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Brückenkonstruktion in Spannbetonbauweise Funktionsweise der Spannbetonbauweise Vorspannung der Spannlitzen mit einer hydraulischen Presse 28
Was ist Spannbeton Spannbeton Die Spannbetonbauweise wurde entwickelt, um die technischen und wirtschaftlichen Grenzen des Betonbaues deutlich erweitern zu können. Der Grundgedanke dieser Bauweise besteht darin, in Bauteile äußere Druckkräfte einzuleiten und damit Biegespannungen zu erzeugen, welche durch Eigengewicht und/oder Nutzlasten reduziert/neutralisiert werden. Auch hier soll die Funktionsweise wiederum am einfachen Balkenmodell erklärt werden: Durch das Eigengewicht und durch eine spätere Belastung treten an der Unterseite des Balkens Zugspannungen, an der Oberseite des Balkens Druckspannungen auf. Wird nun am Balkenende in der Nähe der Unterseite dieses Balkens eine äußere Druckkraft aufgebracht, erzeugt diese Druckkraft durch die exzentrische Krafteinleitung an der Oberseite des Balkens eine Zugspannung, an der Unterseite des Balkens hingegen eine Druckspannung. Die beiden Lastzustände können überlagert werden und zeigen nun folgendes Bild: Die Zugspannung an der Unterseite des Balkens ist kleiner geworden, die Druckspannung an der Oberseite des Balkens ist größer geworden. Diese Beanspruchung kommt dem Tragvermögen des Betons sehr entgegen. Die Einleitung der äußeren Druckkräfte erfolgt durch so genannte Spannglieder. Diese Spannglieder werden in der Regel in etwa dem Momentenverlauf entsprechend eingelegt. Sie können bei Bedarf im Zuge der Bauherstellung auch verlängert werden und erreichen im Brückenbau so oft eine Länge von einigen hundert Metern. Als Material für die Spannglieder werden Drähte aus Stahl hoher Festigkeit verwendet. Die einzelnen Drähte werden zu Spanndrahtlitzen verarbeitet. Die Litzen wiederum werden je nach Erfordernis entweder als Einzellitzen oder als Litzenbündel eingesetzt. Die Spannglieder werden entweder in Hüllrohren verlegt oder im direkten Verbund mit dem Beton eingebaut. Diese beiden Bauweisen unterscheiden sich in wichtigen Punkten. Die Verwendung von Spannlitzen im direkten Verbund erfolgt in der industriellen Herstellung von Fertigteilen wie z. B. Hohldielen für Decken oder Schwellen für den Eisenbahnbau. In Spannbetten mit Längen über 100 m werden die Litzen vor dem Betonieren gespannt. Um den Verbund zwischen Spannstahl und Beton zu gewährleisten, muss jede Litze beim anschließenden Betoneinbau sorgfältig in den Beton eingebettet werden. Nach dem Erhärten des Betons wird der Spannrahmen des Spannbetts entlastet, die Horizontalkraft ist in die Elemente eingeleitet. Deckenelemente werden in Längen von über 100 m gefertigt und nach dem Erhärten des Betons auf die erforderliche Länge geschnitten. Bei der Vorspannung mit nachträglichem Verbund werden die Spannglieder in Hüllrohre eingefädelt und nach dem Erhärten des Betons mit hydraulischen Pressen vorgespannt. Die Spannglieder bestehen in der Regel aus mehreren Litzen und können bei Bedarf in Längen von über 100 m in einem Stück geliefert und eingebaut oder bei der Bauherstellung vor Ort gekoppelt werden. Die Einleitung der Horizontalkräfte in den Beton erfolgt über Ankerköpfe und Ankerplatten. In den Ankerköpfen ist jede einzelne Litze mittels Keilen verankert. Nach dem Spannen werden die Hüllrohre mit einem quellfähigen Mörtel verpresst. Damit werden der kraftschlüssige Verbund zwischen Spannstahl und Beton und der Korrosionsschutz für die Spannglieder hergestellt. Mit der Spannbetonbauweise können Bauwerke mit großen Spannweiten, schlanken Abmessungen und kleinen Durchbiegungen sehr wirtschaftlich hergestellt werden. Einsatzgebiete sind vornehmlich der Brückenbau, der Silo- und Behälterbau, der Industriebau sowie die Herstellung von vorgespannten Deckenelementen und Eisenbahnschwellen. Zunehmend erfolgt aber auch der Einsatz von Spannstahl in Flachdecken aus Ortbeton. 29
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