8 Verstärkung durch Vorspannung
8.4 Konstruktive Hinweise
8.4.4 Anforderungen an externe Spann- Spann-glieder
Im Laufe der Jahre wurden von den Spannver-fahrensfirmen eine Vielzahl von Lösungen ent-wickelt, wobei auch versucht wurde, den mit der Zeit gestiegenen Anforderungen der Bauherren gerecht zu werden.
Wie in Abschnitt 8.2 ausgeführt, muss der Pro-jektverfasser frühzeitig entscheiden, ob
a) die Spannglieder in bezug auf deren Spannkraft regulierbar sein sollen und, wenn ja, in welchen Grenzen,
b) die Spannglieder auswechselbar sein sollen;
hiezu sind verschiedene Lösungen bekannt, die sich beispielsweise darin unterscheiden, wie gross der diesbezügliche Arbeitsaufwand ist, c) die Spannglieder überwachbar in bezug auf
Spannkraft und Wirksamkeit des Korrosions-schutzes sein sollen.
Die Verankerungen und die Umlenkstellen sind so auszubilden, dass die gestellten Anforderungen erfüllt sind. Bei den Verankerungen bedeutet dies, dass sie sich in der Regel von denjenigen der Vorspannung mit Verbund unterscheiden.
Als Hüllrohre kommen meistens solche aus Po-lyethylen zur Anwendung. Es sind auch schon Stahlrohre verwendet worden. Bei den letzteren ist daran zu denken, dass Schweissverbindungen in der Nähe von Spannstahl verboten sind.
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Verstärkung durch Vorspannung
Figur 8.28:
Querschnittsaufbau externer Spannglieder (VSL, 1988)
Figur 8.28 zeigt die üblichen Querschnittsaus-bildungen externer Spannglieder. Die Spannglied-typen 1 und 2 unterscheiden sich im wesentlichen dadurch, dass der letztere zusätzliche Schutzbar-rieren gegen Korrosion und geringere Reibungs-verluste aufweist. Ausserdem kann die Spannkraft reguliert werden.
Es stellt sich die Frage, anhand welcher Kriterien entschieden werden kann, welcher Spanngliedtyp für das jeweilige Projekt zu wählen ist. Neben wirtschaftlichen und ausführungstechnischen Aspekten können folgende Hinweise dienlich sein:
• Es erscheint sinnvoll, von den Einwirkungen aus der Umgebung der Spannglieder und deren Exposition auszugehen. Als Grundlage können die Umweltklassen gemäss Tabelle 4.1, SIA V 162 001 dienen.
• Ist es erforderlich, die Spannkräfte während der Lebensdauer des Tragwerks zu regulieren, kommt der Spanngliedtyp 2 in Frage. Es ist allerdings möglich, beim Spanngliedtyp 1 an-stelle von Zement, Fette oder Wachse zu ver-wenden. Diese haben aber bei dieser An-wendungsart, bei der relativ grosse Volumina gefüllt werden müssen, gewichtige Nachteile (teuer, schwierig in der Handhabung, Volumen-änderungen bei TemperaturVolumen-änderungen). Da-mit die Spannkräfte reguliert werden können, müssen auch die Verankerungen entsprechend ausgebildet sein.
• Wie in Figur 8.15 gezeigt, variieren die Rei-bungsbeiwerte der verschiedenen Typen sehr
Spannglied-
Spannglied-typ 1 typ 2
Umweltklasse:
– Klasse 1 ●
– Klasse 2 ●
– Klasse 3 ●
– Klasse 5 ●
Regulieren der Spannkraft:
– Nein ●
– Ja ●
Spannglied-reibung:
– kurzes Kabel ● und kleine Σα
– langes Kabel ●
und grosse Σα Figur 8.29:
Technische Kriterien zur Wahl des Spanngliedtyps Umweltklassen gemäss Tabelle 4.9 SIA V 162.001
stark; so sind die Reibungsverluste beim Spann-gliedtyp 2 sehr viel kleiner. Diese Tatsache kann bei langen Spanngliedern mit Umlenkungen ein Entscheidungskriterium sein.
Die Figur 8.29 stellt die technischen Kriterien dar und macht Vorschläge zur Wahl des Spannglied-typs.
Die Wirksamkeit des Korrosionsschutzes kann bei-spielsweise mittels der elektrischen Wider-standsmessung geprüft werden. Damit eine per-manente Überwachung möglich ist, müssen ne-ben der Verwendung von Kunststoffrohren als Spanngliedumhüllung und primärer Korrosions-barriere auch die Verankerungen vom Bauwerk elektrisch isoliert werden (Figur 8.30). Dazu sind heute in der Praxis bereits erfolgreich eingesetzte Lösungen vorhanden.
