WO2014194951A1

WO2014194951A1 - Besonders wartungsarme pfostenverankerung system züblin auf ingenieurbauwerken

Info

Publication number: WO2014194951A1
Application number: PCT/EP2013/061655
Authority: WO
Inventors: Andreas Kugler; Ralf Megerle; Stefan Brosig
Original assignee: Ed. Züblin Ag
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2014-12-11
Also published as: CN104234204A

Abstract

Die erfindungsgemäße Pfostenverankerung für Schutzwände auf Ingenieurbauwerken sieht zum Ausgleich möglicher Schrägstellungen mit dem Ziel einer annähernd zentrischen Lasteinleitung ein Kugelscheiben/Kegelpfannensystem vor, bei dem die Verankerungselemente in ganz bestimmter Weise vorgespannt sind und in ihrer vorgespannten freien Länge mit einem bevorzugt viskoelastischen, korrosionsschützenden Medium umgeben sind. Die Pfostenverankerung umfasst ein Einbauelement, das im Beton des Bauwerkes eingebaut ist. Alternativ ist eine nachträgliche Verankerung ausgeführt, indem im bereits hergestellten Bauwerksbeton Bohrungen ausgeführt werden. Diese können durchgängig sein, dann erfolgt die Verankerung mit einem durchgängigen Ankerstab und entsprechender Konterverschraubung. Die Bohrung kann auch nur bis zu einer erforderlichen Verankerungstiefe erfolgen, im Bohrloch ist dann ein Verankerungsstab eingeklebt.

Description

TITEL

Besonders wartungsarme Pfostenverankerung System Züblin auf Ingenieurbauwerken BESCHREIBUNG

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung von Pfosten für Schutzwände auf Bauwerken oder Fundamenten.

Stand der Technik

Beim Bau von Schutzwänden beispielsweise Lärmschutz-, Windschutz-, Blendschutz-, Schallschutzwänden oder dgl. werden auf Bauwerken oder Fundamenten in der Regel Einbauelemente einbetoniert oder nach Betonage der Bauwerke bzw. Fundamente Gewindestäbe durchgeankert oder auch eingeklebt. Die

Schutzwände sind je nach Umgebungsbedingungen teilweise hohen Belastungen ausgesetzt, wobei nicht nur Wind und Sturm erhebliche Kräfte auf die Wandelemente und die Pfosten, an denen diese aufgenommen sind, ausüben. Durch vorbeifahrende Züge oder Kraftfahrzeuge, insbesondere des Güterver- kehrs werden hohe dynamische Lasten in Form von Druck- und Sogwirkung über die Wand in die Einbauelemente und somit in die Bauwerke bzw. Fundamente eingeleitet. So haben z.B. Untersuchungen an Hochgeschwindigkeitsstrecken der Deutschen Bahn gezeigt, dass es hier zu einer hochgradigen dynamischen Belastung kommt, die großen Einfluss auf die Dauerhaftigkeit des Bauwerkes hat.

Eine Schiefstellung der Verankerungselemente wirkt sich auf die Dauerhaftigkeit der Verbindung in erheblichem Maße negativ aus. Da die Einbringung der Einbauelemente ein handwerklicher Vorgang ist und daher hinsichtlich der Genauigkeiten den Bedingungen der Baustelle unterworfen ist, kann eine ausreichende Reduzierung der Schiefstellung der Einbauelemente bei der Montage nicht sichergestellt werden. In der EP 2 159 354 A1 wurde ein System aus Kegelpfanne und Kugelscheibe vorgeschlagen, das Abweichungen aus der Solllage der Verankerungsstangen zu einem gewissen Maße kompensieren kann. Dies ist jedoch für die extremen dynamischen Beanspruchungen im Bereich der Hochgeschwin- digkeitsstrecken der Bahn noch verbesserungsfähig, um eine noch größere Dauerhaftigkeit der Bauwerke zu gewährleisten. Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, für den Fall der extrem hohen Anforderungen der Hochgeschwindigkeitsstrecken eine Anordnung zur Befestigung von Pfosten zu schaffen, durch welche die negativen Einflüsse der Schiefstellung von Einbau- elementen und auch der starken Wechselspannungen in den Befestigungselementen infolge der hochgradig dynamischen Einwirkungen auf die Dauerhaftigkeit ausgeschlossen oder zumindest reduziert werden. Gleichzeitig soll auch das notwendige Wartungsintervall der Pfostenbefestigungen auf 50 Jahre oder mehr erhöht werden!

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung zur Befestigung von Pfosten für Schutzwände mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Überraschenderweise wurde mit Versuchen gefunden, daß für ganz bestimmte Pfostenverankerungsschraubenarten, die mit einer bestimmten Vorspannung nach einem bestimmten Verfahren angezogen wurden, das Wartungsintervall dieser Verschraubung gegenüber vorherigen Verfahren von lediglich 10 bis 15 Jahren auf mindestens 50 Jahre ausgedehnt werden kann!

