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Fahrbahndecke aus Beton
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrbahndecke aus Beton, die fugenlos ausgebildet ist und sich unverschiebbar mit dem Planum verbindet, auf welchem sie errichtet wird.
Ein Kernproblem bei der Herstellung von Fahrbahndecken aus Beton ist die Ausbildung der wegen der temperaturbedingten Formänderungen in bestimmten Abständen erforderlichen Querfugen. Diese Fugen sind in der Regel als schwache Stellen anzusehen, weil hier Feuchtigkeit einzutreten vermag, was zusammen mit den Stossbeanspruchungen aus den wechselnden Verkehrslasten zu ungleichmässigen Setzungen im Boden führen kann. Im Hinblick auf diese Schwierigkeiten ist als Idealzustand für eine Fahrbahndecke eine fugenlose vorgespannte bzw. mit einer durchlaufenden Bewehrung versehene Platte anzusehen. Erst wenn eine solche Platte unverschiebbar auf dem Planum ruht, sind keine Stellen mehr vorhanden, an denen die wechselnde Verkehrslast ungleichmässige Beanspruchungen des Bodens auszuüben vermag.
Natürlich wird sich auf diese Weise nicht vermeiden lassen, dass sich der Boden unter der Danerbeanspruchung des Verkehrs bis zu einem gewissen Mass bleibend verfonnt. Eine solche Verformung wird aber eine stetige sein und kann nicht zu einer vorzeitigen Beeinträchtigung der Festigkeit des Bodens und demgemäss zu einem Nachgeben desselben an bevorzugten Stellen, nämlich den Fugen, führen.
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gem bekannt ist, nämlich als Bewehrung vorgespannte, als Fertigteile ausgebildete Betonkörper heranzuziehen. Diese Fertigteile bestanden dabei meist aus im Spannbett hergestellten, mit Hilfe einer Bewehrung aus Stahlsaiten mit einer zentrischen Druckvorspannung versehenen Betonkörpern, die in langen Stangen hergestellt und dann auf die benötigte Länge abgeschnitten wurden.
Die so vorbereiteten Spannbetonfertigteile wurden auf der Baustelle wie normale schlaffe Bewehrungsstäbe, also in der Regel in der Zugzone eines Stahlbetonquerschnittes, verlegt. Wurde die fertige Konstruktion auf Zug beansprucht, so verminderte sich die Druckvorspannung in dem Betonquerschnitt der Bewehrungskörper, während sich Im gleichen Mass die Zugspannung der Stahldrähte erhöhte.
Die Erfindung will zu der eingangs erwähnten idealen fugenlosen Fahrbahndecke dadurch kommen, dass sie an Stelle von einzelnen Spanngliedern sich in Längsrichtung der Fahrbahndecke erstreckende Be-
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steigt, wobei in jedem dieser Betonkörper eine oder mehrere hoch vorgespannte Stahleinlagen angeordnet sowie die in Reihe hintereinander liegenden Betonkörper zu einer fortlaufenden Kette von Bewehrungselementen miteinander verbunden sind und der Raum zwischen den einzelnen Bewehrungsketten mit Ortbeton ausgefüllt ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das einzelne Bewehrungselement aus ei- nem im Querschnitt kreisförmigen oder mehreckigen Fertigteil aus Spannbeton von transportfähiger Länge und ist mit einem in seiner Längsmittelachse verlaufenden, hochvorgespannten Stahlstab bewehrt und an beiden Enden mit Mitteln zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung mit dem jeweils nachfolgenden bzw. vorangehenden Element der zugehörigen Bewehrungskette versehen.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung erfolgt der Zusammenschluss der in einer längsgerlch- teten Bewehrungskette aufeinanderfolgenden Bewehrungselemente dadurch, dass die über den Beton des Einzelelemente vorstehenden, mit Gewinde versehenen Enden der Spannstäbe von zwei aufeinanderfolgenden Bewehrungskörpern durch eine an beiden Enden. mit Innengewinde versehene Muffe miteinander verbunden sind.
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Gegenstand der Erfindung ist schliesslich ein mit zusätzlichen Vorteilen verbundenes Verfahren zur Herstellung einer fugenlosen Fahrbahndecke aus Beton mitHilfevon Bewehrungskörpern der erwähnten Art.
