Bundesamt für Strassen RICHTLINIE. Bereich Kunstbauten. Massnahmen zur Gewährleistung der Dauerhaftigkeit von Spanngliedern in Kunstbauten

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1 Bundesamt für Strassen SBB AG RICHTLINIE Bereich Kunstbauten Massnahmen zur Gewährleistung der Dauerhaftigkeit von Spanngliedern in Kunstbauten Ausgabe 2001

2 Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation Bundesamt für Strassen SBB AG, Anlagen-Management Massnahmen zur Gewährleistung der Dauerhaftigkeit von Spanngliedern in Kunstbauten Bern 2001 Zu beziehen beim BBL, Vertrieb Publikationen, 3003 Bern, sowie als pdf-download unter: Art. Nr d Preis Fr. 40. (inkl. MWST)

3 GÜLTIGKEIT Die vorliegende Richtlinie entspricht dem heutigen Stand des Wissens zum Thema. Mittelfristig sind technische Änderungen und neue Erfahrungen nicht auszuschliessen. Aus diesen Gründen wird die Gültigkeit dieser Richtlinie auf 5 Jahre beschränkt, d.h. bis Die kantonalen Behörden und die Fachbereiche der SBB werden über eine eventuelle Verlängerung der Gültigkeit mit Brief informiert. Die gültigen ASTRA-Richtlinien sind aufgelistet unter einsehbar.

4 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Seite 2/14 SBB AG, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe 2001 Inhalt Vorwort Einleitung Verständigung Grundsätze der Projektierung und der Ausführung Berechnung, Bemessung und Nachweise Konstruktive Durchbildung Baustoffe (Spannsysteme) Ausführung Aufgaben der beteiligten Fachleute...13 Anhang 1: Anhang 2: Anhang 3: Wahl der Spanngliedkategorie Planung, Durchführung und Beurteilung der elektrischen Widerstandsmessung an Spanngliedern der Kategorie c Protokoll (Beispiel)

5 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Seite 3/14 SBB AG, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe 2001 Vorwort Die meisten Brücken des National- und Hauptstrassennetzes und eine beachtliche Anzahl der Eisenbahnbrücken sind in der Spannbetonbauweise erstellt worden, wobei in der Regel Spannglieder im Verbund zur Anwendung gelangten. Diese Spannglieder leisten einen ausschlaggebenden Beitrag zur Tragsicherheit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit dieser Kunstbauten. Diese Bauweise hat sich insgesamt gut bewährt. Untersuchungen zeigen jedoch, dass auch in der Schweiz eine begrenzte Anzahl von mehr oder weniger gravierenden Korrosionsschäden an Spanngliedern aufgetreten ist und dass weitere Fälle nicht ausgeschlossen werden können. Zudem ist es unbefriedigend, dass die üblicherweise verwendeten Spannglieder mit Stahlhüllrohren nicht zerstörungsfrei überwacht werden können. Seit einiger Zeit bietet der Markt Spannsysteme mit verbessertem Korrosionsschutz an (Kunststoffhüllrohre und elektrisch isolierte Spannglieder). Ausgehend von den Erfahrungen in der Ankertechnik kann die Dichtigkeit elektrisch isolierter Spannglieder mittels Widerstandsmessung zerstörungsfrei überwacht werden. Durch die Verwendung von Kunststoffhüllrohren ergibt sich zudem ein besseres Ermüdungsverhalten. Die Norm SIA 162 Betonbauten (1989 bzw. 1993), enthält die Regelungen für Spannsysteme. Sie weist wiederholt darauf hin, dass je nach Gegebenheiten weitergehende Anforderungen an die Dauerhaftigkeit zu berücksichtigen sind. Die vorliegende Richtlinie regelt in Ergänzung zur Norm SIA 162 die Anforderungen an die Dauerhaftigkeit und die Überwachbarkeit bei Spanngliedern für Spannbetonbrücken im Zuständigkeitsbereich des Bundesamtes für Strassen und der Schweizerischen Bundesbahnen. Die Richtlinie basiert auf dem heute vorliegenden Fachwissen. Sie soll die Grundlage schaffen, weitere gesicherte Erfahrungen mit diesen Verfahren zu sammeln und dazu beitragen, die Anwendung sinnvoll und erfolgreich vorzunehmen. Sie richtet sich an Bauherrenvertreter, Projektverfasser, Bauleiter und Ausführende. Den Mitgliedern der Arbeitsgruppe und den Sachbearbeitern danken wir für die wertvolle und gründliche Arbeit. BUNDESAMT FÜR STRASSEN Abteilung Strasseninfrastruktur SBB AG / Anlagen-Management Engineering Bahnsystem M. Egger Dr. U. Weidmann Vizedirektor Mitglieder der Arbeitsgruppe: Bis 1998: C. Meuli Bundesamt für Strassen, Bern (Vorsitz) Dr. B. Elsener IBWK-ETHZ, Zürich (Sachbearbeitung) M. Grimm VSL (Schweiz) AG, Lyssach M. Känzig SBB AG, Bern K. Lüpold Verein Schweizer Vorspannfirmen (VSV), Bern P. Matt Ingenieur-Beratung, Ittigen (Sachbearbeitung) Ab 2000: W. Schuler Bundesamt für Strassen, Bern (Vorsitz) Dr. B. Elsener IBWK-ETHZ, Zürich (Sachbearbeitung) A. Gnägi VSL (Schweiz) AG, Lyssach K. Lüpold Verein Schweizer Vorspannfirmen (VSV), Bern P. Matt Ingenieur-Beratung, Ittigen (Sachbearbeitung) Dr. M. Tschumi SBB AG, Bern