Die Aufbringung der Vorspannung erfolgt hierzu dergestalt, daß ungefähr 24 Stunden oder später nach Herstellung des Pageis durch Vergussmörtel ein Anziehmoment auf die Befestigungsmuttern aufgebracht wird, das 75% des laut Bauplan notwendigen Anziehmomentes beträgt. (Erst dann dürfen die Wandelemente der Lärmschutzwand eingebaut werden.)

- Falls die Vorspannung von 75% innerhalb einer Woche nach der Vermörtelung aufgebracht wird, muß ein erstes Nachspannen (100%) ungefähr 7 Tage nach dem Vorspannen erfolgen.

- Falls die Vorspannung von 75% erst nach 7 Tagen oder später nach der Vermörtelung stattfindet, ist ein erstes Nachspannen (100%) innerhalb 1 bis 3 Wochen nach diesem Vorspannen notwendig.

Ungefähr 6 Monate nach der Vermörtelung ist ein letztes (zweites) Nachspannen mit 100% durchzuführen.

Übliche Werte der Vorspannung, wie sie an Pfosten für Lärmschutzwaände neben Hochgeschwindigkeitsstrecken nötig sind, liegen für Gewindestäbe der Güte 8.8 ungefähr zwischen 25 und 120 kN, meistens zwischen 60 und 90 kN. Die Anziehmomente der Befestigungsmuttern liegen ungefähr zwischen 100 und 550 Nm, meistens zwischen 250 und 400 Nrn. Der negative Einfluss der Schiefstellung der Einbauelemente auf die Dauerhaftigkeit der Befestigung ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass durch die schief gestellten Gewindebolzen eine exzentrische Lasteinleitung entsteht, welche als Biegebeanspruchung auf die Gewindebolzen wirkt und damit eine zu- sätzliche Belastung darstellt. Die Ausgleichsvorrichtung, die erfindungsgemäß eine Kegelpfanne und eine Kugelscheibe umfasst, ermöglicht es, Schiefstellungen der Gewindebolzen an den Einbauelementen auszugleichen und damit die Last zentrisch, d.h. in Richtung der Längsachse des Gewindebolzens einzuleiten. In der Regel können Winkelabweichungen bis zu 3° ausgeglichen werden. Darüber hinaus entsteht durch die wiederkehrende hohe dynamische Belastung auf das Befestigungsdetail eine Wechselwirkung zwischen Be- und Entlastung, die häufig mit einem Vorzeichenwechsel der Spannungen im Verankerungselement einher geht. Durch Aufbringen einer definierten Vorspannung auf die Verankerung kann die Verformung der Verbindung - und damit eine zusätzliche Abweichung des Pfostens aus der Solllage mit den zugehörigen Effekten - und die Spannungssituation im Element verändert werden, so dass hinsichtlich der Betriebsfestigkeit und damit der Dauerhaftigkeit der Verankerungsverbindung eine deutliche Verbesserung erzielt wird. Zur Sicherstellung des erforderlichen Vorspannniveaus der Verbindung werden bei der Bemessung relevante Ein- flussfaktoren über den Zeitraum der Nutzung berücksichtigt und die Vorspannkraft entsprechend berechnet und an der Schraubverbindung festgelegt. Obwohl erfindungsgemäß eine Verschraubung erzielt wird, die gemäß Versuchen ein Wartungsintervall von 50 Jahren oder mehr erwarten läßt, besteht dennoch zusätzlich über die gesamte Nutzungsdauer die Möglichkeit, die Anordnung nachzuspannen.

Zur Realisierung der Vorspannung ist eine freie Länge des Verankerungsstabes erforderlich, in der diesem eine unbehinderte Vordehnung aufgezwungen werden kann. Hierfür wird erfindungsgemäß oberhalb der Einbindung in den Beton des Bauwerkes der Verankerungsstab mit einem Werkstoff umgeben, der den Kraftschluss zwischen dem Verankerungsstab und dem Vergussmaterial, das zwischen Fußplatte und Bauwerksbeton eingebaut ist, verhindert. In der Fußplatte ist dies geometrisch durch eine entsprechende Größe der Durchbohrungen / Löcher in der Platte sichergestellt.

In einer Variante der Erfindung - der durchgängigen Durchankerung des Beton- bauwerkes, bei der keine Krafteinleitung über eine Verankerungslänge in das Bauwerk durch Verbund zwischen Verankerungsstab und Beton erforderlich ist - kann die freie Dehnlänge im Bauteil liegen. Hier ist der Einbau eines Hüllroh- res, das mit geeignetem Material verfüllt ist, eine Alternative zur reinen Umman- telung des Verankerungsstabes.

