DE60005906T2

DE60005906T2 - Seil für bauwerke, mantelabschnitt dafür und verfahren zu dessen installierung

Info

Publication number: DE60005906T2
Application number: DE60005906T
Authority: DE
Inventors: Jean-Philippe Fuzier; Jerôme STUBLER
Original assignee: Freyssinet International STUP SA
Current assignee: Freyssinet International STUP SA
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 2000-05-29
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2020-05-30
Also published as: FR2794477A1; AU763147B2; EP1100991A1; ES2208336T3; PT1100991E; FR2794477B1; US6476326B1; ATE252174T1; JP2003501562A; DE60005906D1; WO2000075418A1; EP1100991B1; AU5227300A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Seile, welche in Bauwerken gemäß dem Stand der Technik verwendet werden. Sie findet besonders Anwendungen im Bereich der Vorspannung, der Halterung von Werksabschnitten, oder ferner in Hängebrücken.
Die modernen Seile bestehen oft aus einheitlichen, gespannten Strängen, Drähte oder Litzen, welche in quasi parallelen Bündeln in Mänteln oder freiliegend angeordnet sind. Unter Berücksichtigung der Aggressivität der äußeren Umgebung und der Haltbarkeitsanforderungen besitzen diese Seile im Allgemeinen Antikorrosions-Schutzschichten: Öl, Galvanisierung, Schmierung, Wachsappretur, Ausfüllung mit Elastomer-Materialien oder mit Zementmasse, oder eine Außenummantelung aus Metall oder Kunststoff.
Diese Antikorrosions-Schutzmaßnahmen sind an den Seilen (Vorspannungsseil, Brückenhalteseil, Hängebrückentragseil oder jedes andere Seil) entweder im Bereich der einheitlichen Stränge oder einer Untereinheit von Strängen verwirklicht und zwar in einer für das Seil umfassenden Art und Weise.
Die Schutzmaßnahmen, die im Bereich der einheitlichen Stränge verwirklicht sind, besitzen mehrere Vorteile, indem sie die einheitlichen Stränge der Seile elektrisch und mechanisch isolieren. Diese Isolierung vermeidet die Bildung elektrischer Brücken, die sich durch den "Krebsgeschwüreffekt" auf einem Seilabschnitt ausbreitenden Korrosionen, die seitlichen Kontakte der Biegungsbereiche, wo die Druckkräfte zwischen den Strängen Spannungskonzentrationen bewirken können, die für einen guten statischen oder dynamischen Halt schädlich sind. Sie vermeidet ebenfalls die seitlichen Kontakte in den geradlinigen Teilen, wenn die Stränge sich frei bewegen können.
Die einzelnen Schutzmaßnahmen der Stränge können die Gestalt einer Ummantelung annehmen: die ummantelt-geschmierte Litze in der Vorspannungsanwendung, die selbstgeschützte Litze in der Haltestruktur, oder ferner die zusammenhängende Litze (EP-A-0 8550 471).
In gewissen Anwendungen sind die einzeln ummantelten Litzen mit ihren Ummantelungen in einer Masse aus eingespritztem und ausgehärtetem Material angeordnet, wie beispielsweise in einer Zementmasse, welche einen mechanischen Abstandhalter bildet (siehe EP-A-0 220 113, EP-A-0 437 143, EP-A-0 465 303). Wenn die Litzen gespannt werden, hält die vorher ausgehärtete Masse ihre Querverteilung im Mantel aufrecht und vermeidet ihre Beschädigung in den gebogenen Teilen des Seils.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schutzart für ein Seil bildende Stränge vorzuschlagen, welche mit verschiedenen Anwendungen und verschiedenen Litzentypen kompatibel ist.
Die Erfindung schlägt hierzu ein Seil für Bauwerke vor, welches mindestens ein Bündel im Wesentlichen paralleler gespannter Stränge umfasst, welches in mindestens einem Schutzmantelabschnitt aus Kunststoff enthalten ist, in welchem der Kunststoff des Mantelabschnitts sich zwischen den Strängen erstreckt, um eine zusammenhängende Matrix zur Beabstandung der Stränge zu bilden.
Der Schutzmantel aus Kunststoff hat somit die Funktion der mechanischen Beabstandung der Stränge und bildet eine einzelne Manschette für jeden Strang.
Ein weiterer Vorteil erlaubt das allfällige Weglassen von Einspritzvorgängen in die Ummantelung, nachdem die Stränge angebracht worden sind, da diese Verfahren im Allgemeinen kostspielig und heikel sind.
In den einzelnen Ausführungsformen des Seils gemäß der Erfindung:

– ist der Mantelabschnitt ein Stück Kunststoff und weist längsgerichtete im Wesentlichen parallele Öffnungen auf, die vorzugsweise nicht miteinander in Verbindung stehen; es ist möglich, dass eine oder mehrere dieser längsgerichteten Öffnungen keinen gespannten Strang enthalten, sondern zur Erfüllung anderer Funktionen vorgesehen sind (als Lüftungsloch, als Leitung für Messwertaufnehmer oder für Lichtübertragungsfasern, ... );
– sind die gespannten Stränge nackte oder einzeln geschützte Drahtlitzen;
– umfasst das Seil mehrere aufeinander folgende Mantelabschnitte, die mechanisch oder durch Schweißung zusammengefügt sind;
– weist der Mantelabschnitt einen kreisförmigen oder polygonalen, äußeren Querschnitt auf, beispielsweise eine Gestalt, welche die Verbindung von mehreren Strangbündeln in einem Seil mit einem relativ dicken Querschnitt erleichtert;
– enthält der Kunststoff des Mantelabschnitts eine Materialkombination; eine solche Kombination kann zum Äußeren des Mantelabschnitts hin ein Material enthalten, welches einen Oberflächenwiderstand bereitstellt, und zum Inneren des Mantelabschnitts hin ein viskoelastisches Material und/oder ein Material, welches einen schwachen Reibungskoeffizient mit den Strängen bereitstellt;
– erstreckt sich der Mantelabschnitt oder eine Anordnung von aneinander gefügten Mantelabschnitten über die im Wesentlichen ganze Länge eines laufenden Teils des Seils zwischen zwei Endverankerungen;
– bildet das Seil ein Vorspannungsseil, ein Halteseil oder ein Hängebrückentragseil.