6 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Seite 4/14 SBB AG, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe Einleitung 0.1 Zweck Aufgrund der seit Erscheinen der Normen SIA 162 "Betonbauten" (1989 bzw. 1993) und SIA 162/1 "Betonbauten, Materialprüfung" (1989) eingetretenen technischen Entwicklung und neu gewonnenen Erkenntnissen in Bezug auf die Dauerhaftigkeit und den Korrosionsschutz von innenliegenden Spannsystemen mit Verbund werden für die Projektierung, Ausführung, Prüfung und Überwachung von Spanngliedern Ergänzungen und Präzisierungen zur vorgenannten Norm festgelegt. 0.2 Normgrundlage Die Norm SIA 162 bildet die Grundlage. Die wichtigsten Hinweise zur Dauerhaftigkeit finden sich in den folgenden Ziffern: Ziffer 2 22:... zu beachten sind... die Exposition des Bauwerks hinsichtlich klimatischer Verhältnisse sowie möglicher aggressiver Einwirkungen... Ziffer 2 23:... zu beachten sind... besonders dauerhafte Ausbildung nicht kontrollierbarer Bauteile... Ziffer : Als weitere Massnahme kommen die Verwendung von Bewehrungen mit speziellem Korrosionsschutz [...] oder auch ein Schutz des gefährdeten Bauteils durch eine Isolation in Frage. 1) Die Regelungen zum Korrosionsschutz in der Empfehlung SIA V191 "Vorgespannte Boden- und Felsanker" (1995) gelten sinngemäss. 0.3 Geltungsbereich Die nachfolgenden Bestimmungen gelten für die Anwendung von Spanngliedern mit Verbund in Kunstbauten der Bahnlinien der SBB AG, der Nationalstrassen der subventionsberechtigten Hauptstrassen der übrigen Strassen, an die der Bund auf der Grundlage des Bundesgesetzes über die Verwendung der zweckgebundenen Mineralölsteuer (22. März 1985) Beiträge an die Baukosten leistet. 1) z.b. Spannglieder als gefährdete Bauteile

7 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Seite 5/14 SBB AG, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe Verständigung Grundsätzlich gelten die Begriffe und Definitionen der Norm SIA 162. Zusätzlich werden folgende Begriffe und Definitionen eingeführt: 1.1 Korrosionsschutzgrad der Spannglieder In Bezug auf den Grad des Korrosionsschutzes werden folgende Kategorien unterschieden (Bild 1): Kategorie a: Spannglied mit Stahlhüllrohr gemäss der Norm SIA 162. Kategorie b: Kategorie c: Spannglied mit Kunststoffhüllrohr. Elektrisch isoliertes Spannglied, d.h. Hüllrohr wie in Kategorie b und zusätzlich Verankerungen und Kupplungen so ausgebildet, dass eine dauerhafte elektrische Isolation zwischen Spannstahl und Bewehrung sichergestellt ist. Im Unterschied zu den Kategorien a und b ermöglicht die elektrische Isolation den Schutz des Spannstahls gegen Streustromeinwirkung sowie die Überwachung der Dichtigkeit der Schutzhülle. 1.2 Mass für die Dichtigkeit der Schutzhülle bei der Kategorie c Bei den Spanngliedern der Kategorie c wird der Spannstahl von einer chemisch beständigen, ausreichend diffusionsdichten und elektrisch isolierenden Schutzhülle vollumfänglich umgeben. Deren Dichtigkeit und damit deren Korrosionsschutzwirkung kann mittels Impedanzmessung (elektrische Widerstandsmessung mit Wechselstrom) ermittelt werden (nachfolgend vereinfacht als elektrische Widerstandsmessung bezeichnet).

8 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Seite 6/14 SBB AG, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe 2001 Kategorie a: Schutzhaube Ankerkopf Spannstahl Stahlhüllrohr Zementstein > 60mm Verankerung Kategorie b: Schutzhaube Ankerkopf Spannstahl Kunststoffhüllrohr Zementstein > 60mm Verankerung Kategorie c: Isolierende Schutzhaube Ankerkopf Spannstahl Kunststoffhüllrohr Isolierendes Einsatzteil Zementstein > 60mm Verankerung Elektrischer Anschluss für Widerstandsmessung Bild 1: Schematische Darstellung der Spanngliedkategorien a, b und c Hinweise zur Kategorie c (elektrisch isoliertes Spannglied): Der elektrische Anschluss ist nur an einer Stelle erforderlich Je nach Projekt kann es sinnvoll sein, die Nischen nicht zuzubetonieren.