Der Ummantelungswerkstoff muss ausreichend dehnfähig sein, um die Längenänderung des Verankerungselementes im Zuge der Vorspannung nicht zu behindern. Es hat sich gezeigt, dass bestimmte Bitumensorten sehr geeignet sind.

Vorgespannte Verbindungen bedürfen eines besonderen Augenmerkes hinsichtlich des Korrosionsschutzes. Somit ergibt sich an den Ummantelungswerkstoff eine weitere Anforderung: er muss den Korrosionsschutz sicherstellen. In der Regel sind die Verankerungselemente verzinkt / vorbehandelt, so dass es zu keiner Materialunverträglichkeit zwischen Legierung und Ummantelungswerkstoff kommen darf. Auch eine Beständigkeit gegenüber dem umgebenden Werkstoff Mörtel und dessen alkalischen Eigenschaften ist notwendig. Weiter ist eine hohe Diffusionsdichtigkeit gefordert, die auch den dynamischen Beanspru- chungen (Vibrationen) standhält. Hierfür sind besonders Materialien geeignet, die - wie Bitumen - zwar bei dauerhafter Kraftein Wirkung kriechen, bei kurzfristiger Krafteinwirkung hingegen elastisch reagieren.

Als besonders günstig für eine langlebige Einbettung haben sich überraschenderweise Produkte erwiesen, die ansonsten in einem ganz anderen Baugebiet, nämlich zur Spundwandschloßabdichtung verwendet werden!

Hinsichtlich der Korrosionsthematik - vor allem der Spannungsrisskorrosion in vorgespanntem Stahl - hat es sich überraschenderweise als vorteilhaft gezeigt, den Verankerungsstab in einer geringeren Festigkeitsklasse - die mit einer geringeren Empfindlichkeit hinsichtlich der wasserstoffinduzierten Spannungsriss- korrosion einhergeht - als die Mutter auszubilden: besonders eine Werkstoffwahl mit der Werkstoff-Festigkeitskennzeichnung 8 (verzinkter Feinkornbaustahl), noch besser 8.8, oder der Werkstoffnummer 1.4571 (nichtrostender Stahl) für den Gewindestab, der Werkstoffnummer 1 .4571 (nichtrostender Stahl) für Kugelscheibe und Kegelpfanne und der Werkstoffkennnummer 1 .4401 , Fe- stigkeitskennzeichnung 10 (verzinkter Feinkornbaustahl), noch besser 10.9, für die Mutter (System HV, werkseitig geschmiert) hat sich als vorteilhaft erwiesen. Die Werkstoffkennnummern beziehen sich auf in Europa übliche Bezeichnungen, im außereuropäischen Ausland sind analoge Werkstoffe zu verwenden. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Einbauelement mindestens vier Anker, die mittels Querverbindungsstäben zu einer Baueinheit zusammengesetzt sind. Dadurch braucht vor dem Gießen des Betons des Bauwerkes oder Fundamentes lediglich ein Einbauelement positioniert zu werden, an dem alle für die Befestigung des Pfostens erforderlichen Gewindeabschnitte ausgebildet sind. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass mehrere - mindestens vier -Einbauelemente, die lediglich jeweils einzelne Anker umfassen, vorgesehen sind. Eine solche Anordnung ist dann zu bevorzugen, wenn die Einbauelemente durch Verkleben im Betonkörper befestigt oder durch vollständiges Durchankern des Betonkörpers verankert werden sollen.

Um die Einbauelemente besonders gut mit dem Beton zu verbinden, ist es vor- teilhaft, dass die Anker einen Abschnitt aus einem Rippenstahl - hier hat sich der übliche Baustahl Bst 500S als ausreichend erwiesen - aufweisen. Der Gewindeabschnitt zum Aufschrauben der Befestigungsmutter ist in der Regel am Anker angeformt und somit einstückig mit diesem ausgeführt. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, dass der Gewindeabschnitt durch einen Gewindebol- zen gebildet ist, der in eine Gewindebohrung eines am Anker ausgebildeten Hülsenabschnitts eingeschraubt ist.

Eine Variante der Erfindung, die die Beständigkeit der Pfostenverankerung weiter erhöht, sieht vor, daß die Gewindebolzen/Gewindestangen nicht senkrecht zur Fußplatte des Verankerungselementes nach unten in den Beton hineinragen, sondern um einen Winkel δ, der zwischen einem Winkel ε und ß liegt (ε < δ < ß), leicht nach außen geneigt. Der Winkel δ ergibt sich dabei aus den Abmessungen der Fußplatte, der Höhe der Fußplattenunterfütterung und dem Material derselben.

Die parallele Ausrichtung ist nämlich nicht der ideale Sollzustand. Vielmehr sollten auch bei Verwendung des Systems Kugelscheibe/Kegelpfanne die Anker/Gewindestäbe eine Neigung nach außen aufweisen, damit die Zugkraft bei Schwingung des Pfostens parallel zur Schraubenachse wirkt.

