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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Zugglieds,
insbesondere eines externen Spannglieds oder Schrägseils,
wobei mehrere Zugelemente des Zugglieds zumindest bereichsweise
von einem gemeinsamen Mantel umgeben sind und wobei der gemeinsame
Mantel zumindest bis zum Abschluss des Vorspannens aus einzelnen,
nicht zugfest miteinander verbundenen Abschnitten besteht.
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Ein
Verfahren der oben genannten Art ist aus der
DE 37 34 954 A1 bekannt.
Bei dem bekannten Verfahren werden mehrere Zugelemente des Zugglieds
bereichsweise von einem gemeinsamen Mantel umgeben. Der gemeinsame
Mantel kann aus mehreren Teilen in Form eines Hüllrohrs
23 und/oder einem
Hüllrohr
50 bestehen.
Diese Hüllrohreinzelteile
werden derart angeordnet, dass Montagezwischenräume
54 verbleiben,
um die Zugelemente gezielt einbringen zu können. Ein abschließendes Verbinden
der Hüllrohreinzelteile
kann mit Manschetten
25 und Schlauchverbindern
26 oder
mit verschraubten Flanschen erfolgen. Das Ziel der Verbindung ist ein
möglichst
guter Korrosionsschutz für
die Zugelemente.
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Bei
weiteren aus der Praxis bekannten Zuggliedern werden häufig sogenannte
Monolitzen als Zugelemente eingesetzt. Eine Monolitze umfasst mehrere
Spannstahllitzen, die mit einer gemeinsamen Kunststoffumhüllung versehen
sind. Zwischen den Spannstahllitzen und dieser Kunststoffumhüllung befindet
sich in der Regel eine auch als Gleitmittel wirkende Korrosionsschicht.
Bei den bekannten Zuggliedern ist der die Monolitzen umhüllende gemeinsame
Mantel, der auch als Hüllrohr
bezeichnet wird, einstückig
ausgebildet und erstreckt sich praktisch über die gesamte Länge des
Zuggliedes. Er besteht bevorzugt aus Kunststoff und wird werkseitig hergestellt,
bspw. durch Extrudieren, indem der Mantel direkt auf die Zugelemente
aufgebracht wird oder ein separates Hüllrohr in Form eines durchgehenden unabhängigen Stranges
erzeugt wird. Die bekannten Zugglieder werden in der Regel werksseitig
in großen Längen kontinuierlich
gefertigt und erst später
auf die am Einsatzort erforderliche Länge abgelängt.
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Wie
bereits erwähnt
weisen die einzelnen Zugelemente des bekannten Zuggliedes jeweils
einen Korrosionsschutz in Form einer Kunststoffumhüllung auf.
Der zusätzlich
mehrere Zugelemente des Zuggliedes umgebende Mantel dient in erster
Linie dem Schutz dieser Umhüllungen
gegen Beschädigungen
beim Transport, Einbau und auch Vorspannen des Zuggliedes.
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Ein
solches Zugglied, wie es voranstehend als aus der Praxis bekannt
beschrieben ist, ist auch Gegenstand der europäischen Offenlegungsschrift
EP 0 777 020 A1 .
In dieser Druckschrift werden Maßnahmen beschrieben, die verhindern
sollen, dass zwischen den einzelnen Kunststoffumhüllungen
der Zugelemente und dem gemeinsamen Mantel eine innige Verbindung
entsteht. Dadurch soll gewährleistet werden,
dass sich die einzelnen Zugelemente zusammen mit ihren Umhüllungen
innerhalb des gemeinsamen Mantels bewegen können, so dass das Zugglied
ohne Schwierigkeiten auf eine Transporttrommel aufwickelbar ist.
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Beim
Vorspannen der bekannten Zugglieder ergeben sich in der Praxis Probleme
bedingt durch die zwischen den einzelnen Zugelementen und ihren Kunststoffumhüllungen
sowie dem gemeinsamen Mantel auftretenden Reibungskräfte. Beim
Vorspannen werden nämlich
die die einzelnen Zugelemente vergleichsweise eng umschließenden Umhüllungen aufgrund
der zwischen den Zugelementen und ihren Umhüllungen wirkenden Haft- bzw.
