| Dokumentenidentifikation |
DE10009243B4 16.08.2007 |
| Titel |
Verfahren zum Herstellen eines Zugglieds |
| Anmelder |
Bilfinger Berger AG, 68165 Mannheim, DE |
| Erfinder |
Schütt, Karl, Dr.-Ing., 14169 Berlin, DE; Sonneck, Stephan, Dipl.-Ing. (FH), 67273 Weisenheim, DE |
| Vertreter |
Ullrich & Naumann, 69115 Heidelberg |
| DE-Anmeldedatum |
28.02.2000 |
| DE-Aktenzeichen |
10009243 |
| Offenlegungstag |
21.09.2000 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
16.08.2007 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
16.08.2007 |
| IPC-Hauptklasse |
E04C 5/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
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| IPC-Nebenklasse |
E01D 19/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE
E04G 21/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE
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| Beschreibung[de] |
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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.
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.
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.
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.
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.
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".
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 &mgr; 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 &mgr; fällt
bedeutend höher aus als der für die Reibfuge zwischen Zugelement und seiner
Umhüllung geltende Reibbeiwert. Ein hoher Reibbeiwert &mgr; ist unwirtschaftlich,
da dadurch die Vorspannkraftkapazität der Vorspannelemente nicht ausgenutzt
werden kann.
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
&mgr; 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".
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.
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.
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.
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.
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.
Je nach Typ und Einsatzart des erfindungsgemäßen Zuggliedes
gibt es verschiedene Möglichkeiten der Herstellung eines solchen Zuggliedes.
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.
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.
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
1 den Längsschnitt durch ein Zugglied, das über
zwei Umlenkstellen geführt ist,
2 den Querschnitt durch das in 1
dargestellte Zugglied,
3 den Längsschnitt durch ein weiteres über
eine Umlenkstelle geführtes Zugglied,
4 den Querschnitt durch das in 3
dargestellte Zugglied und
5 den Verankerungsbereich eines Zuggliedes.
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 2sind 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.
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.
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.
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.
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.
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| Anspruch[de] |
Verfahren zum Herstellen eines Zugglieds (1), insbesondere
eines externen Spannglieds oder Schrägseils, wobei mehrere Zugelemente (2)
des Zugglieds (1) zumindest bereichsweise von einem gemeinsamen Mantel
(4, 14) umgeben sind und wobei der gemeinsame Mantel (4,
14) zumindest bis zum Abschluss des Vorspannens aus einzelnen, nicht zugfest
miteinander verbundenen Abschnitten besteht,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
– Bereitstellen der Zugelemente (2);
– kontinuierliches und gleichmäßiges Aufbringen des gemeinsamen
Mantels (4) auf die Zugelemente (2) über die gesamte Fertigungslänge
oder Einbringen der Zugelemente (2) einzeln oder als Bündel in den
über die gesamte Fertigungslänge unabhängig von den Zugelementen
(2) hergestellten gemeinsamen Mantel (14);
– anschließend Aufteilen des gemeinsamen Mantels (4,
14) in die einzelnen Abschnitte durch Erzeugung von Soll-Rissstellen oder
Einbringen von Trennfugen (8, 9, 10).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilung
des gemeinsamen Mantels (4) in einzelne Abschnitte vor dem Einbau des Zugglieds
(1) in ein Bauwerk erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilung
des gemeinsamen Mantels (4) in einzelne Abschnitte nach dem Einbau des
Zugglieds (1) in ein Bauwerk erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass der gemeinsame Mantel (4) durch Extrudieren auf die Zugelemente (2)
aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugelemente
(2) vor dem Einbau des Zugglieds (1) in ein Bauwerk in den gemeinsamen
Mantel (14) eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugelemente
(2) in den gemeinsamen Mantel (14) eingebracht werden, nachdem
der gemeinsame Mantel (14) in ein Bauwerk eingebaut worden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass beim Einbau des Zugglieds (1) in ein Bauwerk an Umlenkstellen (5,
6) eine Gleitschicht (12) zwischen dem Mantel (4) und
dem Bauwerk angeordnet wird.
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