Hierbei wurde bislang die endliche Dicke der Fußplatte und des Pageis nicht Berücksichtigt. Das System Kugelscheibe/Kegelpfanne vergleichmäßigt zwar die

Kräfte auf den Umfang der Mutter, aber es beseitigt noch nicht die

horizontal wirkenden Kräfte auf den Gewindestab selbst. Die horizontal wirkenden Kräfte rühren daher, daß die Fußplatte und der Pagel eine endliche Dicke haben und die Befestigungsmutter die Fußplatte an der Oberseite der Fußplatte hält, wohingegen der (virtuelle) Drehpunkt auf der anderen Seite an der Kante der Unterseite der Fußplatte liegt, oder sogar an der Unterseite des Pageis. Je nach Elastizität der Fußplatte und des Pagelmaterials kann er sogar noch weiter von der Außenkante nach innen geschoben sein, z.B. bis zur Außenkante des später im Text beschriebenen Abstandselementes, so daß die Horizontalkräfte noch größer werden.

Die Figuren 6 und 7 mit übertriebenen Maßen, in der der Übersichtlichkeit halber nur die Befestigung auf einer Seite gezeichnet ist, verdeutlichen dies.

Idealerweise verläuft daher ein Anker/Gewindestab mit einer um einen

Winkel δ zur Senkrechten geneigten Richtung. (Der Winkel bewegt sich aufgrund der Dicke der Fußplatte/des Pageis im Bereich von 5 Grad, ist also nicht vernachlässigbar.) Die Gewindestäbe liegen dann auch als Soll nicht mehr wie bisher parallel zueinander. Der Winkel liegt dabei abhängig von den elastischen Eigenschaften der Materialien zwischen den Winkeln ε und ß in den Figuren, aufgrund der in den meisten Fällen zum Einsatz kommenden Materialien häufig eher bei ε, so daß dann ε als gute Näherung gewählt werden kann (wegen Fertigungstoleranzen ε ± 30%).

Wenn a der Abstand der Befestigungsmutter zur gegenüberliegenden Kante der Fußplatte ist, b der Abstand der Befestigungsmutter zur gegenüberliegenden Kante des Abstandselementes, c die Dicke der Fußplatte und d die Höhe des Abstandsstückes bzw. der Vergussmasse, dann gilt in guter Näherung für die Grenzwinkel ε und ß: tan ε = c/a tanß =(c+d)/b

Zur Ausrichtung der Fußplatte dahingehend, dass der Pfosten in der Solllage - meistens der Vertikalen - ausgerichtet ist, wird vorgeschlagen, dass zwischen der Fußplatte und dem Betonkörper ein Abstandselement angeordnet ist, das sich vorzugsweise in einem Flächenschwerpunkt der Fußplatte befindet. Der Raum zwischen Fußplatte und Betonkörper um dieses Abstandselement herum wird mit einer Schicht aus einem schwindarmen Mörtel oder einer anderen geeigneten Vergussmasse gefüllt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die schematischen Figuren zeigen:

Fig. 1 ein aus mehreren Ankern vorab gefertigtes, eingegossenes Einbauteil, zur Befestigung von Pfosten der Schutzwand

Fig. 2 eine aus einzelnen, nachträglich eingebohrten und verklebten Ankern hergestellte Verbindung, zur Befestigung von Pfosten der Schutzwand Fig. 3 eine aus einzelnen, nachträglich in durchgängigen Bohrlöchern eingebrachten Ankern angebrachte Verbindung, zur Befestigung von Pfosten der Schutzwand

Fig. 4 ein als einzelner Anker ausgeführtes Einbauelement in vergrößerter Dar- Stellung

Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer Kegelpfanne und einer ausgerichteten Kugelscheibe mit Gewindeabschnitt und Mutter Fig. 6 eine grobe Skizze, in der die auf eine Gewindestange und Befestigungsmutter wirkende Kraft bei einer Seitwärtsbewegung des Pfostens bei hartem Pagel dargestellt ist

Fig. 7 eine grobe Skizze, in der die auf eine Gewindestange und Befestigungs- mutter wirkende Kraft bei einer Seitwärtsbewegung des Pfostens bei wie- chelastischem Pagel dargestellt ist

