forspent betong
Forspent betong er en variant av armert betong der stålinnsatser er spent med en strekkraft. Den spennstål skaper trykkspenninger i betongen, slik at en komponent med noen sprekker er mulig. Konstruksjonsmetoden brukes hovedsakelig for bjelker og brodragere og muliggjør større spennvidder for samme konstruksjonshøyde (tykkelse) sammenlignet med slapp armert betong .
Handlingsmåte
Forspent skiller seg fra annen armert betong ved en systematisk forspenning (= forspenning) av stålarmeringen, de forspenende senene . De strukne senene støttes av deres ankre eller direkte ved å binde seg til betongen på betongen, hvorved betongen får en trykkbelastning og en momentbelastning på grunn av forankringens eksentrisitet i forhold til tverrsnitts gravitasjonslinjen . I tillegg genereres avbøyningskrefter i buede eller kinkede senestyr. Komponenten lastes av forspenningen på en slik måte at når den er overlagret med ytre påvirkninger som sin egen vekt, er det ingen eller bare små betongstrekkspenninger i betongtverrsnittet. Siden betong bare kan absorbere lave strekkbelastninger (rundt 10% sammenlignet med trykkbelastning) før det sprekker, men høye trykkbelastninger, kan den forspente (pressede) betongen brukes bedre. Komponenten er stivere i arbeidsbelastningsområdet på grunn av mangel på eller sterkt redusert sprekkdannelse og viser derfor mindre deformasjoner (avbøyninger) med store spenn og høye belastninger. En økning i lastekapasiteten kan oppnås ved å bruke forspenningsstål, da dette har høyere styrke sammenlignet med vanlig armeringsstål . Forspent betong brukes i dag, særlig i brokonstruksjon , men også i containerkonstruksjon eller i bygningskonstruksjon for bjelker , hule gulvplater eller forspente betonglofter .
PT-system
Spenningsmetodene er forskjellige i typen bindingseffekt, det er slik de får navnene deres, så vel som i måten spenningskreftene er lagt inn i en komponent.
Forspenning med bånd
Umiddelbar binding (forspenningsseng)
Strammetrådene eller strammetrådene er friksjonsmessig forbundet med betongen, slik at det praktisk talt ikke er noen relativ forskyvning mellom de to materialene. Når det gjelder forspenning med umiddelbar binding, er det en direkte forbindelse mellom forspenning av stål og betong. Denne metoden brukes hovedsakelig i forspenningsleiet til forhåndsstøpte fabrikker, der spenningsledninger eller tråder som er strammet mot eksterne anliggender, blir støpt inn i det forhåndsstøpte elementet . Etter at betongen er støpt og herdet, frigjøres forspenningen. På grunn av båndet mellom betong og forspenningsstål og kiling av den avslappede ledningen (eller tråden) (Hoyer-effekt) påføres strekkraften i den ferdige delen. Denne typen forhåndsbelastning er bare mulig med en rett forspenning av stålføring. Den brukes for eksempel til fremstilling av jernbanebetongsviller og forspente, hule brett.
Påfølgende tilknytning
Ved etterspenning med etterspenning kombineres spenningsledningene eller strengene i et profilert metall- eller plastmantelrør, senen eller kabelen, og støpes inn i en struktur med ankerlegemer i begge ender uten forspenning. Etter at betongen har stivnet, strammes forspenningsstålene på de bevegelige ankerene. Til slutt blir kledningsrørene fuget med en spesiell sementoppheng, fugemassen , som skaper en ikke-positiv binding mellom forspenningsstål og betong. Spenningskabelføreren kan også bues i denne metoden, noe som betyr at denne metoden har store bruksmuligheter.
Spenning uten bånd
Strammetrådene eller trådene kan bevege seg i forhold til betongen mellom ankerpunktene. Med den eksterne forspenningen er ikke strammekablene plassert i betongtverrsnittet, bortsett fra i forankrings- eller avbøyningsområdet, men er frittgående. Med den interne forspenningen blir senene støpt inn, som med den påfølgende bindingen, men ikke innkapslet med sement, men med fett, som med monostrand . Dette eliminerer behovet for å presse kanalene, noe som gjør at strammekabelen får en betydelig mindre diameter og dermed bruk av forspent betong til tynne komponenter som bygghimmler. En buet strekkabelføring er mulig. Fordi det ikke er noen binding, er det knapt noen endringer i spenningen i forspenningsstålet på grunn av ytre belastninger med denne typen forspenning, og det er også muligheten for spenning.