Im weiteren ist daran zu denken, dass externe Spannglieder besonderen Gefährdungen wie Brand, UV-Strahlung und Anprall ausgesetzt sein können. Ist dies der Fall, so sind geeignete Mass-nahmen vorzusehen.
8.5 Ausschreibung
Die Verstärkung eines bestehenden Tragwerks mittels externer Spannglieder kann folgende spe-zifische Hauptarbeiten mit sich bringen:
• Ausbilden von Verankerungszonen und Um-lenkstellen (z.B. Spitzarbeiten, Kernbohrungen, Aufrauhen von Betonoberflächen, Dübelarbei-ten, SchweissarbeiDübelarbei-ten, Schalen, Bewehren, Be-tonieren).
• Liefern, Einbau, Spannen und Injizieren externer Spannglieder gemäss den Anforderungen für das jeweilige Projekt.
In bezug auf externe Spannglieder eignet sich der NPK Bau nur als Wegleitung. Es ist zu empfehlen, nur die wesentlichen Anforderungen bzw. Lei-stungskriterien festzulegen. Die Spannverfahrens-firma soll dann zusammen mit der Offerte u.a.
folgende Angaben machen:
• Technische Beschreibung des Systems mit den relevanten Kenndaten
• Art des Korrosionsschutzes
• Art der Einbaumethode (Hinweise auch auf ein-zuhaltende Verlegetoleranzen)
• Art und Umfang der Qualitätsprüfungen Die gemachten Angaben sind vom Projektverfas-ser zu beurteilen. Nach getroffener Systemwahl sind die Art und Umfang der Qualitätsprüfungen in den Kontrollplan aufzunehmen.
Figur 8.30:
Prinzip des permanent elektrisch isolierten Spannglie-des (Matt, 1990)
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8.6 Ausführung
Die Herstellung der Verankerungszonen und Um-lenk- bzw. Halterungsstellen erfordert Sachkennt-nis und Sorgfalt seitens der ausführenden Firmen und der Bauleitung. Insbesondere ist es wichtig, dass klar festgelegt wird, was zu den Aufgaben der Hauptunternehmung gehört und wofür die Spann-verfahrensfirma zuständig ist (z.B. in bezug auf Toleranzen).
Bei der Herstellung und beim Einbau externer Spannglieder kann zwischen den folgenden Me-thoden unterschieden werden:
• Werksgefertigte Kabel, die auf Bobinen auf-gewickelt und auf der Baustelle abauf-gewickelt und in die endgültige Lage eingezogen werden.
• Installation der leeren Hüllrohre und an-schliessendes Einziehen von Draht- oder Litzen-bündeln oder Einstossen einzellitzenweise.
Je nach den vorhandenen Gegebenheiten kann sich die eine oder die andere Methode als richtig erweisen.
In bezug auf den Spannvorgang ist nichts be-sonderes zu erwähnen. In vielen Fällen können aber enge Platzverhältnisse für das Bedienungs-personal und die Spannpressen problematisch sein. Die Erfahrung zeigt, dass es sich lohnt, genü-gend Raum zu schaffen.
Eine fachgerechte Ausführung der Spannglied-injektion ist für die Dauerhaftigkeit von grosser Bedeutung. Wird Zementsuspension injiziert, so sind neben den Anforderungen der Normen SIA 162 und 162/1 auch die neueren Erkenntnisse zu beachten (Matt, 1990; FIP, 1990). Besondere Sach-kenntnis ist nötig, wenn Fette und Wachse als Injektionsgut verwendet werden sollen. Es ist auch zu erwähnen, dass bei externen Spanngliedern die Hüllrohre dem Injektionsdruck voll ausgesetzt sind. Dieser ist so auszulegen und zu überwachen, dass die Rohre während des Injizierens nicht über-beansprucht oder gar zerstört werden.
Zu den Abschlussarbeiten gehört die Herstellung des Korrosionsschutzes im Verankerungsbereich.
Dieser besteht in der Regel aus einer beschichteten Schutzkappe und eines Schutzes des Ankerkopfes und evtl. des Bereiches hinter der Ankerplatte.
Menn, C.:
Versuche an einem Spannbetonträger mit Vorspannung ohne Verbund
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Rekonstruktion der Reussbrücke Wassen – Projektierung
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Umbau der Strassenbrücke über die Aare in Aarwangen
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