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Ausschnitt eines Betonbauwerks 1 - beispielsweise der Kappenbereich einer Brücke - dargestellt. Das vorgefertigte Einbauelement ist vorzugsweise im Betonkörper 1 einbetoniert oder durchgeankert, es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dieses durch Verkleben zu befestigen. Auf dem Betonkörper 1 befindet sich ein Pfosten 3, der vorzugsweise aus Stahl besteht und mit einer Fußplatte 4 versehen ist, die dazu dient, an dem Einbauelement befestigt zu werden. Auf diese Befestigung wird nachfolgend noch näher einge- gangen. An den Pfosten 3 werden die Schutzwände angebracht. Fig. 1 zeigt ein aus mindestens vier Ankern 5 bestehendes Einbauteil, wobei jeder Anker 5 einen im Beton zu verankernden Abschnitt 6 beispielsweise aus einem Rippenstahl (BSt 500S) und einem Gewindeabschnitt mit Innengewinde aus nichtrostendem Stahl 7 umfasst. Die Anker 5 sind im Wesentlichen parallel angeordnet und über aus Stahl bestehende Verbindungsstäbe 2 zu einer Baueinheit mit einer definierten räumlichen Konfiguration zusammengefügt, insbesondere zusammengeschweißt. Das dargestellte Einbauelement wird im Zuge der Bauwerksherstellung in den Betonkörper 1 eingegossen, mit der Pfostenmontage werden verzinkte Gewindebolzen 8 oder Gewindebolzen aus nichtro- Stendern Stahl 8' in den Gewindeabschnitt aus nichtrostendem Stahl 7 eingeschraubt. Alternativ können Gewindebolzen 8' bereits vorab auf das Einbauelement geschweißt werden. Der verzinkte Gewindebolzen 8 wird oberhalb des Bauwerksbetons 1 - im Bereich der Mörtelschicht 13, der Fussplatte 4 und des Kegelpfannen-Kugelscheiben-Systemes 9, 10 - mit einer Bitumendickbeschich- tung 15 zur Sicherstellung der freien Vorspannlänge und des Korrosionsschutzes versehen. Überraschenderweise zeigte sich, dass ohne zusätzliche Bitu- menbeschichtung der Korrosionsschutz durch ansonsten bewährte Verzinkung unter diesen Randbedingungen (fehlende Belüftung, Vorspannung) nicht ausreicht.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine in einem Betonkörper 1 gehaltene Vorrichtung mit einem daran befestigten Pfosten 3 gezeigt. Dabei sind mehrere einzelne Einbauelemente 5 im Betonkörper 1 verankert, beispielsweise durch Verklebung befestigt. In der Schnittdarstellung sind lediglich zwei der mindestens vier Ein- bauelemente 5 zu sehen. Jeder Anker 5 besteht aus einem längeren Abschnitt aus Betonstahl BSt 500S 6 zur Verankerung im Betonkörper 1 und einem Gewindeabschnitt aus Edelstahl 8', der aus dem Betonkörper 1 herausragt. Im Bereich des Mörtelbettes 13 wird eine Bitumendickbeschichtung 15 angebracht, die den kraftschlüssigen Verbund zwischen Gewinde 8' und Mörtelbett 13 ver- hindert. Der Gewindebolzen 8' aus Edelstahl bedarf keines weiteren Korrosionsschutzes - so dass auf die Bitumendickbeschichtung 15 im Bereich der Fußplatte 4 und des Kegelpfannen-Kugelscheiben-Systems 9, 10 verzichtet werden kann.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt mit einer Variante, bei der der Betonkörper 1 komplett durchankert wird. In nachträglich hergestellten Bohrlöchern werden verzinkte

Gewindestäbe 8, die mit einer Bitumendickbeschichtung 15 versehen sind, ein- gebracht und an Bauteilober- und -Unterseite mit einer Anordnung von Ausgleichsvorrichtung 9, 10 und Muttern 1 1 , 12 vorgespannt.

Der Pfosten 3 in Fig. 3 besitzt wie in Fig. 1 und 2 eine Fußplatte 4, die mit Boh- rungen versehen ist, durch die sich die Gewindeabschnitte 8, 8' der Anker 5 erstrecken. Unter der Fußplatte 3 befindet sich ein Abstandselement 14, beispielsweise ein Kunststoff-Distanzklotz, wobei das Abstandselement 14 mindestens annähernd im Flächenschwerpunkt der Fußplatte 4 angeordnet ist. Um das Abstandselement 14 herum ist der zwischen dem Betonkörper 1 und der Fußplatte 4 gebildete Raum mit einer Schicht aus Mörtel oder Vergussmasse 13 gefüllt.