9 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Seite 7/14 SBB AG, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe Grundsätze der Projektierung und der Ausführung 2.1 Allgemeines Die Grundsätze der Norm SIA 162 gelten ohne Einschränkung. Die nachfolgenden Bestimmungen ergänzen und präzisieren diese. 2.2 Dauerhaftigkeit Die Spannglieder sind so auszubilden, dass sie während der ganzen Nutzungsdauer des Tragwerks ihre Funktion erfüllen. Die Wahl der Spanngliedkategorie wird durch folgende Kriterien bestimmt: Art der Nutzung (Strassenbrücke, Bahnbrücke, Brücke für kombinierten Verkehr). Art und Intensität der schädigenden Einwirkungen. Dazu gehören beispielsweise Tausalze, Streuströme, Ermüdung. Exposition bzw. Nähe der Spannglieder zu den schädigenden Einwirkungen. Konstruktiver Schutz des Tragwerks und der Bewehrung. Dazu gehört beispielsweise das Vorhandensein einer Abdichtung der Fahrbahnplatte oder deren Fehlen (z.b. bei vorgespannten Seitenwänden von Trogbrücken). Forderung nach Überwachbarkeit der Dichtigkeit der Schutzhülle mittels Widerstandsmessung. Der Anhang 1, Abschnitt 3 enthält Hinweise zur Wahl der Spanngliedkategorie. 2.3 Überwachung der Dichtigkeit der Schutzhülle bei der Kategorie c Die Überwachung der Dichtigkeit der Schutzhülle bei der Kategorie c hat während der Ausführung und periodisch während der ganzen Nutzungsdauer zu erfolgen (Anhang 2). Der Umfang und die zeitliche Abfolge der Widerstandsmessungen sind festzulegen: im Kontrollplan für die Ausführungsphase im Überwachungsplan für die Nutzungsphase.

10 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Seite 8/14 SBB AG, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe Berechnung, Bemessung und Nachweise 3.1 Allgemeines Mit Ausnahme der nachfolgenden Änderung gelten die Festlegungen der Norm SIA Ermüdungssicherheit Die Tabelle 9 der Norm SIA 162 trägt nicht mehr in allen Belangen den neuesten Erkenntnissen der Forschung Rechnung. Insbesondere fehlen Hinweise zu Spannsystemen mit Kunststoffhüllrohren. Die SIA Dokumentation D 0133 "Ermüdung von Betonbauten" (1997), stellt den aktuellen Kenntnisstand dar. Sie enthält die Ermüdungsfestigkeiten für verschiedene Spanngliedarten.

11 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Seite 9/14 SBB AG, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe Konstruktive Durchbildung 4.1 Allgemeines Es gelten die Bestimmungen der Norm SIA 162. Die nachfolgenden Bestimmungen ergänzen und präzisieren diese. 4.2 Überdeckung der Spannglieder Die Anforderungen der Norm SIA 162, Abschnitt 4 32 an eine ausreichend starke und dichte Betonüberdeckung der Spannglieder gelten für alle Kategorien. In kritischen Bereichen mit hoher Bewehrungs- und Spanngliedkonzentration ist vom Projektverfasser zeichnerisch aufzuzeigen, dass die geforderten Überdeckungen im Tragwerk auch eingehalten werden können. Der Einbau der Bewehrung und der Spannglieder hat zwangsfrei zu erfolgen und ein fachgerechtes Einbringen und Verarbeiten des Betons muss gewährleistet sein. 4.3 Korrosionsschutz der Verankerungen Bei allen Spanngliedkategorien sind die Verankerungen mit Schutzhauben zu versehen (Bild 1). Die Schutzhauben der Spanngliedkategorie c sind elektrisch isolierend auszubilden. In der Regel werden die Verankerungsnischen zubetoniert. Es ist eine Betonüberdeckung von mindestens 60 mm, eine hohe Dichtigkeit, ein minimales Schwindmass und eine einwandfreie Haftung des Nischenbetons auf dem Beton des Tragwerkes sicherzustellen. Werden die Nischen nicht zubetoniert, so sind metallische Schutzhauben gegen Korrosion zu schützen. 4.4 Konstruktive Massnahmen für die elektrische Widerstandsmessung Die elektrische Widerstandsmessung der Spanngliedkategorie c erfordert eine sorgfältige Vorbereitung in der Planungsphase. Jedes zu prüfende Spannglied benötigt einen elektrischen Anschluss. Auch die Bewehrung ist elektrisch anzuschliessen. Die elektrischen Anschlüsse und Messkabel sind mechanisch und elektrisch sicher und dauerhaft auszubilden. Die Messkabel sind in einem oder in mehreren Messkasten zusammenzuführen. Der Anhang 2 enthält detaillierte Angaben.

