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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
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   

Beschreibung[de]

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.


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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