Auf die Gewindeabschnitte 8, 8' der Anker 5 sind unter Zwischenschaltung von je einer Ausgleichsvorrichtung 9, 10 verzinkte Muttern 1 1 aus hochfestem Stahl aufgeschraubt, mittels derer die Fußplatte 4 gegen den Betonkörper 1 bzw. die Ausgleichsschicht 13 (vor-)gespannt ist. Eine zusätzliche Sicherung gegen Lösen dieser Verbindung erfolgt mit einer Verlier-Sicherungsmutter 12 aus nichtrostendem Stahl. Diese Sicherungsmutter 12 ist nicht gegen die Mutter 1 1 gekontert! Sie ist nur mit einem Anziehmoment von 5 bis 20 Nm, bevorzugt ungefähr 10 Nm, in gleicher Richtung aufgeschraubt, ohne daß die Mutter 1 1 dagegen- geschraubt wäre. Die Aufbringung dieses Anziehmomentes erfolgt auch erst nach dem zweiten Nachspannen der Mutter 1 1 , sonst ist die Wirkung der Mutter 1 1 behindert. Die in Fig. 1 und 2 nicht näher beschriebene Befestigung der Fußplatte 4 auf dem Betonkörper 1 erfolgt ebenso mit Muttern 1 1 , 12 an Gewindeabschnitten 8, 8' der Anker 5 unter Zwischenschaltung von Ausgleichsvorrichtungen 9, 10, wie dies in Fig. 3 angegeben ist. Die Ausgleichsvorrichtung 9, 10, die später noch näher erläutert wird, ermöglicht es - innerhalb bestimmter Grenzen -, durch Schiefstellung bedingte Winkelabweichungen von den Längsachsen der Anker auszugleichen. Dadurch wird eine zentrische Lasteinleitung der von der beim Spannen der Mutter 1 1 auf dem Gewindeabschnitt 8, 8' erzeugten Spannkraft in den Anker 5 erreicht. Eine durch handwerkliche Tätigkeit auf der Baustelle bei der Fertigung des Betonbauwerks bzw. Betonkörpers 1 bedingte Winkelab- weichung α ist in Fig. 5 dargestellt. Die Einbauelemente 5 bestehen vorzugsweise aus Edelstahl oder verzinktem Stahl und werden im Beton eingegossen oder verklebt bzw ggf. durchgeankert. Anschließend wird der Pfosten 3 mit seiner Fußplatte 4 aufgesetzt, so dass der Gewindeabschnitt 8, 8' jedes Ankers 5 durch entsprechende Bohrungen der Fußplatte 4 geführt wird. Im Falle der Ausführung mit Verzinkung ist der Gewindeabschnitt 8 zusätzlich mit einer Bitumendickbeschichtung 15 versehen. Zur Aufrechterhaltung eines für die Ausrichtung des Pfostens 3 erforderlichen Ab- stands wird unter der Fußplatte 4 das Abstandselement 14 platziert, und zwar möglichst im Flächenschwerpunkt der Fußplatte 4.

Alternativ ist das Abstandselement 14 bereits fest unterhalb der Fußplatte 4 angebracht, so dass eine zusätzliche Justierung zum Flächenschwerpunkt entfällt und auch die Gefahr eines Verrutschens des Abstandselementes 14 beim Aufstellen des Pfostens 3 nicht mehr besteht.

Der Pfosten 3 kann somit bezüglich seiner Längsachse in jede beliebige Rich- tung verschwenkt werden, um eine exakte Ausrichtung zur Solllage zu erreichen. Es folgt eine Zwischensicherung mit den Muttern 1 1 . Sodann wird um das Abstandselement 14 herum der Freiraum zwischen Fußplatte 4 und dem Betonkörper 1 mit einer Vergussmasse oder Mörtel verfüllt, wodurch sich die Schicht 13 ergibt. Nach dem Aushärten der Verguss-Schicht 13 werden die Mut- tern 1 1 gelöst und der Bereich des verzinkten Gewindestabes 8 im Anschluss an die bereits bestehende Beschichtung 15 bis unter das Kegelpfannen- Kugelscheiben-Systems 9, 10 mit Bitumen beschichtet. Unter Zwischenfügung der Ausgleichsvorrichtung 9, 10 werden die hochfesten, verzinkten Muttern 1 1 erneut aufgeschraubt und vorgespannt. Abschließend wird zur zusätzlichen Si- cherung der Verbindung die Verlier-Sicherungsmutter 12 angebracht.

Die Fig. 4 zeigt einen einzelnen Anker 5, der einen Abschnitt 6 aus BSt 500S zur Verankerung im Beton und einen Gewindeabschnitt 8, 8' - entweder mit Feuerverzinkung oder aus nichtrostendem Stahl - zum Aufschrauben der Mut- tern 1 1 , 12 umfasst. Der Abschnitt 6 ist zumindest über einen Teil seiner Längserstreckung als Rippenstahl ausgeführt, um einen möglichst guten Formschluss mit dem Beton oder Kleber zu erreichen.