12 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Seite 10/14 SBB AG, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe Baustoffe (Spannsysteme) 5.1 Allgemeines Es gelten die Bestimmungen der Normen SIA 162 und SIA 162/1. Die nachfolgenden Bestimmungen ergänzen und präzisieren diese. 5.2 Qualitätsüberwachung der Spannsysteme Der Einsatz der Spannglieder der Kategorien b und c ist nur gestattet, wenn auch für diese die erstmalige Prüfung bestanden ist. Gegenstand der erstmaligen Prüfung sind Spannstahl, Verankerungen, Kupplungen, Hüllrohre sowie Füllgut. Diese Prüfung wird unter Aufsicht der SBB in Abstimmung mit dem Bundesamt für Strassen durchgeführt. Die mit dem Bauherrenstempel versehenen Seiten der Technischen Dokumentation eines Spannsystems enthalten die im Rahmen der erstmaligen Prüfung geprüften und genehmigten Angaben. Die Spannfirma muss über ein auf der Grundlage der ISO Normen 9001 oder 9002 zertifiziertes Qualitätsmanagement-System verfügen, welches alle relevanten Tätigkeiten umfasst (Eigenüberwachung). Zudem regelt ein Überwachungsvertrag zwischen einer amtlichen Prüfstelle und der Firma die jährliche Prüfung der Spannsystembestandteile (Fremdüberwachung). Die geprüften Spannsysteme sind umfassend zu dokumentieren. Die Technische Dokumentation muss u.a. folgende Angaben enthalten: alle für die Projektierung und Ausführung notwendigen Abmessungen, Anforderungen und Hinweise die Ausbildung des Korrosionsschutzes die minimalen Krümmungsradien der Spannglieder die Anforderungen an Spanngliedunterstützungen (Art, max. Abstände) die Reibungsverluste längs des Spanngliedes und im Verankerungsbereich. 5.3 Hüllrohre Die Bestimmungen der Ziffer der Norm SIA 162 gelten für Kunststoffhüllrohre und für die Verbindungsteile sinngemäss. Die Hüllrohrsysteme sind für die Kategorien a, b und c so auszubilden, dass sie während Transport, Lagerung, Einbau, Betonieren, Spannen und Injizieren des Spannglieds nicht beschädigt werden. Die Anforderungen und Prüfungen für die Hüllrohre sind in [3] enthalten (Anhang 1). Die Injektions- und Entlüftungsöffnungen sind dicht verschliessbar auszubilden (Bild A 1/3, Anhang 1). 5.4 Füllgut Die Bestimmungen der Ziffern bis der Norm SIA 162 gelten auch für die Spanngliedkategorien b und c. Die Qualität der Zementinjektion darf trotz der zusätzlichen äusseren Schutzhülle nicht vermindert werden.

13 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Seite 11/14 SBB AG, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe Ausführung 6.1 Allgemeines Es gelten die Bestimmungen der Norm SIA 162. Die nachfolgenden Bestimmungen ergänzen und präzisieren diese. 6.2 Herstellung, Transport, Lagerung und Einbau der Spannglieder Die Herstellung, der Transport, die Lagerung und der Einbau der Hüllrohre sind so zu planen und auszuführen, dass deren Funktionstüchtigkeit und Dichtigkeit nicht beeinträchtigt werden. Hüllrohre müssen so transportiert, gelagert und verarbeitet werden, dass kein Wasser oder andere für den Spannstahl schädliche Stoffe in das Innere gelangen. Hüllrohre dürfen keine Knicke, Eindrückungen oder andere Beschädigungen haben, die den Spann- oder Injektionsvorgang behindern. Bei Kunststoffhüllrohren muss zudem die elektrische Isolationsfähigkeit gewährleistet sein. An Stellen kleiner Krümmungsradien (z.b. bei Hochpunkten) sind zusätzliche Verstärkungen bei den Unterstützungen erforderlich. Die Hüllrohre sind so zu befestigen, dass sie sich während des Betonierens nicht verschieben. Bei Kunststoffhüllrohren gilt dies auch, um Verschiebungen in Spanngliedrichtung infolge Temperaturänderungen zu verhindern. Der Spannstahl muss sauber und frei von schädigendem Rost sein. Spannstähle mit leichtem Flugrost dürfen verwendet werden. Der Begriff leichter Flugrost gilt für einen gleichmässigen Rostansatz, der noch nicht zur Bildung von mit blossem Auge erkennbaren Korrosionsnarben geführt hat und sich durch Abwischen mit einem trockenen Lappen entfernen lässt. Eine Entrostung braucht jedoch auf diese Weise nicht vorgenommen zu werden. Sinngemäss gilt dies auch für die Innenflächen der Stahlhüllrohre. Um Korrosionsschäden am Spannstahl und an Stahlhüllrohren zu vermeiden, sind die Fristen zwischen dem Einbau bzw. dem Spannen des Zuggliedes und dem Injizieren eng zu begrenzen. Zulässige Fristen sind unter Berücksichtigung der örtlichen Gegebenheiten zu beurteilen (z.b. trockene, feuchte, aggressive Umgebung). Wenn das Eindringen und Ansammeln von Feuchte im Spannglied vermieden wird, sind ohne weitere Schutzmassnahmen in der Regel folgende Fristen einzuhalten 2) : bei werksgefertigten Spanngliedern: bis zu 12 Wochen zwischen dem Herstellen des Spanngliedes und dem Injizieren davon bis zu 4 Wochen in der Schalung vor dem Betonieren und bis zu etwa 2 Wochen in fertig gespanntem Zustand. bei baustellengefertigten Spanngliedern: bis zu 6 Wochen zwischen dem Einbringen des Spannstahles in das Bauwerk und dem Injizieren davon bis zu etwa 2 Wochen in fertig gespanntem Zustand. 2) Vorschlag gemäss ENV : Execution of Concrete Structures, Part 1: Common Rules (sinngemäss auf schweizerische Arbeitsweise angepasst)