Insoweit besteht das Neue darin, dass bei der Herstellung der als Spannbeton-Fertigteile ausgebildeten Bewehrungselemente in die aus einem Spannstab bestehende Spanneinlage nur ein Teil, z. B. die Hälfte der endgültigen Vorspannkraft, eingetragen und auf einer Seite des Bewehrungselementes verankert wird, während die Verankerung auf der Gegenseite durch eine der vorübergehenden Verankerung dienende Hilfs- verankerungsmutter bewirkt wird, dass sodann die einzelnen, so vorbereiteten Bewehrungselemente auf dem Planum verlegt werden und dass erst dann der restliche Teil der vollen Spannkraft in das betreffende Bewehrungselement eingetragen wird, wobei die erwähnte Hilfsmutter selbsttätig durch Abscheren zerstört wird.
Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch dieselbe erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels einer fugenlosen Fahrbahndecke nach der Erfindung.
Fig. 1 zeigt in Draufsicht einen Abschnitt einer fertigen fugenlosen Fahrbahndecke mit den Merkmalen der Erfindung, Fig. 2 ist ein Längsschnitt nach der Linie li-lI der Fig. l, Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie 111-111 der Fig. l, Fig. 4 zeigt in vergrössertem Massstab einen Schnitt durch die Vermuffung zweier aufeinanderfolgender Bewehrungselemente einer Bewehrungskette.
Aus Fig. l ist ein fertiger Abschnitt der erfindungsgemässen Fahrbahndecke ersichtlich. Die wellenförmigen Randlinien in Fig. 1 sollen andeuten, dass sich der dargestellte Abschnitt nach links und rechts fugenlos auf beliebige Länge fortsetzt.
Die Fahrbahndecke ruht auf einem in üblicher und bekannter Weise vorbereiteten, in der Zeichnung nicht weiter dargestellten Planum. Die Betonstärke der Fahrbahndecke beträgt in der Regel zwischen 15- 18 cm. Die Fahrbahndecke ist wie folgt bewehrt :
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich insgesamt sieben Ketten von Bewehrungskörpern aus Beton in Längsrichtung der Fahrbahndecke. Dieselben sind in der Zeichnung mit 1-7 bezeichnet.
Sie sind in gleichen Abständen voneinander über die Breite der Fahrbahndecke gleichmässig verteilt. Selbstverständlich können die Abstände der einzelnen Ketten von Bewehrungskörpern in Sonderfällen auch variiert werden. Die Bewehrungsketten 1 - 7 laufen über die ganze Länge der zu errichtenden Fahrbahndecke durch.
Jede der sieben Bewehrungsketten besteht aus unmittelbar hintereinander angeordneten, miteinander fluchtenden Betonkörpern 8, die auf dem erwähnten Planum aufruhen und einenQuerschnitt haben, der nach erfolgter Verlegung an keiner Stelle aus dem Querschnittsprofil der Fahrbahndecke herausragt.
Der Querschnitt der die Längsbewehrung der Fahrbahndecke bildenden Betpnkörper 8 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel rund. Er kann auch oval, quadratisch, rechteckig bzw. mehreckig sein.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Bewehrungskörper 8 aus Fertigteilen aus Spannbeton, welche mit einem in ihrer Längsmittelachse verlaufenden Stahlstab 9 bewehrt sind, der hohe Vorspannkräfte aufzunehmen vermag. Ein dafür geeigneter Stahlstab kann einen Durchmesser von 10 mm haben und aus Stahl 80/105 bestehen.
Die Stahlstäbe 9 werden so lang bemessen, dass sie an beiden Stirnseiten jedes Bewehrungskörpers 8 über den Beton hinausragen. Das gibt die Möglichkeit, die Spannstäbe 9 zweier in einer Reihe oder Kette aufeinanderfolgender Bewehrungskörper 8 in geeigneter Weise, z. B. durch Vermuffung, formschlüssig miteinander zu verbinden.
Die in den Spannstab eingetragene Vorspannkraft wird verhältnismässig hoch gewählt und soll nach Beendigung des Schwindens und Kriechens des Betons 150 kg/cm* betragen. Sie wird auf der Anspannseite über eine Mutter 11 und einen glockenförmigen Verankerungskörper 12 verankert.