In Fig. 5 ist die Ausgleichsvorrichtung 9, 10 im Schnitt dargestellt, wobei die Ausgleichsvorrichtung 9, 10 eine Kegelpfanne 9 und eine darauf gelagerte Kugelscheibe 10 umfasst. Diese Bauteile sind bezüglich ihrer Form in DIN 6319 festgelegt. In der Darstellung ist durch die Ausgleichsvorrichtung 9, 10 der Ge- windebolzen 8 geführt, dessen Längsachse LA2 um den Winkel α geneigt zur Systemachse verläuft. Auf die mit dem Pfosten 3 in Fig. 1 , 2 und 3 ausgerichtete Fußplatte 4 wird die Kegelpfanne 9 aufgelegt, deren Achse LA1 parallel zur Systemachse des Pfostens verläuft. Um die Neigung des Gewindeabschnitts 8 auszugleichen, ist die Kugelscheibe 10 auf der Kegelpfanne 9 verschwenkt, so dass die Längsachse LA2 der Kugelscheibe identisch mit der Längsachse LA1 des Gewindeabschnitts 8 des Ankers ist. Durch die verschwenkte Kugelscheibe 9 wird eine parallel zur Spannfläche der Sechskantmutter 1 1 verlaufende Krafteinleitungsfläche bereitgestellt, so dass die Lastaufnahme genau in Längsrich- tung der Anker 5 des Einbauelementes gewährleistet ist. Der Winkel zwischen den Längsachsen LA1 und LA2 ist mit α bezeichnet.

In Fig. 6 ist in grober Skizze die Wirkung einer Seitwärtsbewegung des Pfostens 3 nach rechts auf die Kraftverhältnisse an einer Gewindestange/Bolzen 8, 8' und Befestigungsmutter 1 1 für den Fall einer ideal harten Vergussmasse 13 dargestellt. (Die anderen Befestigungen sind der Übersicht halber weggelassen.) Virtueller Drehpunkt ist dann D.

Ist die Vergussmasse 13 von den Eigenschaften so, wie die der Fußplatte 4, wäre der virtuelle Drehpunkt E.

Die wirkende Kraft F ergibt sich gemäß Kräfteparallelogramm.

In Fig. 7 ist in grober Skizze die Wirkung einer Seitwärtsbewegung des Pfostens 3 nach rechts auf die Kraftverhältnisse an einer Gewindestange/Bolzen 8, 8' und Befestigungsmutter 1 1 für den Fall einer weichelastischen Vergussmasse 13 und eines ideal harten Abstandselementes 14 dargestellt. (Die anderen Befestigungen sind der Übersicht halber weggelassen.) Virtueller Drehpunkt ist dann G.

Die wirkende Kraft F ergibt sich auch hier gemäß Kräfteparallelogramm. Bezugszeichenliste

1 Betonbauwerk / -körper

2 Einbauelement - Querverbindungsstäbe 3 Pfosten

4 Fußplatte

5 Anker

6 Verankerung Rippenstahl (BSt 500S) 7 Gewindeabschnitt - hier: Innengewinde 8 Gewindeabschnitt / -bolzen, verzinkt 8' Gewindeabschnitt / -bolzen, nichtrostender

Stahl

9 Kegelpfanne

10 Kugelscheibe

1 1 Sechskantmutter (verzinkt, hochfester Stahl, werkseitig vorgeschmiert)

12 Verlier-Sicherungsmutter

13 Vergussmasse-Schicht

14 Zentrier- / Abstandhalter

15 Bitumendickbeschichtung

Claims

ANSPRÜCHE Befestigung der Pfosten (3) von Schutzwänden auf Betonbauwerken (1 ) oder Fundamenten, die folgende Merkmale aufweist:

im Betonkörper (1 ) ist mindestens ein Ankerelement (5) vorgesehen, das entweder eingegossen, eingeklebt oder durchgeankert ist und an dem eine Fußplatte (4) des Pfostens (3) befestigt ist

das Ankerelement (5) leitet die Last aus den Einwirkungen auf die Schutzwand in das Bauwerk (1 ) ein, wobei durch die Fußplatte (4) Gewindebolzen (8, 8') hindurchgeführt sind, welche mit dem Ankerelement (5) verbunden sind und die mittels eines Kegelpfannen-Kugelscheiben- Systems (9, 10) und einer Mutter (1 1 ) die Kraft zentrisch in das Verankerungselement (5) leiten

die Verbindung ist mit einer definierten und hinsichtlich der - während der Lebensdauer des Bauwerkes - auftretenden Einwirkungen ermittelten Vorspannkraft festgelegt und mit einer Verlier-Sicherungsmutter (12) zusätzlich gesichert, die nicht gegen die darunter liegende Mutter (1 1 ) gekontert ist, sondern mit einem Anziehmoment von 5 bis 20 Nm, bevorzugt 10 Nm in gleicher Richtung aufgeschraubt ist, wobei dieses Anziehmoment erst nach dem zweiten Nachspannen der Mutter (1 1 ) aufgebracht ist der freie Spannweg am Gewindebolzen (8, 8') ist mindestens zwischen Bolzen (8) und Vergussmasse (13) mit einer viskoelastischen Beschich- tung (15) zur Verhinderung des Kraftschlusses umgeben, damit die Dehnung nicht behindert ist

2. Befestigung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass die Muttern (1 1 ) im Zeitraum von 1 Tag bis 7 Tagen nach Herstellung der Vergussmasse (13) unter der Fußplatte (4) mit 75% des laut Bauplan notwendigen Anziehmomentes angezogen sind, daß sie dann nach 7 Tagen mit 100% des laut Bauplan notwendigen Anziehmomentes angezogen sind

und daß sie 6 Monate nach der Herstellung der Vergussmasse (13) mit 100% des laut Bauplan notwendigen Anziehmomentes nachgespannt sind.