14 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Seite 12/14 SBB AG, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe 2001 Werden diese Bedingungen nicht eingehalten, so sind besondere Massnahmen zum temporären Korrosionsschutz der Spannstähle vorzusehen. Die ausreichende Schutzwirkung und die Unschädlichkeit der Massnahmen für den Spannstahl, für das Hüllrohr, das Füllgut und für den Verbund zwischen Spannstahl und Zementstein sind nachzuweisen 3). 6.3 Prüfung der Dichtigkeit der Schutzhülle bei der Kategorie c Die elektrische Isolation zwischen Ankerkopf und Tragwerk wird an jedem Spannglied der Kategorie c mit der elektrischen Widerstandsmessung überprüft. Die Planung, Durchführung und Beurteilung der Messungen sind in Anhang 2 beschrieben. Die Anforderung an einen umfassenden Korrosionsschutz, d.h. elektrische Isolation des Spannstahles von der Bewehrung und Dichtigkeit der Schutzhülle sind erfüllt, wenn das gespannte und injizierte Spannglied den entsprechenden Grenzwert für den spezifischen Widerstand ρ gemäss Tabelle A2/2 in Anhang 2 einhält. Da mit der elektrischen Widerstandsprüfung an die Dichtigkeit der Schutzhülle nicht leicht zu erfüllende Anforderungen gestellt werden, wird empfohlen, eine in den Ausschreibungsunterlagen festzulegende Ausfallquote zu tolerieren. Diese Ausfallquote darf 10% der Spannglieder nicht übersteigen. Bei weniger als 10 Spanngliedern darf ein Spannglied die Anforderungen nicht erfüllen. Werden diese Werte überschritten, so sind die Ursachen zu ermitteln, die Auswirkungen abzuschätzen und nötigenfalls Massnahmen zu treffen (z.b. eine intensivere Überwachung). 3) Das Projekt TEKORS (Temporärer Korrosionsschutz von Spannstahl in Spanngliedern) unter Leitung der Abteilung 136 Korrosion / Oberflächenschutz der EMPA hat zum Ziel, geeignete Schutzmassnahmen festzulegen. Die Resultate sind in Kürze zu erwarten.

15 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Seite 13/14 SBB AG, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe Aufgaben der beteiligten Fachleute 7.1 Allgemeines Es gelten die Hinweise in der Norm SIA 162. Die nachfolgenden Hinweise ergänzen und präzisieren diese. 7.2 Fachleute für die Projektierung Bestimmen der Spanngliedkategorien im Rahmen von Nutzungsplan und Sicherheitsplan Festlegen besonderer Massnahmen (z.b. temporärer Korrosionsschutz der Spannstähle) und konstruktiver Details in Abhängigkeit der gewählten Kategorie wie beispielsweise: Nischenausbildung und Korrosionsschutz der Verankerungen 4) Art und Abstände der Spanngliedunterstützungen sowie Anordnung von Hüllrohrverstärkungen 4) Lage, Aussparungen und Verschluss der Injektions- und Entlüftungsrohre 4) Als Grundlage dient die für ein Spannsystem gültige Technische Dokumentation. Vor der Vergabe ist sicherzustellen, dass für das vorgesehene Spannsystem die Bestätigung der erstmaligen Prüfung vorliegt. Festlegen der Aussparungen und Einlagen im Beton, die zur Durchführung der elektrischen Widerstandsmessungen erforderlich sind (Anschlüsse und Führung der elektrischen Messkabel und Anordnung von Messkasten) Festlegen der durchzuführenden elektrischen Widerstandsmessungen im Kontrollplan (Ausführung) und im Überwachungsplan (Nutzung) Erstellen der spezifischen Ausschreibungsunterlagen Festlegen der Schnittstellen der Verantwortung bei der Ausführung. 7.3 Fachleute für die Bauleitung Prüfen, ob das Spannsystem der gültigen Technischen Dokumentation entspricht Umsetzen des Kontrollplans Überwachen der Verlegearbeiten und der besonderen Massnahmen (z.b. temporärer Korrosionsschutz der Spannstähle) Bestimmen des Verantwortlichen für die elektrischen Widerstandsmessungen Festlegen der Messtermine Überwachen der elektrischen Widerstandsmessungen und Beurteilen der Resultate. 4) In Absprache mit der Spannfirma

16 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Seite 14/14 SBB AG, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe Fachleute für die Bauausführung Hauptunternehmer: Informieren der Spannfirmen (als zukünftige Subunternehmer) über alle für die Offertstellung der Spannsystemarbeiten relevanten Gegebenheiten Informieren des Projektverfassers über die Wahl des Spannsystems (vor der Vergabe an den Hauptunternehmer) Nachweisen, dass die Anforderungen in Bezug auf die erstmalige Prüfung sowie die qualitätssichernden Massnahmen für das Spannsystems eingehalten sind Aufstellen eines Bauprogrammes und Regelung der Zuständigkeiten für die Ausführung der Teilarbeiten mit dem Subunternehmer Aufstellen und Umsetzen des Prüfplans. Subunternehmer: Detailplanung und Ausführung der Spannsystemarbeiten unter Einbezug der besonderen Massnahmen (z.b. temporärer Korrosionsschutz der Spannstähle) Prüfung der Hüllrohre auf ordnungsgemässen Einbau und auf Verletzungen (Einbau- und Prüfprotokoll) Durchführen und Protokollieren der elektrischen Widerstandsmessungen.

