Nachspannung

Nachspannen ist ein Verfahren zur Vorspannung von Beton, bei dem hochfeste Stahlspannelemente, üblicherweise Litzen oder Stäbe, durch Kanäle geführt werden, die in den Beton einbetoniert sind. Nach Erreichen der erforderlichen Betonfestigkeit, typischerweise nach 3 bis 7 Tagen, ziehen Hydraulikzylinder diese Spannelemente auf eine vorgegebene Last und verriegeln sie dann mit Ankern. Dies erzeugt eine dauerhafte Druckkraft im Beton, die Zugspannungen aus Lasten und Temperaturänderungen aufnimmt.

Das Verfahren unterscheidet sich grundlegend vom Vorspannen, bei dem der Stahl vor dem Betonieren gespannt wird. Nachspannen eignet sich gut für Träger mit großen Spannweiten, Platten und Konstruktionen, bei denen die Anordnungsflexibilität wichtig ist. Typische Spannelementanordnungen sind gerade Verläufe durch Träger, parabelförmige Profile in Platten, die dem Momentendiagramm folgen, und gekröpfte Anordnungen mit mehreren Ankerpunkten. Siebendrähtige Litzen sind die häufigsten Spannelemente, üblicherweise mit 0,5 Zoll oder 0,6 Zoll Durchmesser, belastet auf 70 bis 80 Prozent der Bruchzugfestigkeit.

Kanäle sind üblicherweise korrigierte Kunststoffschläuche oder Stahlrohre, die vor dem Betonieren in die Schalung eingebettet werden. Nach dem Nachspannen werden die Kanäle mit zementgebundenem Material verfüllt, um Korrosion des Stahls zu verhindern und die Litzen besser an den Beton zu binden. Die Verfüllung überträgt auch Scherkräfte über die Länge des Spannelementes, was für die Bemessung der Verankerungszone und Festigkeitsberechnungen wichtig ist.

Häufige Probleme und Konstruktionsdetails

Unvollständige Verfüllung ist ein hartnäckiges Problem und kann Hohlstellen hinterlassen, an denen Korrosion beginnt. Reibungsverluste des Spannelementes entstehen, wenn Litzen in Kanälen umlaufen; Planer berücksichtigen diese mit Formeln für Wellengang und Krümmungsverluste. Anker müssen so bemessen sein, dass die volle Spannung des Spannelementes aufgenommen wird, ohne den Beton abzuplatzen. Nicht verbundene Spannelemente, die ohne Verfüllung arbeiten, lassen sich schneller einbauen, begrenzen aber die Tragfähigkeit und sind in manchen Erdbebenzonen nicht zulässig. Nachspannen erzeugt konzentrierte Flächendrücke an den Ankerpunkten, die Druckplatten und oft zusätzliche Bewehrung erfordern.

Die Bezeichnung spiegelt die Abfolge wider: Beton zuerst, dann Spannung aufgebracht. Nachspannen ist üblich bei Brückenlaufbahnen, Parkierungsanlagen und Gebäudeboden, wo Schlankheitsgrad und Lastanforderungen das Verfahren begünstigen. Es kostet mehr als bewehrter Beton wegen Geräte und Arbeit, spart aber Betonvolumen, Durchbiegung und Risse ein, was die Mehrkosten bei großen Spannweiten oder hohen Lasten meist rechtfertigt.