3. Befestigung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass die Muttern (1 1 ) im Zeitraum von 7 oder mehr Tagen nach Herstellung der Vergussmasse (13) unter der Fußplatte (4) mit 75% des laut Bauplan notwendigen Anziehmomentes angezogen sind, daß sie dann 1 bis 3 Wochen nach diesem ersten Anziehen mit 100% des laut Bauplan notwendigen Anziehmomentes angezogen sind

4. Befestigung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass sie Gewindebolzen (8, 8') der Güte 8.8 enthält, die nach Anbringen der endgültigen Vorspannung unter einer Vorspannung zwischen 25 und 120 kN, vorzugsweise zwischen 60 und 90 kN, stehen.

5. Befestigung nach Anspruch 4,

dadurchgekennzeichnet, daß die Muttern (1 1 ) mit Anziehmomenten zwischen 100 und 550 Nm, bevorzugt zwischen 250 und 400 Nm angezogen sind.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass das Material zur Beschichtung (15) ein Bitumen ist, das die Eigenschaft aufweist, über die Lebensdauer des Bauwerkes Zink und nichtrostenden Stahl nicht anzugreifen und darüber hinaus dem Korrosionsschutz dient.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, das es sich bei dem Beschichtungsmaterial (15) um ein Bitumen handelt, das üblicherweise für eine Spundwandschloßabdichtung verwendet wird.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass für die Gewindebolzen (8) ein verzinkter, hochfester Stahl verwendet wird, dessen Festigkeit unter dem der verzinkten Sechskantmutter (1 1 ) liegt, um die Empfindlichkeit der Zugglieder gegenüber der Spannungsrisskorrosion zu reduzieren.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass der freie Spannweg im Kern des Betonbauteiles (1 ) innerhalb eines Hüllrohres verläuft, und dass der Spalt zwischen Hüllrohr und Bolzen (8) mit einem viskoelastischen Material zur Verhinderung des Kraftschlusses zwischen Bolzen (8) und Betonkörper (1 ) verfüllt ist, wodurch eine Dehnung des Bolzens (8) nicht behindert ist.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material zur Verfullung des Hüllrohres ein Fett ist.

1 1 . Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Verwendung von verzinkten Bolzen (8) die Bitumendickbeschichtung (15) aus Gründen des Korrosionsschutzes bis unter das Ausgleichselement (9, 10) geführt ist.

12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Verwendung von Bolzen (8') aus nichtrostendem Stahl die Bitumendickbeschichtung (15) nur im Bereich der Mörtelschicht (13) angebracht ist.

13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebolzen (8, 8') nicht senkrecht zur Fußplatte (4) nach unten in den Beton hineinragen, sondern um einen Winkel δ, der zwischen einem Winkel ε und ß liegt (ε < δ < ß), leicht nach außen geneigt sind, wobei für die Winkel ε und ß gilt:

tan ε = c/a

und

tanß =(c+d)/b

14. Vorrichtung nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebolzen (8, 8') um den Winkel ε ± 30% leicht nach außen geneigt sind.

15. Verfahren zur Herstellung einer langjährig wartungsfreien Befestigung von Pfosten (3) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Muttern (1 1 ) im Zeitraum von 1 Tag bis 7 Tagen nach Herstellung der Vergussmasse (13) unter der Fußplatte (4) mit 75% des laut Bauplan notwendigen Anziehmomentes angezogen werden, daß sie dann nach 7 Tagen mit 100% des laut Bauplan notwendigen An- ziehmomentes angezogen werden

und daß sie 6 Monate nach der Herstellung der Vergussmasse (13) mit 100% des laut Bauplan notwendigen Anziehmomentes nachgespannt werden oder

dass die Muttern (1 1 ) im Zeitraum von 7 oder mehr Tagen nach Herstellung der Vergussmasse (13) unter der Fußplatte (4) mit 75% des laut Bauplan notwendigen Anziehmomentes angezogen werden,

daß sie dann 1 bis 3 Wochen nach diesem ersten Anziehen mit 100% des laut Bauplan notwendigen Anziehmomentes angezogen werden

und daß sie 6 Monate nach der Herstellung der Vergussmasse (13) mit 100% des laut Bauplan notwendigen Anziehmomentes nachgespannt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Nachspannen der Mutter (1 1 ) eine Verlier-Sicherungsmutter (12) aufgeschraubt wird, die mit einem Anziehmoment von 5 bis 20 Nm, bevorzugt ungefähr 10 Nm, ohne Konterung der Mutter (1 1 ) angezogen wird.