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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 />16
17<br />1 Monolitzen mit PE-Mantel (oben) sowie mit<br />PE-Mantel und zusätzlichem -Hüllrohr (unten)<br />© Dywidag-Systems International GmbH<br />doppeltem Hüllrohr zu verwenden sind,<br />die im Bauwerk einen Austausch der Komponenten<br />Spannstahl, Korrosionsschutzmittel<br />und inneres Hüllrohr gegen eine<br />neue werksgefertigte Einheit erlauben.<br />4 Spanngliedtypen<br />4.1 Spannglieder mit<br />bedingter Auswechselbarkeit<br />des Korrosionsschutzes<br />Schon seit vielen Jahren gibt es für interne<br />verbundlose Spannglieder im Hochbau<br />Zulassungen. Diese Spannglieder werden<br />hauptsächlich zur Behältervorspannung<br />und zur Vorspannung von Flachdecken<br />verwendet. Sie bestehen aus Monolitzen,<br />bei denen der Spannstahl mit einem<br />einfachen PE-Mantel mit einer Stärke von<br />ca. 1,50 mm überzogen ist. Der Zwischenraum<br />zwischen den Spannstahldrähten<br />und dem PE-Mantel ist mit einer Korrosionsschutzmasse<br />verfüllt, wobei eine<br />oder mehrere Monolitzen in jeweils einer<br />Verankerung zusammengefasst werden.<br />Der Korrosionsschutz im Übergangsbereich<br />zwischen Verankerung und Monolitzen<br />wird hier mittels Übergangsrohren<br />hergestellt. Ein Austausch des Spannstahls<br />inklusive Korrosionsschutzmasse<br />ist möglich.<br />4.2 Spannglieder mit<br />vollständiger Auswechselbarkeit<br />des Korrosionsschutzes<br />Aus der Forderung, bei einem Spannstahlaustausch<br />auch den kompletten Korrosionsschutz<br />mit auswechseln zu können,<br />wurde das Konzept entwickelt, die unter<br />4.1 beschriebenen Monolitzen in einem<br />zusätzlichen PE-Hüllrohr zu führen. Dieses<br />äußere Hüllrohr erfüllt keine Korrosionsschutzanforderungen,<br />sondern wirkt<br />nur als »Aussparungsrohr« im Betonquerschnitt.<br />Bei der Herstellung werden zugelassene<br />Monolitzen nachträglich in die<br />B R Ü C K E N E R H A L T U N G<br />2 Drahtspannglied mit dickwandigem<br />Kunststoffhüllrohr und Fettverfüllung<br />© Dywidag-Systems International GmbH<br />3 Aufgesetzte Spannpresse beim Bauwerk Germering<br />© Dywidag-Systems International GmbH<br />äußeren Hüllrohre eingeschossen, wobei<br />ein Trennmittel verhindert, dass es unter<br />dauerhafter Querpressung zu einem<br />»Verkleben« von dem für den Korrosionsschutz<br />notwendigen inneren PE-Mantel<br />und dem PE-Hüllrohr kommt. [8]<br />Bei den im Brückenbau verbreiteten<br />Drahtspanngliedern wird der Korrosionsschutz<br />primär durch die komplette<br />Verfüllung des Hüllrohrinnenraums mit<br />Fett sichergestellt. Im Auswechselfall<br />wird nach dem Ausbau des alten Spannstahls<br />der komplette Hüllrohrinnenraum<br />gereinigt und nach Einziehen des neuen<br />Spannglieds wiederum mit Fett verpresst.<br />[7]<br />5 Projekte in Bayern<br />5.1 Überführungsbauwerk Germering<br />Bei der 2001 erstellten Überführung der<br />Bundesstraße (B) 2 über die Bundesautobahn<br />(BAB) A 99 bei Germering handelt<br />es sich um einen Zweifeldträger mit<br />Stützweiten von je 24,60 m. Bei diesem<br />Bauwerk kamen 26 Spannglieder vom<br />Typ Suspa Draht-Intern zum Einsatz, die<br />wechselseitig gespannt wurden. Die Widerlager<br />sind für den Fall des Spanngliedaustauschs<br />so dimensioniert, dass im<br />Inneren des Hüllrohrs eine Spannpresse<br />zum Entspannen der Spannglieder angesetzt<br />und ein Umlenkelement montiert<br />werden kann: Derart lässt sich das alte<br />Spannglied mit einer Winde seitlich aus-<br />und anschließend das neue Spannglied<br />wieder einziehen.<br />BRÜCKENBAU | Dezember 2010
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