17 Anhang 1 Wahl der Spanngliedkategorie 1. Einleitung Im Rahmen von Zustandserfassungen bei Kunstbauten sind Fälle bekannt, in denen kritische Chloridgehalte bis in Tiefen von 80 bis 100 mm festgestellt wurden, d.h. in Bereichen in denen Spannglieder vorhanden sind. Besonders gefährdet sind Bauteile, die sich im Spritzwasserbereich befinden oder deren Oberflächen über längere Zeit mit Salzwasser benetzt sind. Es erstaunt deshalb nicht, dass Korrosionsschäden an Spanngliedern entdeckt werden. Grundsätzlich gefährdet sind Bereiche, in denen die Spannglieder nahe an Betonoberflächen verlaufen, die mit aggressiven Medien wie beispielsweise Tausalze beaufschlagt werden. Im weiteren ist bekannt, dass Streuströme von Gleichstrombahnen zu Korrosionsschäden an Spanngliedern führen können. Solche Streuströme können sich über grössere Distanzen ausbreiten. So ist bekannt, dass Streuströme aus Norditalien bis in die Kantone Tessin und Wallis feststellbar sind. Bis heute ist es in der Schweiz glücklicherweise noch zu keinen Brückeneinstürzen durch Versagen von Spanngliedern infolge Korrosion gekommen. Im Jahre 1981 stürzte allerdings eine schmale Spannbandbrücke von 70 m Spannweite ohne Vorankündigung ein. Sie diente zur Überführung einer Werkleitung über die Thur. Der Grund für den Einsturz lag im Versagen der Felsanker infolge Korrosion, welche das eine Widerlager zu sichern hatten. Es sind aber Einstürze aus dem Ausland bekannt. In [1] ist je ein Fall aus Grossbritannien und Belgien beschrieben. Diese Beispiele zeigen, dass bei entsprechender Korrosionsgefährdung bei Kunstbauten ein gegenüber den Anforderungen der Norm SIA 162 verbesserter Schutz des Spannstahles angezeigt ist. Ein weiterer Grund zur Einführung weiterentwickelter Spannsysteme ist die Tatsache, dass der Zustand von üblichen Spanngliedern mit Verbund mittels zerstörungsfreien Prüfmethoden nicht beurteilt werden kann. Grundsätzlich stehen mehrere technologische Möglichkeiten offen, die vorgenannten Ziele zu erreichen. Der in der Schweiz seit den Achtzigerjahren eingeschlagene Weg besteht darin, das Stahlhüllrohr, welches nur einen beschränkten Korrosionsschutz darstellt, durch ein robustes Kunststoffhüllrohr zu ersetzen [2, 3]. Damit kann folgendes erreicht werden: erhöhter Korrosionsschutz für den Spannstahl verbessertes Ermüdungsverhalten der Spannglieder [4] geringere Reibungsverluste und kleinere Variation derselben beim Spannen. Die Impulse zur Entwicklung elektrisch isolierter Spannglieder (Kategorie c) kommen aus der Ankertechnik. Mit der Inkraftsetzung der Weisung der SBB "Permanent verankerte Bauwerke" (1991), der "Richtlinien für permanente Boden- und Felsanker" des Bundesamtes für Strassen (1993 1) ) und später der Empfehlung SIA V 191 (1995) Vorgespannte Boden- und Felsanker ist die elektrische Isolation Stand der Technik. Für die Spannglieder der Kategorie c ergeben sich gegenüber der Kategorie b zusätzlich folgende Vorteile: Ausschluss von schädigenden Streustromeinflüssen Überwachbarkeit des Korrosionsschutzes mittels der elektrischen Widerstandsmessung. 1) Überarbeitet herausgegeben 1999

