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Gunter Rombach - Startseite · PDF file 2017. 4. 27. · Univ.-Prof. Dr.-Ing. Gunter Rombach 1m Mittelzellche I 68753 Waghausel e-mail: [email protected] Titelbild: Vorgespannte

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Text of Gunter Rombach - Startseite · PDF file 2017. 4. 27. · Univ.-Prof. Dr.-Ing. Gunter...

  • Gunter Rombach

    Spannbetonbau

    rnst&Sohn A Wiley Company

  • 2. Auflage

    Spannbetonbau

    Gunter Rombach

    st&Sohn

  • Univ.-Prof. Dr.-Ing. Gunter Rombach 1m Mittelzellche I 68753 Waghausel e-mail: [email protected]

    Titelbild: Vorgespannte Stahlbetondecke mit verbundlosen Spanngliedern (Monolitzen). Foto: Gunter Rombach

    Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen National- bibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet uber www.//dnb.d-nb.de abrnfbar.

    ISBN 978-3-433-02911-4

    2. aktualisierte Auflage

    © 2010 Wilhelm Ernst & Sohn, Verlag fUr Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, RotherstraBe 21, 10245 Berlin, Germany

    AIle Rechte, insbesondere die der Dbersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form- durch Fotokopie, Mikroverfilmung oder irgendein anderes Verfahren - reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache ubertragen oder ubersetzt werden.

    All rights reserved (including those of translation into other languages). No part of this book may be reproduced in any form - by photoprinting, microfilm, or any other means - nor transmitted or translated into a machine language without written permission from the publisher.

    Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von jedermann frei benutzt wer- den durfen. Vielmehr kann es sich auch dann urn eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschiitzte Kennzeichen handeln, wenn sie nicht eigens als solche markiert sind.

    Umschlaggestaltung: Sonja Frank, Berlin Satz: Druckhaus "Thomas Muntzer" GmbH, Bad Langensalza Druck und Bindung: Scheel Print-Medien GmbH, Waiblingen

    Printed in the Federal Republic of Germany Gedruckt auf saurefreiem Papier.

    Spannbetonbau. G. Rombach Copyright © 201 0 Ernst & Sohn, Berlin ISBN: 978-3-433-02911-4

  • Vorwort zur 2. Auflage

    Die Entwicklungen der letzten Jahre bei der Berechnung und Konstruktion von vorge- spannten Stahlbetontragwerken und auch von Spannsystemen erforderten eine Uberarbei- tung der ersten Auflage des Buches, urn es wieder auf den neuesten Stand der Technik zu bringen. Dies betrifft beispielsweise die Verwendung neuer Baustoffe, wie Lamellen oder Drahte aus Kohlenstoff-Fasem (CFRP bzw. CFK) zur Verstarkung von Bauwerken und Spannsysteme fUr die Vorspannung ohne Verbund im Betonquerschnitt. Des Weiteren standen Fragen der Dauerhaftigkeit von HDPE-Schutzhullen fur Spannsysteme sowie die Berechnung der Umlenkkonstruktionen im Mittelpunkt der Forschung und Entwicklung. 1m Briickenbau wurden erste Pilotprojekte mit austauschbaren intemen Spanngliedem ohne Verbund errichtet.

    Weiterhin wurden die normativen Anderungen von DIN 1045-1 und DIN-Fachbericht 102 eingearbeitet und Anregungen aus der Praxis einbezogen.

    Dieses Buch mochte die Bemessung und konstruktive Durchbildung von Spannbetontrag- werken umfassend eriautem und Hintergrundinformationen zum besseren Verstandnis der verschiedenen Verfahren und Rechenmodelle sowie der Baustoffeigenschaften geben.

    Der Umfang dieses Buches verdeutlicht die Komplexitat der Berechnung und Konstruktion von Spannbetonbauwerken und damit auch die Notwendigkeit eingehender Kenntnisse dieser Materie. Rechenprogramme konnen die Routinearbeit, wie beispielsweise die SchnittgroBenermittlung und die Bemessung, vereinfachen, nicht jedoch das notwendige Fachwissen ersetzen.

    Hamburg-Harburg, Dezember 2009

    Spannbetonbau. G. Rombach Copyright © 2010 Ernst & Sohn, Berlin ISBN: 978-3-433-02911-4

    Univ.-Prof. Dr.-Ing. G. Rombach

  • Vorwort zur 1. Auflage

    Auf die Vorspannung von Stahlbetonkonstruktionen kann heutzutage nicht verzichtet wer- den. Weit gespannte Brlicken, extrem schlanke Spannbandkonstruktionen, groBe Schalen- tragwerke oder wasserdichte Behalter, urn nur einige Beispiele zu nennen, waren ohne eine Vorspannung in Beton nicht ausfUhrbar. Die Vorspannung wird neben dem Brlickenbau zunehmend im Hoch- und Industriebau eingesetzt.

