br ü ckenerhaltung - zeitschrift-brueckenbau Construction und ...

B R Ü C K E N E R H A L T U N G<br />
Möglichkeit der Überprüfbarkeit und des Austauschs<br />
Interne verbundlose Spannglieder im Brückenbau<br />
� � � von Christian Gläser, Karl Goj<br />
Der Einsatz von internen verbundlosen<br />
Spanngliedern eröffnet auch<br />
bei Brücken mit Plattenbalken-<br />
oder Vollplattenquerschnitten die<br />
Möglichkeit, an Spanngliedern<br />
Inspektionen durchzuführen oder<br />
sie auszutauschen. Dafür sind spezielle<br />
Spannglieder zu verwenden<br />
und konstruktive Randbedingungen<br />
einzuhalten. Bei mehreren Brücken<br />
wurden erste Erfahrungen gesammelt<br />
und zum Teil die Austauschbarkeit<br />
experimentell am Bauwerk<br />
nachgewiesen. Hinsichtlich der Prüfbarkeit<br />
ist neben der direkten Möglichkeit<br />
zur Kraftmessung vor allem<br />
das Ankündigungsverhalten von<br />
Bedeutung. Eine bei der Bauwerksprüfung<br />
festgestellte Rissbildung<br />
im leicht zugänglichen Feldbereich<br />
kann als Indiz für eine Veränderung<br />
der Spanngliedkraft dienen.<br />
1 Einführung<br />
Seit Inkrafttreten der »Richtlinie für<br />
Betonbrücken mit externen Spanngliedern«<br />
[1] müssen alle bislang in Stegen<br />
von Hohlkastenbrücken angeordneten<br />
Spannglieder als externe Spannglieder<br />
realisiert werden.<br />
Bei der ausschließlichen Verwendung<br />
von externen Spanngliedern in Hohlkastenbrücken<br />
hat sich herausgestellt, dass<br />
dies zu Problemen bezüglich der Platzverhältnisse<br />
und der Prüfbarkeit führt.<br />
Deshalb hat sich hier die Mischbauweise,<br />
bestehend aus Spanngliedern mit nachträglichem<br />
Verbund in der Fahrbahn- und<br />
Bodenplatte und externen Spanngliedern<br />
im Inneren des Hohlkastens, etabliert.<br />
Bei ersten Pilotanwendungen wurden<br />
aber bereits auch Spannglieder mit nachträglichem<br />
Verbund in Fahrbahn- und<br />
Bodenplatte durch interne verbundlose<br />
Spannglieder ersetzt.<br />
Bei Brücken mit Plattenbalken- oder<br />
Vollplattenquerschnitten werden als<br />
Regelbauweise wie bisher Spannglieder<br />
im nachträglichen Verbund gewählt.<br />
Dezember 2010 | BRÜCKENBAU<br />
2 Motivation und Vorteile<br />
Vor dem Hintergrund knapper öffentlicher<br />
Kassen sowie wachsender Anforderungen<br />
an die Verkehrsinfrastruktur<br />
durch die Zunahme des Schwerverkehrs<br />
müssen neu zu bauende Brücken insbesondere<br />
auch aus Gesichtspunkten der<br />
Nachhaltigkeit als robuste, dauerhafte<br />
Konstruktionen in höchster Ausführungsqualität<br />
erstellt werden. Mit der Verwendung<br />
von verbundlosen externen und<br />
internen Spanngliedern wird der Weg in<br />
eine solche Richtung beschritten.<br />
Interne verbundlose Spannglieder besitzen<br />
einen vergleichbar hochwertigen,<br />
werkmäßig aufgebrachten Korrosionsschutz<br />
wie externe Spannglieder. Und wie<br />
bei diesen ist das Spannverfahren witterungsunabhängig,<br />
da kein Einpressen von<br />
Zementmörtel in die Spannkanäle erfolgt.<br />
Hinsichtlich der Spanngliedführung<br />
bleiben zudem, wie bei Spanngliedern<br />
mit nachträglichem Verbund, alle beliebigen<br />
Spannkraftverläufe realisierbar,<br />
um so den inneren Hebelarm maximal<br />
auszunutzen.<br />
Inspizierbarkeit und Nachspannbarkeit<br />
sind grundsätzlich analog zu den externen<br />
Spanngliedern gegeben. Unter<br />