18 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Anhang 1 - Seite 2/6 SBB, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe Schädigende Einwirkungen und bauliche Mängel Der grösste Teil der Korrosionsschäden an Spannstählen entsteht durch die Verwendung von Tausalzen im Winterdienst. Die Chloride dringen in den Beton ein und lösen den Korrosionsprozess aus. Gross ist die Beaufschlagung durch Chloride bei Bauteilen, die häufig Salzwasser ausgesetzt sind (z.b. bei Fahrbahnplattenoberflächen ohne Abdichtungen oder bei schadhaften Abdichtungen sowie im Bereich von Stegen, die häufig mit Salzwasser beispielsweise aus Entwässerungsleitungen benetzt werden) oder solchen, die sich im Spritzwasserbereich befinden. Bedeutend geringer ist die Gefährdung bei Bauteilen im Sprühnebelbereich. Je nach Art der Brücke und Gegebenheiten müssen weitere Korrosionsursachen in Betracht gezogen werden. Dazu können beispielsweise gehören: Korrosion an Spannstählen vor dem Einbetonieren infolge Lagerung in aggressiver Atmosphäre (z.b. im Spritz- oder Sprühnebelbereich einer Strasse) Zerstörung des Betongefüges durch Frost- und Frost-Tausalz-Einwirkung oder durch beton-aggressives (z.b. sulfathaltiges) Wasser Wirkung von Gleich- oder Wechselstreuströmen von Bahnen (induzierte und ohmsche Ströme) [5]. Weitere Hinweise zur Schädigung der Bewehrungen im Stahlbetonbau finden sich in [6] und spezifisch zu Spannstählen in [7] bis [9]. Bei Spanngliedern können folgende bauliche Mängel auftreten: Im Bereich der Verankerungen werden diese durch den Nischenfüllbeton geschützt. In vielen Fällen ist dieser von mangelhafter Qualität (hohe Porosität). Damit ist die Schutzwirkung beeinträchtigt. Wird die Injektion der Spannglieder mittels Zementsuspension mangelhaft ausgeführt, so entstehen Hohlräume innerhalb der Hüllrohre. Wie in [2] und [9] gezeigt, finden sich solche Hohlräume vorzugsweise an Spanngliedhochpunkten, d.h. bei Zwischenstützen von Durchlaufträgern und bei Endverankerungen (Bilder A1/1 und A1/2). In diesen Hohlräumen ist der Spannstahl nicht durch den Zementstein geschützt. Dringt nun Wasser ein, so kommt es zur Korrosion, denn Sauerstoff ist ja vorhanden. Führt das Wasser aggressive Medien wie Chloride mit, so geht der Korrosionsprozess beschleunigt vonstatten. Das Wasser kann über verschiedene Transportwege zum Spannstahl gelangen. Neben den üblichen Wegen durch das Benetzen von Betonoberflächen (z.b. bei Stegen von Hohlkastenbrücken innen und aussen) und anschliessendem Eindringen in den Überdeckungsbeton (Porosität, Risse) gibt es solche, welche für Spannglieder spezifisch sind. Dazu gehören Injektions- und Entlüftungsanschlüsse (Bilder A1/1 und A1/2) sowie Segmentfugen mit durchgehenden Spanngliedern. Spannglieder, die sich in der Nähe defekter Entwässerungsleitungen befinden, können gefährdet sein. Im weiteren ist die Längsläufigkeit von Wasser innerhalb des Spanngliedes zu beachten.

19 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Anhang 1 - Seite 3/6 SBB, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe 2001 Brückenbelag Eindringen von Tausalzen Entlüftungsrohr Hohlraum Zementstein Spannglied Bild A1/1: Unvollständig verpresster Spanngliedhochpunkt mit leerem Entlüftungsrohr, was das Eindringen von Wasser (inkl. Chloriden) ermöglicht Eindringen von Tausalzen Brückenbelag Injektionsanschluss Hohlraum Zementstein Bild A1/2: Unvollständig verpresste Spannverankerung mit Injektionsanschluss 3. Kriterien für die Wahl der Spanngliedkategorien Die wichtigsten Kriterien für die Wahl der Spanngliedkategorie sind: Art der Nutzung (Strassenbrücke, Bahnbrücke, Brücke für kombinierten Verkehr). Art und Intensität der schädigenden Einwirkungen. Dazu gehören beispielsweise Tausalze, Streuströme, Ermüdung. Exposition bzw. Nähe der Spannglieder zu den schädigenden Einwirkungen. Konstruktiver Schutz des Tragwerks und der Bewehrung. Dazu gehört beispielsweise das Vorhandensein einer Abdichtung der Fahrbahnplatte oder deren Fehlen (z.b. bei vorgespannten Seitenwänden von Trogbrücken). Forderung nach Überwachbarkeit der Dichtigkeit der Schutzhülle mittels elektrischer Widerstandsmessung. Bei Bahnbrücken ist zu unterscheiden, ob die Bahnen mit Wechsel- oder Gleichstrom