Ein anderer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Mantelabschnitt des Seils für Bauwerke, der vor der Einführung der Stränge ein halbfertiges Produkt darstellt. Dieser Mantelabschnitt bildet eine zusammenhängende Beabstandungs-Matrix, welche längsgerichtete im Wesentlichen parallele Öffnungen aufweist, von welchen jede in der Lage ist, einen gespannten Strang des Seils aufzunehmen.
Die Matrix kann aus Kunststoff bestehen. Sie kann auch einen Teil aus eingespritztem Material enthalten, wie beispielsweise Zementmasse. In diesem letzten Fall kann sie zum Beispiel einzelne Rohre aus Kunststoff umfassen, die dazu bestimmt sind, die gespannten Stränge aufzunehmen, welche in einem äußeren Rohr angeordnet sind, wobei das eingespritzte Material das äußere Rohr um die einzelnen Rohre herum ausfüllt.
Ein anderer Gesichtspunkt bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Verlegung eines Seils in einem Bauwerk, bei welchem man einen Mantel verwendet, der mindestens einen Abschnitt enthält, welcher eine zusammenhängende Beabstandungs-Matrix bildet, die längsgerichtete im Wesentlichen parallele Öffnungen aufweist, man entsprechende Stränge in mindestens einigen der Mantelabschnittsöffnungen einfügt, und man die Stränge spannt.
Die Stränge können in die Öffnungen des Mantelabschnitts durch Zug auf zuvor in die Öffnungen eingefädelte Führungen einfügt werden, oder ferner durch Schub. Sie können einzeln oder gemeinsam gespannt werden. Jeder Strang kann im Bedarfsfall einzeln entnommen und/oder ersetzt werden.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Endung werden in der nachfolgenden Beschreibung der nicht beschränkenden Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung ersichtlich, in welcher:
die 1 eine Querschnittsansicht eines Seil ist, welches gemäß der Erfindung hergestellt worden ist;
die 2 bis 4 Querschnittsansichten von Varianten des Mantelabschnitts gemäß der Erfindung sind.
Die 1 zeigt einen Mantelabschnitt 1, der aus einem im Allgemeinen zylindrisch geformten Stück aus Kunststoff gebildet ist, das von längsgerichteten, parallelen Öffnungen 2 durchsetzt ist.
Jede Öffnung 2 im zylindrischen Querschnitt nimmt einen metallischen Strang 3 des Seils auf. Das in der 1 gezeichnete Bespiel ist ein Seil, welches aus 19 parallelen, nicht aneinander stoßenden Strängen zusammengesetzt ist, welche in sechseckiger Anordnung vorgesehen sind, wobei nur ein einziger dargestellt ist.
Der Mantelabschnitt 1 weist im Beispiel der 1 eine zylindrische äußere Gestalt auf. Diese Gestalt könnte noch profiliert werden, um ihre Aerodynamik zu optimieren. Falls das Seil der Außenseite des Bauwerks ausgesetzt ist, kann diese äußere Gestalt nach bekannter Art und Weise mit beispielsweise spiralförmigen Elementen oder Profilen ausgestattet werden, welche es erlauben, die Risiken der Verformung durch den Regen und den Wind zu verringern.
Der Mantel besteht aus einem einzelnen Abschnitt, der sich über die ganze Länge des Seils zwischen seinen beiden verankerten Enden erstreckt, oder aus mehreren aufeinander folgenden Abschnitten, die mechanisch zusammengefügt sind, beispielsweise mittels Laschen oder Hülsen, oder ferner aneinander geschweißt sind. In diesem letzten Fall kann man Indexierungszeichen vorsehen, um die Abschnitte vor der Zusammenfügung zu platzieren.
Der Kunststoff des Mantelabschnitts 1 kann ein Polyolefin sein, wie zum Beispiel ein Polyethylen mit einer hohen Dichte (PEHD). Er kann auch aus einer Basis aus Harz (Epoxyd beispielsweise) bestehen. Der Mantelabschnitt 1 wird beispielsweise durch Extrudierung hergestellt. Jeder Abschnitt kann auf einer Plattform für den Straßentransport oder der Schiffsfracht installiert werden, um ihn zum Ort des Bauwerks zu bringen. Man kann ihn auch auf Spulen aufrollen, was den Transport von großen Längen zum Ort des Bauwerks erlaubt.
Der Kunststoff des Mantelabschnitts 1 kann auch zusammengesetzt und beispielsweise durch Koextrudierung hergestellt sein. In einer solchen Ausführung besteht der Umfang des Mantels aus einem Material, welches aufgrund seiner Eigenheiten bezüglich des Oberflächenwiderstands (Widerstand gegen Schläge, gegen klimatische Bedingungen, gegen Verschmutzungen, gegen Feuchtwerden) ausgewählt worden ist, wobei des Innere des Mantels aus einem Material besteht, welches aufgrund seiner viskoelastischen Eigenheiten ausgewählt worden ist (es trägt dadurch dazu bei, die Schwingungen der einzelnen Stränge abzuschwächen), und/oder aufgrund seines geringen Reibungskoeffizients mit den Litzen, was ihre Einsetzung vereinfacht.
Das Einfädeln von jedem Strang 3 in eine längsgerichtete Öffnung 2 des Mantels 1 wird dadurch vereinfacht, dass der Strang in die Öffnung geführt wird, deren Durchmesser im Wesentlichen jenem des Strangs entspricht, wobei er leicht größer ist. Man kann zwei Methoden anwenden, um die Stränge 3 einzufädeln:

– nachdem man zuvor einen Führungsfaden in jede der Öffnungen 2 eingefädelt hat, wird ein Ende der Führung an einem Ende des Strangs 3 festgemacht, und der Strang 3 wird durch Zug auf die Führung eingefügt;
– der Strang 3 wird von einem Ende der Öffnung 2 zum anderen geschoben mittels eines mechanischen Antriebsmittels vom Typ Rollenstoßvorrichtung.