I betongtverrsnittet (internt)
“En indre sene uten binding består av en eller flere støpte og deretter forspente ledninger, tråder eller stenger i et korrosjonsbeskyttende belegg, der spennstålet kan bevege seg fritt i lengderetningen og bare er godt koblet til strukturen ved ankeret poeng. Disse senene må være utskiftbare. "
Utenfor betongtverrsnittet (eksternt)
“En utvendig sene er en etterspent sene som ligger utenfor betongtverrsnittet, men innenfor konvolutten til betongkonstruksjonen. Senen er bare koblet til betongoverbygningen med ankerelementer og avbøyningselementer. ”I Tyskland har veibroer med forspent betongboks-tverrsnitt kun vært tillatt i to varianter siden slutten av 1990-tallet, hovedsakelig på grunn av dårlig erfaring med utilstrekkelig fugede kanaler. : forspenning utelukkende med ytre sener og den blandede konstruksjonsmetoden (ytre og indre langsgående forspenning).
Forspente bjelker i komposittstål
Komposittstålbjelker består av stålbjelker og betongbelter som er koblet til hverandre på en skjæresikker måte ved hjelp av komposittmidler. De kan forspennes ved målrettet elastisk deformasjon av stålbjelken i tverrretningen før bindingen er etablert, slik at betongen ikke utsettes for strekkbelastning eller bare belastes i begrenset grad.
For eksempel blir dobbelt-T-bjelker med bolter sveiset på øverst og nederst først buet oppover, deretter lastet med individuelle krefter og presset gjennom (forspent) mot retningen av forkrumning. Den nedre flensen blir deretter støpt på fabrikken. Etter at betongen har stivnet og etter at lasten er fjernet, blir bjelken litt bøyd oppover igjen. På stedet mottar han det øvre underlaget laget av betong. Komposittbjelker er stivere og flatere enn sammenlignbare stålbjelker.
Korrosjonsbeskyttelse
Siden kryp og krymping av betongen reduserer senes forspenningskrefter, kreves det spesielt høye forforlengelser av forspenningsstål. Dette betyr at for en gitt strekkraft bør senes tverrsnittsareal være så lite som mulig. Dette kan bare oppnås ved å bruke høyfast stål. Stålene til senene til de forspente betongkomponentene, som er utsatt for høy strekkbelastning, er spesielt følsomme for korrosjon. Korrosjonsbeskyttelse ved bruk av fugemasse eller betong må derfor utføres med særlig forsiktighet. Ved forspenning uten binding oppnås korrosjonsbeskyttelsen vanligvis ved hjelp av en fabrikkfettinjeksjon av plastrøret der forspenningsstålet er plassert.
Problemer
I etterkrigstiden førte mangel på erfaring med den nye teknologien og en undervurdering av miljøpåvirkninger til sammenbrudd, nødvendige riving og kostbare reparasjoner på forskjellige forspente betongkonstruksjoner. Spilt z. For eksempel problemer med spenningskorrosjon i forspenning av stål (f.eks. Neptunstål), uvitenhet om bygningsmaterialegenskaper (forskjellige E-moduler av betong avhengig av bergaggregatene som brukes) og ufullkommenheter i beregningsmetoden (forsømmelse av temperaturgradienter i korset -avsnitt) spiller en viktig rolle. I dag anses disse problemene i stor grad løst. Ved å bruke utskiftbart eksternt forspenning, bør en ytterligere forbedring av robustheten og dermed en forlengelse av levetiden oppnås i brokonstruksjon. I tillegg er det mulig å oppdage sprekker i forspenningsstålet i de allerede eksisterende, muligens kritiske, konstruksjonene ved bruk av metoden for å stramme ledningsbrudd .
historie
Det første forslaget om å forspenne betong ble laget i 1886 av den amerikanske Jackson. I 1888 søkte W. Döhring fra Berlin om patent som ga ledningsinnsatser i plater, lameller og bjelker for å minimere sprekker i sengen. Fra 1907, på forslag fra Mathias Koenen ved det tekniske universitetet i Stuttgart, ble de første testene utført med forsterkning betong i spent tilstand. Den påførte forspenningskraften var imidlertid nesten fullstendig ineffektiv på grunn av den lave stålspenningen på 60 N / mm² på grunn av krymping og kryp . I 1919 brukte den bøhmiske ingeniøren Karl Wettstein pianostrenger laget av høyfast stål med høy spenning for tynne betongplater og var vellykket, men han så ikke årsakene til det. Det var først i 1923 at amerikanske Dill innså at høyfast ledninger med høy spenning var nødvendig. Saale-broen i Alsleben ble bygget i 1928 etter planer av Franz Dischinger . Når det gjelder den buede broen av armert betong, ble strekkstropper laget av konstruksjonsstål St48 satt inn i sporbjelkene, og da broen ble utstyrt, ble de forspent med presser og deretter støpt inn.
