5 und 6 veranschaulicht, allerdings am Beispiel eines über einen am Bauwerk gebildeten Sattel 2a symmetrisch geführten Zugglieds 1. Wie Fig. 3 erkennen läßt, wird dabei zunächst der Spannkanal durch Einbetonieren eines gekrümmten Schalungsrohres 13 gebildet. In dieses Schalungsrohr 13 wird sodann die rohrförmige Umhüllung 4, bestehend aus dem äußeren Mantel 5 und dem inneren Mantel 6 eingeschoben. Der Abstand zwischen dem inneren Mantel 6 und dem äußeren Mantel 5 wird durch Abstandhalter gesichert, die im Beispiel der Fig. 3 als Wendel 14 ausgebildet sind. An den Stirnseiten wird der Ringraum 7 zwischen dem äußeren Mantel 5 und dem inneren Mantel 6 durch Dichtungsringe 9 gedichtet.

[0017] Sinnvollerweise wird der Ringraum 7 zwischen dem äußeren Mantel 5 und dem inneren Mantel 6 vorweg injiziert. Um den Ringraum vollständig füllen zu können, ist es notwendig, die Injizierleitung 15 an einem Tiefpunkt anzuschließen und am höchsten Punkt, also am Scheitelpunkt des Ringraumes 7, eine Entlüftungsleitung vorzusehen. Im Beispiel der Fig. 3 ist die Entlüftungsleitung 16 am oberen Scheitelpunkt angeschlossen; sie wird über einen Stutzen 17 durch den inneren Mantel 6 hindurch und möglichst hoch in den Ringraum 7 hineingeführt. Sowohl die Injizierleitung 15, als auch die Entlüftungsleitung 16 werden seitlich aus der Umhüllung 4 herausgeführt; sie werden nach Erhärten des Injiziermaterials wieder entfernt.

[0018] Nach diesen vorbereitenden Arbeiten werden die einzelnen Zugelemente 12, in der Regel Stahldrahtlitzen, eingeführt und die Verrohrung 11 im Bereich der freien Länge des Spannglieds an die Umhüllung 4 im Umlenkbereich angeschlossen. An der Umlenkstelle liegen die Zugelemente 12 infolge der erzwungenen Richtungsänderung dicht an der Innenfläche des inneren Mantels 6 an und drücken so die Umhüllung 4 im Umlenkbereich gegen das Schalungsrohr 13 bzw. das Betonbauteil.

[0019] Der Hohlraum 18 innerhalb der Umhüllung 4 kann, wenn die einzelnen Zugelemente 12 aus sogenannten Fettlitzen bestehen, frei bleiben; handelt es sich um blanke, also nicht durch Fett und eine Umhüllung geschützte Litzen, so muß auch dieser Hohlraum mit Korrosionsschutzmasse verfüllt werden. Um auch hier ein vollständiges Ausfüllen zu erreichen, ist gemäß Fig. 5 im Hochpunkt der Umlenkung eine Entlüftungsleitung 19 mit einer Entlüftungsöffnung 20 vorgesehen, die durch eine Öffnung in der Verrohrung 11 nach außen geführt wird. Um diese Entlüftungsleitung 19 in der hohen Lage im oberen Bereich der Umhüllung 4 zu halten, sind in Abständen voneinander federnde Abstandhalter 21 angeordnet. Diese Abstandhalter 21 können beispielsweise aus kurzen Abschnitten eines Kunststoffrohres bestehen, die sich in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise zusammendrücken lassen und so die Entlüftungsleitung 19 im Scheitel der Umhüllung 4 halten.

Ansprüche

1. Korrosionsgeschütztes freies Zugglied (1), insbesondere Spannglied für Spannbeton ohne Verbund, aus mindestens einem innerhalb einer rohrförmigen Umhüllung (4) angeordneten Zugelement (12), wie Stahlstab, -draht oder -litze, das in seinem Verlauf mindestens einmal umgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (4) zumindest an den Umlenkstellen aus einem äußeren Mantel (5) und einem in lichtem Abstand von diesem gehaltenen inneren Mantel (6) besteht und daß der dadurch entstehende Ringraum (7) mit einem erhärtenden Material ausgefüllt ist.

2. Zugglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Mantel (5) aus einem Rohr mit glatter Oberfläche besteht.

3. Zugglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Mantel (6) aus einem Rohr besteht, das mit quer zu seiner Längsachse verlaufenden Rippen versehen ist.

4. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fixierung des Abstandes zwischen dem äußeren Mantel (5) und dem inneren Mantel (6) Abstandhalter (8) angeordnet sind.

5. Zugglied nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter ringförmig ausgebildet sind und Durchbrechungen und/oder Ausnehmungen aufweisen.

6. Zugglied nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstandhalter eine Wendel (14) aus Stahldraht vorgesehen ist.

7. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum zwischen dem inneren Mantel (6) und dem äußeren Mantel (5) stirnseitig mittels Dichtringen (9) verschlossen ist.

8. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Ringraum (7) befindliche erhärtende Material Zement- oder Kunstharzmörtel ist.

9. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das im Ringraum (7) befindliche erhärtende Material bewehrt ist.

10. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (4) biegsam ist.

11. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum zwischen dem inneren Mantel (6) und den einzelnen Zugelementen (12) mit einer Vergußmasse ausgefüllt ist.

12. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (4) im Bereich der Umlenkstelle dicht mit der anschließenden Verrohrung (11) des Zugglieds (1) verbunden ist.

13. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Mantel (5) der Umhüllung (4) kraftschlüssig mit der Verrohrung (11) verbunden ist.

Zeichnung