Reibungskräfte mitgedehnt,
wenn die Umhüllungen
nicht von außen ausreichend
festgehalten werden. Die Fixierung der Umhüllungen kann durch Einbetonieren
des Zuggliedes erreicht werden, was allerdings dann nicht möglich ist,
wenn das Zugglied als externes Spannglied oder als Schrägseil verwendet
wird. Externe Spannglieder oder Schrägseile müssen in der Praxis häufig über Umlenkstellen
im Bauwerk geführt
werden, die beispielsweise in Form von Umlenksätteln realisiert sind. In diesem
Falle treten beim Vorspannen zusätzliche
Reibungskräfte
an den Umlenkstellen auf, die aus den Umlenkkräften resultieren. Diese Reibungskräfte wirken
zwischen den Zugelementen und deren Umhüllungen, zwischen den Umhüllungen
und dem gemeinsamen Mantel und zwischen dem Mantel und der Umlenkstelle.
Von den Verhältnissen
der zwischen den einzelnen Reibpartnern auftretenden Reibungskräfte hängt es ab,
ob und in welcher Weise sich die Zugelemente, deren Umhüllungen
und der gemeinsame Mantel gegenseitig und gegenüber der Umlenkstelle bewegen.
Dabei unterscheidet man zwischen der sogenannten "inneren Gleitung" und der sogenannten "äußeren Gleitung".
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Im
Falle der inneren Gleitung führen
allein die Zugelemente einen Dehnweg in Richtung des Spannankers
aus, über
den die Vorspannung erfolgt, während
die Umhüllungen
der Zugelemente und der gemeinsame Mantel praktisch unverschieblich
gegenüber
der Umlenkstelle liegen bleiben. Durch die innerhalb ihrer Umhüllungen
gleitenden Zugelemente werden die Innenwandungen der Umhüllungen stark abrasiv
beansprucht, insbesondere wenn es sich bei den Zugelementen um Spannstahllitzen
handelt. Die einzelnen Drähte
dieser Spannstahllitzen sind nämlich
annähernd
punktförmig
in ihre Umhüllung
eingebettet, so dass die Gefahr des Durchreibens der Umhüllung besteht
und damit der Korrosionsschutz der Spannstahllitze gefährdet wird.
Des Weiteren wird beim Vorspannen der Reibbeiwert μ sehr hoch,
der für
die Abnahme der Spanngliedkraft infolge von Spanngliedreibung am
Umlenksattel maßgeblich
ist, wenn an der Umlenkstelle mehrere Zugelemente übereinander
angeordnet sind. Dieser maßgebliche
Reibbeiwert μ fällt bedeutend
höher aus
als der für
die Reibfuge zwischen Zugelement und seiner Umhüllung geltende Reibbeiwert.
Ein hoher Reibbeiwert μ ist
unwirtschaftlich, da dadurch die Vorspannkraftkapazität der Vorspannelemente
nicht ausgenutzt werden kann.
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Im
Gegensatz dazu führen
im Falle der äußeren Gleitung
die Zugelemente, deren Umhüllungen
und der gemeinsame Mantel praktisch eine gemeinsame Bewegung in
Richtung des Spannankers aus, über
den die Vorspannung erfolgt. Dabei treten an den Umlenkstellen und
insbesondere auch zwischen den Umlenkstellen in den Umhüllungen
und dem gemeinsamen Mantel praktisch dieselben Dehnungen auf, wie
in den Zugelementen, durch deren Dehnung die angestrebte Vorspannkraft
erzielt wird. Eine abrasive Beanspruchung der Umhüllungen durch
die jeweiligen Zugelemente tritt nicht auf, da diese Teile keine
gegenseitige Relativbewegung erfahren. Als vorteilhaft erweist es
sich außerdem,
dass der beim Vorspannen auftretende und für die Spanngliedreibung an
der Umlenkstelle maßgebliche
Reibbeiwert μ der
Reibbeiwert der Kontaktfuge zwischen dem Mantel und dem Umlenksattel
ist. Dieser Reibwert kann gezielt beeinflusst werden, z.B. durch
Anordnung geeigneter Gleitmittel. Insgesamt bietet der Fall der "äußeren Gleitung" in der Baupraxis
daher bedeutende Vorteile gegenüber
dem Fall der "inneren
Gleitung".
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen
eines Zugglieds anzugeben, wonach eine wirtschaftliche Herstellung ohne
ein aufwendiges Abstimmen einzelner Mantelteile aufeinander unter
weitgehender Minimierung der inneren Gleitung beim Vorspannen ermöglicht ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren,
das die zuvor aufgezeigte Aufgabe löst, ist durch die folgenden
Verfahrensschritte gekennzeichnet:
Bereitstellen der Zugelemente,
kontinuierliches und gleichmäßiges Aufbringen
des gemeinsamen Mantels auf die Zugelemente über die gesamte Fertigungslänge oder
Einbringen der Zugelemente einzeln oder als Bündel in den über die
gesamte Fertigungslänge
unabhängig
von den Zugelementen hergestellten gemeinsamen Mantel, anschließend Aufteilen
des gemeinsamen Mantels in die einzelnen Abschnitte durch Erzeugung
von Soll-Rissstellen oder Einbringen von Trennfugen.