Der Mantel, welcher durch den Abschnitt 1 oder mehrere aneinander gefügte Abschnitte dieses Typs gebildet ist, erstreckt sich vorzugsweise über die ganze Länge des laufenden Teils des Seils zwischen den zwei Endverankerungen.
Ein schätzenswerter Vorteil der Erfindung ist, dass jeder einzelne Strang des Seils entnommen und ersetzt werden kann mittels einer relativ einfachen Vorrichtung, welcher jener ähnelt, die beim anfänglichen Einfädeln eingesetzt worden ist, wodurch die Kontroll- und Wartungsvorgänge vereinfacht werden.
Die gespannten Stränge 3 des Seils können, wie dargestellt, Metalldrähte oder Litzen aus nacktem Stahl sein. In diesem Fall kann vorgesehen werden, in die zwischen dem Mantel 1 und den Strängen 3 vorhandenen Zwischenräume ein Füllmaterial einzuspritzen, wie beispielsweise ein Ölwachs oder ein synthetisches Fett, welches den Stahl gegen die Korrosion schützt. Dieses Material kann dasselbe sein, wie jenes, welches in die Verankerungsvorrichtungen an den Litzenenden eingespritzt wird, wodurch die Einheitlichkeit und die Kontinuität des Antikorrosionsschutzes gewährleistet sind.
Die Stränge 3 können auch einzeln geschützte Litzen sein, die so einfach in den Mantel eingefädelt werden können. Der Schutz kann ein Epoxyd-Harz sein, welches die Litze bildenden Drähte umhüllt, eine Kunststoffhülle, die am Stahl der Drähte anhaftet, oder ferner eine Kunststoffhülle, die nicht am Stahl anhaftet, sondern mit einem geschmeidigen Material verbunden ist, welches den Stahl vor der Korrosion schützt und die Stahl-Stahl-Kontaktbereiche und die Stahl-Kunststoff-Kontaktbereiche schmiert. Im Bereich der Verankerungsvorrichtungen der Litzen kann man ein Dichtungssystem vom Typ Stopfbüchse vorsehen, wie in der Anmeldung EP-A-0 323 285 beschrieben, und die Litzenenden über diesem Dichtungssystem bloßlegen, um sie fest mit der Struktur zu verankern.
Es ist vorteilhaft, dass die durch die längsgerichteten Öffnungen 2 definierten benachbarten zylindrischen Führungen nicht miteinander in Verbindung stehen. Falls eine der Litzen 3 von der Korrosion betroffen ist, kann dies nicht zu einer Kontamination der benachbarten Litzen führen. Dies wird überdies durch den fehlenden Kontakt zwischen den benachbarten Litzen garantiert, wodurch verhindert wird, dass sie sich im Fall der Schwingung des Seils aneinander stoßen und beschädigt werden, falls sie dazu neigen, sich unter dem Zugeffekt ineinander zu verklemmen.
Die Queranordnung der Löcher 2, die zur Aufnahme der Litzen bestimmt sind, ist vorteilhafterweise gleichmäßig, um den Querplatzbedarf des Seils zu beschränken. Sie könnte jedoch auch ungleichmäßig sein.
Der äußere Umriss des Mantels ist nicht unbedingt kreisförmig. Die 2 und 3 zeigen daher in nicht beschränkender Weise Mantelabschnitte 1 mit einem mehreckigen äußeren Umriss. Die sechseckige Gestalt der 2 erlaubt es, Bündel herzustellen, von denen jedes eine ummantelte Anordnung von Litzen enthält, die leicht parallel zusammengefügt werden können, um Seile mit einem relativ dicken Querschnitt zu bilden. Die rechteckige Gestalt der 3 passt für einige Anwendungen in der Vorspannung, wo man Seile in der Gestalt von Bändern benötigt.
Im in der 4 gezeigten Beispiel ist der Mantelabschnitt, in welchen die Drahtstränge eingefädelt werden, so hergestellt, dass man eine Anordnung von einzelnen Rohren 4 in einem äußeren Rohr 5 bereitstellt, und ein aushärtendes Material 6 in die Zwischenräume einspritzt, die im äußeren Rohr 5 um die einzelnen Rohre 4 herum zurückbleiben. Das Innere der Rohre 5 bildet dann die längsgerichteten Öffnungen 2 der durch den Mantelabschnitt gebildeten Matrix. Das Einspritzen und das Aushärten des Materials können in der Fabrik oder am Ort des Bauwerks stattfinden. Nach dem Aushärten werden die Litzen eingefädelt (vor oder nach der Installation des Mantels an dem Ort, der ihm im Bauwerk zugeteilt worden ist), verankert und gespannt.
Die Rohre 4 und 5 bestehen beispielsweise aus PEHD, und das eingespritzte Material 6 kann ein Kunstharz sein, welches nach dem Aushärten vorzugsweise viskoelastische Eigenheiten aufweist. In einer Variante ist das eingespritzte Material 6 eine Zementmasse.
Eine oder mehrere im Mantel vorgesehene Öffnungen 2 können keine Litzen enthalten, können aber als Luftloch oder als Kanal dienen, um Organe aufzunehmen, wie beispielsweise Lichtleitfasern oder Messaufnehmer. Der Mantel verkörpert dann die Funktionen, welche gewöhnlich von entsprechenden Vorrichtungen erfüllt werden.