Den franske ingeniøren Eugène Freyssinet (1879–1962) må beskrives som faren til dagens forspente betong . Han anerkjente raskt den store betydningen av forspenning og viet seg intenst til denne teknikken. Freyssinet skapte de nødvendige forutsetningene for vellykket forspenning av betong gjennom sine undersøkelser om kryp og krymping av betong, samt bruk av høystyrke, høyt spente ledninger. Fra 1928 til 1936 patenterte han forskjellige oppfinnelser knyttet til forspenningsjekk og forankring av sener med høyfast stål- og stålspenninger på 400 N / mm². Freyssinet reiste de første forspente betongkonstruksjonene, som besto av elementer som var spent i den forspente sengen, samt elementer som var spent med kabler.
Den første forspente betongbroen i Tyskland var Aue stasjonsbro . Den krysser en vei med et maksimalt spenn på 69 meter over stasjonsområdet og ble designet av Franz Dischinger med en ekstern spenning og bygget i 1937. Den første tyske forspente betongbroen med forspenning i en kompositt, ved bruk av Freyssinet-metoden, var Weg Hesseler-overfarten mellom Beckum og Oelde , bygget i 1938 , som strakte seg over den føderale motorveien 2 med et spenn på 33 meter og har vært et teknisk monument på Vellern serviceområde siden 2012 (sørsiden, kjøreretning Hannover). Den Lahn Bridge i Balduinstein fra 1951 ble den første utkraget forspent betong bro. I 1965 ble Bendorfer Rhine Bridge, en forspent betongbjelkebro med et spenn på 208 m, som da var den største i verden, bygget.
Den første veien i Europa med forspente kjørebaneplater ble åpnet i november 1953 mellom Herbrechtingen og Mergelstetten. Den første rundkjøringen med en betongvei i Tyskland ble bygget på denne delen av B19 i 2013.
I kjernekraftverket THTR-300 ifølge Rudolf Schulten , som gikk i drift i 1985, ble det brukt en reaktortrykkbeholder laget av forspent betong med stålforing ( foring ), men dette beviste seg ikke i drift.
litteratur
- Andrej Albert, Heiko Denk, Peer Lubasch, Andreas Nitsch: Forspent betong. Grunnleggende og brukseksempler. 2. utgave. Werner Verlag, Köln 2013, ISBN 978-3-8041-1094-6 .
- Günter Rombach: Forspent betongkonstruksjon. Verlag Ernst & Sohn, Berlin 2003, ISBN 3-433-02535-5 .
Individuelle bevis
- ↑ a b Tysk institutt for standardisering eV (red.): DIN-Fachbericht 102: 2009-03: Betonbrücken. Tysk utgave, Beuth Verlag, Berlin 2009., kap. III, avsnitt 2.
- ↑ Forbundsdepartementet for transport (red.): Generell sirkulær veibygging nr. 28/1998 forspente betongbroer - Retningslinjer for betongbroer med eksterne sener.
- ↑ https://www.meyer-steel-tech.de/(S(2eewykrtwwsjeqtsv1rcxo5x))/PREFLEX-Traeger_Herstellung.aspx Illustrasjon av Meyer Steel Tech GmbH
- ↑ http://www.spannverbund.eu/deutsch/verbundtraeger/ Spannverbundträger-Beskrivelse av selskapet Spannverbund GmbH, åpnet 28. januar 2018
- ↑ Friedrich Standfuß: Saale-broen i Alsleben - Dokumentasjon av bygningshistorien . Proceedings of the 10. Dresden Bridge Construction Symposium 1998, s. 39–63.
- ↑ Artikkel om gjenåpning av B19 i Heidenheimer Zeitung fra 17. oktober 2013.
- ↑ B 19 til Herbrechtingen: endelig gratis reise , Heidenheimer Zeitung av 28. juli 2014.