Für die Erfindung ist es nicht von wesentlicher Bedeutung, welche Länge die einzelnen, aus Fertigteilen aus Spannbeton bestehenden Bewehrungskörper 8 haben. Dem Längenmass ist nur insofern praktisch eine gewisse Grenze gesetzt, als es wünschenswert erscheint, die Bewehrungskörper 8 in einem mit den er- foiderlichen maschinellen Einrichtungen ausgestatteten Betonwerk rationell herstellen zu können, um sie sodann unter Benutzung der normalen Verkehrswege zum Verlegungsort zu transportieren.
Das wird im allgemeinen nur möglich sein, wenn die Länge des einzelnen, aus einem Spannbeton-Fertigteil bestehenden Bewehrungselementes 10 m nicht oder nicht wesentlich überschreitet.
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einekeit des Stahlstabes 9 aufrechterhalten wird, damit späterhin die Vorspannkraft in den Stahlstab eingetragen werden kann.
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Bei der Herstellung des einzelnen Bewehrungskörpers 8 im Betonwerk wird in den Stahlstab 9 nur ein Teil, u. zw. in der Regel etwa die Hälfte der endgültigen Vorspannkraft eingetragen. Die Verankerung dieser Vorspannkraft erfolgt auf der einen Seite des Bewehrungselementes 8 mit Hilfe der Mutter 11 endgültig, während auf der Gegenseite eine vorübergehende Verankerung durch eine Hilfsmutter 13 vorgenommen wird. Diese Hilfsmutter 13 wird bei dem später erfolgenden Eintragen des restlichen Teiles der vollen Spannkraft automatisch durch Abscheren zerstört, sobald drei Viertel der vollen Spannkraft in den Spannstab 9 des Bewehrungskörpers 8 eingetragen sind.
Die beschriebenen Bewehrungskörper 8 werden nach Überführung an die Baustelle auf dem erwähnten Planum so verlegt, dass in der Längsrichtung der zu erstellenden Fahrbahndecke ein Bewehrungskörper auf den andern folgt. Zur Erzeugung der sich über die ganze Länge der Fahrbahndecke erstreckenden Ketten 1-7 aus einer entsprechenden Anzahl von hintereinander angeordneten Bewehrungskörpern 8 werden letztere jeweils formschlüssig miteinander verbunden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel geschieht das, wie Fig. 4 erkennen lässt, dadurch, dass die aus den Stirnflächen 10 zweier in der Längsrichtung aufeinanderfolgender Betonkörper herausragenden, einander zugekehrten Enden der Stahlstäbe 9 mit Gewindegängen versehen sind, in welche die in einer Gewindemuffe 14 angebrachten Gegengewindegänge eingreifen, wodurch die einander zugekehrten Enden der beiden Stahlstäbe 9 zusammengespannt werden.
An den beiden Stirnseiten 10 eines jeden Bewehrungselementes 8 sind glockenförmige Verankerungskörper 12 vorgesehen. Gegen letztere stützen sich die Enden eines Stahlrohres 15 ab, welches über die Gewindemuffe 14 geschoben ist. Die beiden Enden des tahlrohres lez sind entsprechend der Neigung des Bodenteiles der Verankerungsglocken 12 abgeschrägt.
Die Kraft wird in das Stahlrohr 15 dadurch eingebracht, dass mit einer nicht dargestellten Pampres- se die am Ende des anzuschliessenden Stabes angebrachte Hilfsverankerungsmutter 13 selbsttätig durch Abscheren zerstört wird. Dadurch wird der Kraftfluss von dem Beton des einen Bewehrungskörpers 8 über das Stahlrohr 15 zu dem des nachfolgenden bzw. vorangehenden Bewehrungskörpers 8 sichergestellt.
Der von dem Stahlrohr 15 umschlossene Hohlraum wird nachträglich mit Zementleim ausgefüllt, was über die mit 16 bezeichnete Bohrung erfolgt.
Nach dem Verlegen der in gleichmässigen Abständen voneinander über die ganze Breite der zu errichtenden Fahrbahndecke verlegten Ketten 1-7 von miteinander verbundenen Bewehrungskörpern 8 aus
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derQuerbewehrung, u. zw. unterAufrechterhaltung der Längs-tumen einstreicht. Die Endverankerungen für die Querstäbe 18 sind schematisch bei 17 angedeutet.