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Erfindungsgemäß sind zwischen
den einzelnen Abschnitten des gemeinsamen Mantels sogenannte Soll-Rissstellen
ausgebildet, an denen der Mantel bei entsprechender Zugbelastung
reißt.
Dazu könnte
die Wanddicke des Mantels im Bereich der Soll-Rissstellen geschwächt sein,
beispielsweise durch entsprechende Nuten oder Kerben oder aber auch
durch eine Art Perforation.
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Eine
andere Möglichkeit
für die
erfindungsgemäße Realisierung
eines abschnittsweise aufgebauten gemeinsamen Mantels für die Zugelemente eines
erfindungsgemäßen Zuggliedes
besteht darin, die einzelnen Abschnitte des Mantels durch Trennfugen
voneinander zu separieren, die sich beim Vorspannen des Zuggliedes
entsprechend vergrößern.
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Besonders
vorteilhaft im Hinblick auf einen optimalen Korrosionsschutz der
Zugelemente ist es, wenn die Soll-Rissstellen bzw. die Trennfugen
durch Teleskoprohre überdeckt
werden oder auch durch als Faltenbalg ausgebildete Rohrstücke.
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Je
nach Typ und Einsatzart des erfindungsgemäßen Zuggliedes gibt es verschiedene
Möglichkeiten
der Herstellung eines solchen Zuggliedes.
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Wie
bereits erwähnt,
wird der gemeinsame Mantel für
die Zugelemente des Zuggliedes bei der einen erfindungsgemäßen Alternative über die
gesamte Fertigungslänge
kontinuierlich und gleichmäßig auf
die Zugelemente aufgebracht, was bei Kunststoffmänteln in der Regel in einem
Extrudiervorgang erfolgen kann. Diese Aufteilung des gemeinsamen Mantels
kann entweder vor dem Einbau des Zuggliedes in ein Bauwerk erfolgen
oder auch erst nach dem Einbau bzw. nach einem ersten Vorspannen
zum Straften des Zuggliedes.
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Bei
der anderen erfindungsgemäßen Alternative
wird der Mantel in Form eines Hüllrohres
unabhängig
von den Zugelementen hergestellt und diese erst nachträglich in
den Mantel eingeführt.
Je nach Anwendungsfall kann es entweder sinnvoll sein, die Zugelemente
vor dem Einbau des Zuggliedes in ein Bauwerk in den gemeinsamen
Mantel einzubringen oder aber auch erst nachdem der gemeinsame Mantel
in das Bauwerk eingebaut worden ist.
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Grundsätzlich gibt
es verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Patentansprüche und
andererseits auch auf die nachfolgende Erläuterung von Ausführungsbeispielen
der Erfindung anhand der Zeichnungen zu verweisen. In den Zeichnungen
zeigen
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1 den
Längsschnitt
durch ein Zugglied, das über
zwei Umlenkstellen geführt
ist,
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2 den
Querschnitt durch das in 1 dargestellte Zugglied,
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3 den
Längsschnitt
durch ein weiteres über
eine Umlenkstelle geführtes
Zugglied,
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4 den
Querschnitt durch das in 3 dargestellte Zugglied und
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5 den
Verankerungsbereich eines Zuggliedes.
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Beim
dem in den 1 und 2 dargestellten
Zugglied handelt es sich um ein Spannglied 1, das über zwei
Umlenkstellen in Form von Umlenksätteln 5 und 6 geführt ist.
Die beiden Umlenkstellen sind in der Praxis mehrere Meter voneinander
beabstandet. In 5 ist der Verankerungsbereich
eines solchen Spanngliedes 1 dargestellt. In dem in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel umfasst
das Spannglied 1 acht Zugelemente 2, die jeweils
in Form einer siebendrähtigen
Spannstahllitze mit einer Umhüllung 3 realisiert
sind. Jeweils vier Zugelemente 2 sind zu einem Vorspannelement 7 mit einem
gemeinsamen Mantel 4 zusammengefasst. Sowohl die einzelnen
Umhüllungen 3 der
Zugelemente 2 als auch die Mäntel 4 der einzelnen
Vorspannelemente 7 sind aus Kunststoff gebildet und werksseitig,
bspw. durch Extrudieren, auf die Zugelemente 2 aufgebracht.