Inspizierbarkeit ist dabei aber anders als<br />
bei den externen Spanngliedern nicht die<br />
haptische Untersuchung zu verstehen,<br />
sondern vielmehr die Möglichkeit, die<br />
Spannkraft im Spannglied zu prüfen bzw.<br />
anhand der Rissbildung Spannkraftverluste<br />
feststellen zu können. Für den Fall<br />
des Nachspannens hat ein adäquater<br />
Arbeitsraum für das Ansetzen der Pressen<br />
vorhanden zu sein, außerdem ist ein<br />
ausreichender Spannstahlüberstand bei<br />
Litzenspanngliedern erforderlich bzw.<br />
sind Vorkehrungen zum Einschrauben<br />
einer Spannspindel bei Drahtspanngliedern<br />
zu treffen.<br />
Obwohl sich die Notwendigkeit eines<br />
Spanngliedaustausches infolge Korrosion<br />
wegen des hochwertigen Korrosionsschutzes<br />
mit großer Wahrscheinlichkeit<br />
ausschließen lässt, ist die entsprechende<br />
Option generell vorzusehen.<br />
3 Anforderungen an die Spannglieder<br />
Verbundlose Spannglieder, die innerhalb<br />
des Betonquerschnitts liegen, unterscheiden<br />
sich nicht grundsätzlich von externen<br />
Spanngliedern. Sie müssen jedoch an<br />
spezielle Randbedingungen angepasst<br />
werden. Wesentlicher Bestandteil des<br />
Korrosionsschutzsystems ist die mindestens<br />
einfache PE-Ummantelung der<br />
Litzen bzw. Drähte. Während sich beim<br />
Vorspannen externer Spannglieder der<br />
Spannstahl beim Drahtspannverfahren<br />
zusammen mit dem Hüllrohr bzw. bei<br />
Monolitzen mit der PE-Umhüllung bewegt,<br />
gleitet beim Vorspannen interner<br />
verbundloser Spannglieder der Spannstahl<br />
beim Drahtspannverfahren innerhalb<br />
des Hüllrohrs bzw. bei Monolitzen<br />
innerhalb der PE-Umhüllung. Durch die<br />
Umlenkpressungen schneidet er also in<br />
das PE-Material ein, was zu einer Reduzierung<br />
der Wandstärken führt. Diese<br />
unterschiedlichen Gleitbedingungen sind<br />
im Zulassungsverfahren der Spannglieder<br />
berücksichtigt. Da interne verbundlose<br />
Spannglieder bereits im frühen Betonalter,<br />
das heißt vor dem vollkommenen<br />
Abklingen der Hydratationswärme vorgespannt<br />
werden, sind auch Nachweise für<br />
das Eindrückverhalten des Spannstahls in<br />
das Hüllrohr bei erhöhten Temperaturen<br />
notwendig.<br />
Gemäß DIN-Fachbericht 102 sind verbundlose<br />
Spannglieder, die innerhalb<br />
des Betonquerschnitts liegen, beim<br />
Druckstrebennachweis zu berücksichtigen.<br />
Wenn demnach im Querschnitt mit<br />
einer Stegbreite b w verbundlose Spannglieder<br />
mit einer Durchmessersumme<br />
Σd H > b w /8 nebeneinanderliegen, ist der<br />
Bemessungswert der Querkrafttragfähigkeit<br />
V Rd,max auf der Grundlage des<br />
Nennwerts b w,nom der Querschnittsbreite<br />
zu berechnen. Dabei wird für b w,nom die<br />
Abminderung b w,nom = b w – 1,30 Σd H vorgenommen.<br />
Daraus wird klar erkennbar,<br />
dass Spannglieder mit möglichst kleinem<br />
Durchmesser bzw. möglichst kleiner<br />
Breite vorzuziehen sind.<br />
Die im Entwurf befindliche Richtlinie für<br />
interne Spannglieder ohne Verbund [6]<br />
fordert, dass bei Brücken ab einer Gesamtlänge<br />
von ca. 100 m und mit besonderer<br />
Verkehrsbedeutung, wie etwa bei<br />
Brücken im Zuge von Bundesfernstraßen,<br />
als interne Längspannglieder ohne Verbund<br />
nachspannbare Spannglieder mit<br />
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