Nach erfolgtem Verlegen der Längs- und Querbewehrungen werden die zwischen den einzelnen Bewehrungsketten 1 - 7 verbleibenden offenen Räume mit Ortbeton aufgefüllt. Das Durchbetonieren der Fahrbahndecke erfolgt über grosse Abschnitte im fortlaufenden Arbeitsgang. Man ist also nicht daran gebunden, die Arbeitsabschnitte mit den Stossstellen der Bewehrungskörper 8 in den einzelnen Bewehrungsketten 1 - 7 zusammenfallen zu lassen, sondern kann sie beliebig wählen. Beim Ausführungsbeispiel Ist aus Fig. 1 eine gleichmässige Staffelung dieser Stossstellen erkennbar.
Nimmt man an, was im allgemeinen zulässig sein wird, dass die Ketten 1-7 von Bewehrungskörpern bei ungefähr der mittleren Jahrestemperatur einbetoniert werden, dann behalten sie bei dieser Temperatur ihre Spannung und der Beton der Fahrbahndecke hat keine nennenswerte Spannung. Bei Steigerung der Temperatur um beispielsweise 200 wird bei einem Elastizitätsmodul des Betons von 300. 000 kg/cml die Spannung der der Fahrbahndecke eingegliederten Bewehrungskörper 8 durch die Verhinderung derWärme- dehnung um 60 kg/cm* ansteigen, wodurch der einzelne Bewehrungskörper auf 210 kg/cm* Spannung kommt und der diesen umgebende Ortbeton auf 6u kg/cm !.
Bei einem Sinken der Temperatur auf 200 wird sich die Spannung der Bewehrungskörper von 150 kg/cmZ auf 90 kg/cm* vermindern, während der umgebende Ortbeton der Fahrbahndecke eine Zugdehnung von 2/10 mm/m erhält.
Versuche haben bestätigt, dass der Ortbeton der Fahrbahndecke, der wegen der grossen Haftflächen mit den aus Spannbeton-Fertigteilen bestehenden Bewenrungskörpern einen ausgezeichneten Verbund eingeht, diese Dehnung ohne Gefahr von Rissbildungen mitmachen kann, während in einer Fahrbahndecke, welche in der bisher üblichen Art und Weise mit reinen Stahleinlagen bewehrt ist, bei einer solchen Dehnung Risse entstehen würden. Eine solche Decke wäre vor allem wegen ihres mangelhaften Widerstandes gegen Scherkräfte der Dauerbeanspruchung durch den Verkehr nicht mehr gewachsen. Bei der Erfindung würde selbst ein Riss die Fahrbahndecke nicht zerstören, da der noch auf 90 kg/cml vorgespannte Beweh-' rungskörper die Querkräfte aufnehmen kann.
Neuerdings werden vor allem bei Autobahnen auch sogenannte Schwarzdecken verlegt. Es handelt sich dabei um Auflagen aus Asphalt mit geeigneten Zuschlägen oder um die Herstellung des Deckenkör-
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pers aus Asphaltbeton. Die erfindungsgemäss ausgebildeten und miteinander verbundenen Bewehrungskör- per können mit gleichem Vorteil auch im Zusammenhang mit solchen Ausbildungen des Fahrbahnkörpers
Verwendung finden. Dabei kann es zur besseren Übertragung der Scherkräfte zweckmässig sein, die Ab- stände zu verringern, welche die einzelnen Ketten von Bewehrungskörpern in der Querrichtung voneinan- der haben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Fugenlose Fahrbahndecke'aus Beton mit parallel nebeneinander auf einem Planum verlegten, sich in der Längsrichtung der Fahrbahndecke. erstreckenden Betonkörpern. deren Querschnitt nach erfolgter Verlegung die Stärke der Fahrbahndecke nicht übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem dieser Betonkörper eine oder mehrere hoch vorgespannte Stahleinlagen angeordnet sowie die in Reihe hintereinander liegenden Betonkörper zu einer fortlaufenden Kette von Bewehrungselementen miteinander verbunden sind und der Raum zwischen den einzelnen Bewehrungsketten mit Ortbeton ausgefüllt ist.