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Der
Kontaktbereich zwischen den Umlenkstellen und dem Mantel 4 muss
so gestaltet sein, dass eine geringe Reibung zwischen den Umlenkstellen
und dem Mantel 4 vorliegt. Dazu ist eine Gleitschicht 12 zwischen
den Umlenksätteln 5 und 6 und dem
Mantel 4 angeordnet. Diese Gleitschicht 12 ist hier
in Form einer Folie 11 mit zusätzlicher Schmierung realisiert.
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Der
Mantel 4 besteht aus nicht zugfest miteinander verbundenen
Abschnitten, indem er Trennfugen 8, 9 und 10 aufweist.
Diese Trennfugen 8, 9 und 10 können vor
dem Vorspannen, ggf. nach Aufbringen einer geringen zum Straffen
des Spanngliedes 1 ausreichenden Vorspannkraft hergestellt
werden. Während
des Vorspannens werden die Zugelemente 2, aber auch die
Umhüllungen 3 infolge
der zwischen jedem Zugelement 2 und seiner zugehörigen Umhüllung 3 auftretenden
Reibung, gedehnt. Infolge der zwischen den Umhüllungen 3 und den
Mänteln 4 insbesondere
an den Umlenksätteln 5 und 6 auftretenden
Reibungskräfte
werden die Mäntel 4 in Richtung
des Spannankers verschoben, über
den die Vorspannung aufgebracht wird. Dabei vergrößert sich
der Abstand zwischen den zusammengehörigen Ufern 8a und 8b der
Trennfuge B. Das gleiche gilt für die
Ufer 9a und 9b der Trennfuge 9 und für die Ufer 10a und 10b der
Trennfuge 10. Am Spannanker wird durch geeignete Maßnahmen
dafür gesorgt,
dass die Bewegung der Umhüllungen 3 und
der Mäntel 4 ohne Behinderung
aufgenommen werden können.
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Bei
dem in den 3 und 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist ein Zugglied, das hier ebenfalls als Spannglied 13 dient,
lediglich über
einen Umlenksattel 15 geführt. Genauso wie im Falle des
in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels
besteht das Spannglied 13 auch hier wieder aus sogenannten
Monolitzen, die die einzelnen Zugelemente 2 des Spanngliedes
bilden und jeweils mit einer Umhüllung 3 versehen
sind. Allerdings sind die Zugelemente 2 hier in einem als
gemeinsamer Mantel dienenden Hüllrohr 14 geführt. Im
hier dargestellten Fall werden die Zugelemente 2 und damit
auch ihre Umhüllungen 3 infolge
der beim Vorspannen auftretenden Umlenkkraft an der Umlenkstelle
gegen die Innenfläche 20 des
Hüllrohres 14 gepresst,
wobei dieses Hüllrohr 14 wiederum
gegen die Kontaktfläche 16 des
Umlenksattels 15 gepresst wird. Die Kontaktfläche 16 des
Umlenksattels 15 ist auch hier so gestaltet, dass das Hüllrohr 14 mit
möglichst
geringer Reibung über
den Umlenksattel 15 gleiten kann. Dazu kann auch hier eine
Gleitschicht 17, wie in Verbindung mit der 1 erläutert, angeordnet
sein.
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Die äußere Gleitung
wird im hier dargestellten Ausführungsbeispiel
ebenfalls mit Hilfe von Trennfugen 18 und 19 im
Hüllrohr 14 gezielt
sichergestellt. Die Reibung im Bereich des Umlenksattels 15 wird
mit Hilfe von geeigneten Gleitmitteln zwischen dem Hüllrohr 14 und
dem Umlenksattel 15 geringer gehalten als die Reibung zwischen
den Umhüllungen 3 und
dem Hüllrohr 14 und
auch als die Reibung zwischen den Zugelementen 2 und deren
jeweils zugehöriger
Umhüllung 3,
selbst wenn zwischen den Zugelementen 2 und deren Umhüllungen 3 ein
Korrosionsschutzfett angeordnet ist, das auch als Gleitmittel wirkt.
Aufgrund der damit vorliegenden klaren Verhältnisse der wirkenden Reibungskräfte tritt
beim Vorspannen zwischen den Zugelementen 2 und deren Umhüllungen 3,
aber auch zwischen den Umhüllungen 3 und
dem Hüllrohr 14 keine
gegenseitige Verschiebung auf. Die Zugelemente 2 mit ihren Umhüllungen 3 und
das gemeinsame Hüllrohr 14 vollführen vielmehr
eine gemeinsame Bewegung in Richtung Spannanker, wobei das Hüllrohr 14 auf
der Gleitschicht 17 über
den Umlenksattel 15 gleitet. Es findet hier also genauso
wie im Falle des in den 1 und 2 dargestellten
Spanngliedtyps eine äußere Gleitung
statt.