Claims

Seil für Bauwerke, welches mindestens ein Bündel im Wesentlichen paralleler gespannter Stränge (3) umfasst, welches in mindestens einem Schutzmantelabschnitt (1) aus Kunststoff enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff des Mantelabschnitts sich zwischen den Strängen erstreckt, um eine zusammenhängende Matrix zur Beabstandung der Stränge zu bilden.
Seil gemäß Anspruch 1, in welchem der Mantelabschnitt (1) aus einem Stück Kunststoff gebildet ist, welches längsgerichtete im Wesentlichen parallele Öffnungen (2) aufweist.
Seil gemäß Anspruch 2, in welchem die längsgerichteten Öffnungen (2) nicht miteinander in Verbindung stehen.
Seil gemäß Anspruch 2 oder 3, in welchem mindestens eine der längsgerichteten Öffnungen (2) keinen gespannten Strang enthält.
Seil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, in welchem die gespannten Stränge (3) nackte oder einzeln geschützte Drahtlitzen sind.
Seil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, welches mehrere aufeinander folgende Mantelabschnitte (1) umfasst, die mechanisch oder durch Schweißung zusammengefügt sind.
Seil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, in welchem der Mantelabschnitt einen kreisförmigen oder polygonalen, äußeren Querschnitt aufweist.
Seil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, in welchem der Kunststoff des Mantelabschnitts (1) eine Materialkombination enthält.
Seil gemäß Anspruch 8, in welchem die Materialkombination zur Außenseite des Mantelabschnitts hin ein Material enthält, welches einen Oberflächenwiderstand bereitstellt, und zum Inneren des Mantelabschnitts hin ein viskoelastisches Material und/oder ein Material, welches einen schwachen Reibungskoeffizient mit den Strängen bereitstellt.
Seil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, in welchem der Mantelabschnitt (1) oder eine Anordnung von aneinander gefügten Mantelabschnitten sich auf die im Wesentlichen ganze Länge eines laufenden Teils des Seils zwischen zwei Endverankerungen erstreckt.
Seil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, welches ein Vorspannungsseil, ein Halteseil oder ein Hängebrückentragseil bildet.
Mantelabschnitt des Seils für Bauwerke, dadurch gekennzeichnet, dass er eine zusammenhängende Beabstandungs-Matrix (1) bildet, welche längsgerichtete im Wesentlichen parallele Öffnungen (2) aufweist, von welchen jede in der Lage ist, einen gespannten Strang (3) des Seils aufzunehmen, wobei der Mantelabschnitt vor der Einführung der Stränge ein halbfertiges Produkt darstellt.
Mantelabschnitt gemäß Anspruch 12, in welchem die Matrix aus Kunststoff gebildet ist.
Verfahren der Verlegung eines Seils in einem Bauwerk, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Mantel verwendet, der mindestens einen Abschnitt (1) enthält, welcher eine zusammenhängende Beabstandungs-Matrix bildet, die längsgerichtete im Wesentlichen parallele Öffnungen (2) aufweist, dass man entsprechende Stränge (3) in mindestens einigen der Mantelabschnittsöffnungen einfügt, und dass man die Stränge in Spannung versetzt.
Verfahren gemäß Anspruch 14, in welchem die Stränge (3) in die Öffnungen (2) des Mantelabschnitts (1) durch Zug auf zuvor in die Öffnungen eingefädelte Führungen einfügt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 14, in welchem die Stränge (3) in die Öffnungen (2) des Mantelabschnitts (1) durch Schub eingefügt werden.