Nachträgliche Vorspannung

Alternative bei Spannbetondecken eingesetzt

Deckenplatte Betonbau und Stahlbetonbau
Sandwichdecke Ceiltec am Haken – ca. 40 m² Fläche. Foto: Innogration

BERNKASTEL-KUES (ABZ). - Die Vorspannkraft von weitgespannten Platten kann entweder über eine Spannbettvorspannung erzeugt werden oder alternativ mit einem eingelegten Spannglied nachträglich aufgebracht werden. Während die Spannbettvorspannung hinlänglich bekannt ist, fehlt es der nachträglichen Vorspannung derzeit noch an Bekanntheit. Mit dem Begriff der vorgefertigten Spannbetondecken für den Hochbau assoziiert man i. d. R. im Spannbett vorgespannte Hohlkörperplatten, Platten in Form von Halbfertigteilen und PI-Platten. Es handelt sich dabei um industriell hergestellte Massenware mit standardisierten Abmessungen für den Querschnitt und insbesondere für große Spannweiten. Die bei großen Spannweiten erforderlichen hohen Querschnitte müssen, um Gewicht zu sparen, in aufgelöster (T-Querschnitt) Form oder als Hohlquerschnitt ausgebildet werden. Aus statischer Sicht funktionieren diese Elemente i. d. R. als Einfeldträger, indem die Plattenenden auf ein festes Auflager, einen steifen Unterzug oder auch in einen deckengleichen Verbundträger aufgelegt, bzw. eingebunden werden.

Für große zusammenhängende Grundrisse mit gradlinigen Abmessungen sind diese vorgefertigten Elemente idealerweise prädestiniert, und haben für diesen Anwendungsbereich ihre Berechtigung. Das gilt umso mehr, da die standardisierte Fertigung wirtschaftliche Elemente bereitstellt. Bei einer Ware ab Stange können nicht alle Erfordernisse und Wünsche erfüllt werden.

Nachteilig wirkt sich das speziell dem Spannbettverfahren eigene Prinzip der geraden Spanngliedführung aus. Die zwischen zwei festen Widerlagern gespannte Litze kann nun einmal nur gerade verlaufen. Im Hinblick auf deren statische Verwendbarkeit als Einfeldträger werden die vorgespannten Litzen innerhalb der Zugzone des Querschnitts angeordnet. Diese exzentrische Querschnittslage zwingt nun dem Querschnitt des Tragelements auf der gesamten Elementlänge eine konstante Krümmung auf, die zu einer Verformung des Bauteils gegen die Richtung der Schwerkraft führt. Die plastischen Verformungen des Baustoffs Beton vergrößern die anfänglichen Verformungen. Die Folge sind einerseits ungewollte Verformungen und zudem unterschiedliche Verformungen einzelner Elemente untereinander. Diese Eigenschaften führen zu ungewünschten, unebenen Oberflächen, und zu Versätzen zwischen den einzelnen Elementplatten. Bei anspruchsvollen Geschossbauten sind derartige Deckenunebenheiten nicht gewünscht.

Die Einschränkung der Lage von Aussparungen, die nahezu zwingende Auflagerung auf festen Unterzügen und die damit verbundene große Konstruktionshöhe reduzieren die Anwendbarkeit bei Decken.

Eine Alternative zu dieser Technik stellt die nachträglich aufgebrachte Vorspannung (mit oder auch ohne Verbund) dar. Da es sich hierbei um ein den Abmessungen des jeweiligen Bauteils angepasstes Spannglied handelt, besteht die größtmögliche planerische Freiheit, um ein der Nutzung entsprechendes Bauteil (Tailor-made) herzustellen. Hinsichtlich der möglichen Spannweite und der Tragfähigkeit gibt es keinen Unterschied bei den beiden Vorspanntechniken. Entscheidend ist jedoch die Auswirkung der Vorspannung auf die Verformungen. Das Spannglied der nachträglichen Vorspannung wird der Beanspruchung entsprechend in seiner Geometrie ausgelegt. Die der äußeren ständigen Einwirkung exakte angepasste Spanngliedführung bewirkt die Kompensation der Verformungen mit dem Ziel, das Bauteil verformungsfrei zu liefern und einzubauen. So entstehen keine ungewollten und auch keine unterschiedlichen Verformungen der einzelnen Elemente untereinander.

Da die Fertigung nicht an die starren Vorgaben des Spannbetts gebunden ist, können die Bauteile individuell den jeweiligen Anforderungen entsprechend geplant und produziert werden. Die Fertigung erfolgt wie bei Halbfertigteilen üblich auf Umlauf- oder stationären Tischen. So lassen sich auch glatte Deckenunterseiten bis hin zur Sichtbetonfläche herstellen. Die weitgespannten Deckenplatten werden zur Reduktion des Gewichts als Sandwichquerschnitt hergestellt. Die zugehörigen Schalen des Querschnitts und die wenigen verbindenden Rippen lassen sich unabhängig voneinander in ihren Abmessungen herstellen und anordnen. Das ermöglicht geometrische Anpassungen, so dass -wie bei den Filigranplatten in Verbindung mit Ortbetonergänzungen- statisch unbestimmte Systeme oder auch Flachdecken ohne störende Unterzüge entstehen. Durch unterschiedliche Längen der Rippen und der beiden Schalen in Verbindung mit der werkseitig bereits angeordneten Bewehrung entstehen deckengleiche Unterzüge, so dass Flachdecken auch bei großen Spannweiten in vorgefertigter Bauweise und mit schlanken Abmessungen ausgeführt werden können. Das statisch unbestimmte von vorgespannten Rippen und deckengleichen Unterzügen ermöglicht die Anordnung von größeren Aussparungen auch nachträglich.

Wie im täglichen Leben gilt es zu entscheiden welcher Typ von Anzug für die jeweiligen Anforderungen und Wünsche auch unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit passend ist. Steht die Flexibilität bei den Abmessungen, bei den Verformungen, bei der Ebenheit, bei der Oberflächenqualität und bei der Lage der Aussparungen im Vordergrund, fällt die Wahl auf die Sandwichdecken mit einer nachträglich aufgebrachten Vorspannung. Sind diese Anforderungen deutlich geringer, kommt die Standardware zum Einsatz, was auch mit wirtschaftlichen Vorteilen verbunden ist. Vorteilhaft erweist sich jedoch die Option, das jeweilige System auswählen zu können.

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