    Bei der Bemessung und Konstruktion von Spannbetontragwerken hat sich gerade in den letzten Jahren einiges verandert. So wurden mit der DIN 1045-1 :2001 einheitliche Bemes- sungsverfahren fUr Stahl- und Spannbetonkonstruktionen eingefUhrt. Konsequenterweise ist auch der Vorspanngrad nicht mehr vorgeschrieben. Der Konstrukteur kann zwischen voller Vorspannung einerseits und Stahlbeton andererseits die geeignetste Variante wahlen. Die exteme und die verbundlose Vorspannung hat in manchen Bereichen die klassische Ver- bundvorspannung verdrangt. Wurden bis ins Jahr 1999 aIle Brlicken in Deutschland ausschlieBlich mit Vorspannung im Verbund ausgefiihrt, so ist seit 4 lahren die exteme Vorspannung gegebenenfalls mit geraden Verbundspanngliedem (Mischbauweise) vorge- schrieben.

    Diese Entwicklungen haben mich veranlasst, den Spannbeton insgesamt in diesem Werk zusammenzufassen. Auch wenn mit DIN 1045-1 :2001 einheitliche Regeln eingefiihrt wur- den, so erfordert die Bemessung und Konstruktion von Spannbetontragwerken nach wie vor eingehende Spezialkenntnisse.

    Hamburg-Harburg, Oktober 2002

    Spannbetonbau. G. Rombach Copyright © Ernst & Sohn, Berlin ISBN: 978-3-433-02911-4

    Univ.-Prof. Dr.-Ing. G. Rombach

  • Inhaltsverzeichnis

    Vorwort zur 2. Auflage .

    V orwort zur 1. Auflage .

    Inhaltsverzeichnis . .

    Formelzeichen ....

    1

    1.1

    1.2

    1.3

    1.4 1.4.1 1.4.2

    1.5

    1.6 1.6.1 1.6.2 1.6.3 1.6.4 1.6.5

    Allgemeines.

    Grundgedanke der V orspannung .

    Anwendungsgebiete des Spannbetons ....

    Besonderheiten von Spannbetonbauwerken .

    Vor- und Nachtei1e von vorgespannten Betontragwerken .. . Vorteile einer Vorspannung . . . .. ............ . Nachteile einer Vorspannung . . . . ..... .

    Entwicklung des Spannbetonbaus .

    Definitionen - Begriffe . . . . Querschni ttsbereiche. . Querschnittswerte . . . . . . . Grad der Vorspannung . . . . Lage und Veri auf eines Spanngliedes. Spannungsarten. . . . . . . . . . . . . .

    v

    VII

    IX

    xv

    6

    9

    13 13 15

    16

    27 27 28 37 45 47

    1.7 Spannverfahren - Art der Verbundwirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 1.7.1 Spannbettvorspannung - Vorspannung mit sofortigem Verbund . . . . . . .. 48 1.7.2 Vorspannung gegen den erhiirteten Beton. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 51 1.7.3 Sonstige Spannverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 52 1.7.4 Vor- und Nachteile der verschiedenen Spannverfahren . . . . . . . . . . . . .. 53

    2

    2.1

    2.2

    2.3 2.3.1 2.3.2

    2.4

    2.5

    2.6

    2.7

    Baustoffe .

    Beton ....

    Betonstahl .

    Spannstahl. Anforderungen an den Spannstahl. Materialkennwerte . . . . . . . . . . . . . . .

    Spannglieder aus Faserverbundwerkstoffen ..

    Hiillrohre ....

    Einpressmortel

    Verankerungen . .

    Spannbetonbau. G. Rombach Copyright © 2010 Ernst & Sohn. Berlin ISBN: 978-3-433-02911-4

    57

    57

    63

    64 66 72

    85

    96

    98

    102

  • x

    2.8

    2.9

    Kopplungen ............. .

    Elektrisch isolierte Spannsysteme .

    Inhaltsverzeichnis

    114

    116

    2.10 Schwachstellen von Spannsystemen - Schiiden ....... 117

    2.11 Zugelassene Spannstahle und Spannsysteme . . . . . . . . . 119

    3 Bauausflihrung bei Vorspannung mit nachtraglichem Verbund . . . . .. 129

    3.1 F ertigung und Einbau der Spannglieder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 129

    3.2

    3.3

    Spannvorgang. . . .

    Einpressvorgang . .

    132

    140

    4 Schnittgro6en infolge P bei statisch bestimmten Systemen. . . . . . . . .. 145

    4.1

    4.2

    4.3

    4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4

    4.5

    Polygonale Spanngliedfiihrung ............ .

    Trager mit veranderlicher Hohe ............ .

    Kontinuierlich gekriimmtes Spannglied ohne Reibung ............ .

    Spannkraftverluste infolge Reibung ......................... . Ermittlung des planmlilligen U mlenkwinkels B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zusatzliche Exzentrizitliten. . . . . . . . . . ..... . Ungewollter Umlenkwinkel k ............. . Reibungskoeffizient .u. . . . . . . . . . . . . . . . . . Zusatzbeanspruchungen im Kriimmungsbereich - Mindestkriimmungsradius Rmin • • • • • • • • • • • • •

    145

    156

    157

    164 166 170 172 175

    183

    4.6 Zulassige maximale Spannkraft und Spannstahlspannung . . . . . . . . . 188 4.6.1 Uberspannreserve.................................... 191

    4.7 Einfluss der Spannfolge auf den Spannkraftverlauf . . . . . . . . . . . .. 195 4.7.1 Einseitiges Spannen - ohne Nachlassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 4.7.2 Zweiseitiges Spannen eines Spanngliedes - ohne Nachlassen . . . . . . . . 196 4.7.3 Spannkraftverlauf beim Nachlassen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 4.7.4 Keils

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