20 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Anhang 1 - Seite 4/6 SBB, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe 2001 betrieben werden. 2) Im weiteren entfällt bei Bahnbrücken in der Regel die Chlorideinwirkung. 3) Folgende Gründe können trotzdem für die Anwendung der Kategorien b oder c sprechen: Ermüdungsbeanspruchung (wenn diese massgebend sind) Einwirkungen durch Streuströme Forderung nach Überwachbarkeit. Im Sinne einer Wegleitung ist die Anwendung der Spanngliedkategorien gemäss Tabelle A1/1 empfohlen. Massgebend ist dabei der vorhandene konstruktive Schutz, die zu erwartenden Einwirkungen und die Exposition bzw. Nähe der Spannglieder zu den schädigenden Einwirkungen. Das letzte Kriterium bedeutet, dass Spannglieder, die ganz in der Fahrbahnplatte verlaufen (Querspannglieder, Längsspannglieder bei Freivorbaubrücken usw.) in der Regel in Kategorie b ausgeführt werden. Konstruktiver Schutz Einwirkungen hoch z.b. Versiegelung + Abdichtung Kontrollierbare Entwässerung Einfache, bewährte Details Betonüberdeckung > 80 mm 5) mittel z.b. Abdichtung Betonüberdeckung mm 5) gering z.b. Segmentfugen 4) Keine Abdichtung möglich Tragwerksteil nicht überwachbar hoch z.b. Streustrom Intensive Tausalzeinwirkung (Kontakt- und Spritzwasserbereich) Häufige Feuchtigkeitswechsel mittel z.b. Tausalzeinwirkung (Sprühnebelbereich) Wenige Feuchtigkeitswechsel gering z.b. Schädigende Einwirkungen wenig wahrscheinlich b / c* b / c* c a / b** b b a / b** a / b** b Tabelle A1/1: Wahl der Spanngliedkategorie in Abhängigkeit des vorgesehenen konstruktiven Schutzes und der zu erwartenden Einwirkungen * Kategorie c zwingend bei Streustromeinwirkung, ausser beispielsweise bei Spanngliedern, die quer zum Streustromfluss verlaufen ** Kategorie b bei Tragwerken mit massgebender Ermüdungsbeanspruchung 2) Die schädigende Einwirkung von Gleichströmen aus Gleichstromanlagen ist seit langem bekannt. Wechselstromkorrosion kann dann erfolgen, wenn die Stromdichte den kritischen Wert von 30 A/m 2 übersteigt. Bei den üblichen Brückenkonstruktionen und Anwendung der Kategorien a und b, bei denen der Spannstahl über das Hüllrohr oder die Verankerung mit der Bewehrung verbunden ist, können so hohe Stromdichten nur im Falle eines Fehlers während sehr kurzer Zeit auftreten (Kurzschluss zwischen der Fahrleitung und der Brücke). Besondere Verhältnisse liegen bei Spanngliedern der Kategorie c dann vor, wenn das Hüllrohr nicht intakt ist. Dieser Fall ist in Anhang 2 behandelt. 3) Vermehrte Personen- und Lastwagentransporte können allerdings auch bei Eisenbahnbrücken zu einer Chloridbeaufschlagung führen. 4) In den Segmentfugen ist die Kontinuität der Kunststoffhüllrohre durch geeignete Massnahmen sicherzustellen. 5) Überdeckung bis zum Spannglied

21 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Anhang 1 - Seite 5/6 SBB, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe 2001 Generell geltende Forderung: Sämtliche Injektionsanschlüsse und Entlüftungsrohre sind dicht zu verschliessen (Bild A1/3). Vor dem Verschliessen ist sicherzustellen, dass die Entlüftungsrohre vollständig mit Injektionsgut gefüllt sind. Brückenbelag Zementmörtel (schwindarm) Abdichtung Entlüftungsrohr mit dichtem Verschlussdeckel Zementstein Spannglied Bild A1/3: Dauerhafter Verschluss sämtlicher Injektionsanschlüsse und Entlüftungsrohre (gilt für alle Spanngliedkategorien)

22 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Anhang 1 - Seite 6/6 SBB, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe 2001 Referenzen [1] Matt P.: Brücken in Spannbeton - Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Spannsystemen, Schweizer Ingenieur und Architekt, Heft 21/94, S [2] Matt P.: Qualitätsgesicherte und überwachbare Spannsysteme im Brückenbau, Forschungsbericht Nr. 192, Oktober 1990, VSS, Zürich [3] fib technical report (bulletin 7): Corrugated plastic ducts for internal bonded posttensioning, January 2000, fib, Lausanne [4] SIA Dokumentation D 0133: Ermüdung von Betonbauten, 1997, SIA, Zürich [5] Korrosionskommission der Schweizerischen Gesellschaft für Korrosionsschutz (SGK): Richtlinien zum Schutz gegen Korrosion durch Streuströme von Gleichstromanlagen, C3d, Ausgabe 1995 von , Zürich [6] Hunkeler F.: Grundlagen der Korrosion und der Potentialmessung bei Stahlbetonbauten, Forschungsbericht Nr. 510, Mai 1994, VSS, Zürich [7] Elsener B.: Korrosion von Spannstählen, SIA Dokumentation D 031, 1989, SIA, Zürich [8] Nürnberger U.: Korrosion und Korrosionsschutz im Bauwesen, Band 1 (Grundlagen, Betonbau), 1995, Bauverlag GmbH, Wiesbaden und Berlin [9] Hunkeler F., Ungricht H., Matt P.: Korrosionsschäden an Spannstählen in Spanngliedern und vorgespannten Boden- und Felsankern, Forschungsbericht Nr. 534, Dezember 1998, VSS, Zürich [10] Elsener B., Toller L., Voûte C.-H., Böhni H.: Überprüfen des Korrosionsschutzes von Spanngliedern in Kunststoffhüllrohren, Forschungsauftrag 90/98 des Bundesamtes für Strassen (Bericht in Vorbereitung)

23 Anhang 2 Planung, Durchführung und Beurteilung der elektrischen Widerstandsmessung an Spanngliedern der Kategorie c 1. Einleitung Der Anhang 2 enthält detaillierte Hinweise zur Planung, Durchführung und Beurteilung der elektrischen Widerstandsmessung an Spanngliedern der Kategorie c als Ergänzung zu den Abschnitten 4.4 und 6.3 der Richtlinie. Die Grundlagen zur festgelegten Methodik sind in [10] enthalten. Die elektrische Isolation zwischen Ankerkopf bzw. Spannstahl und der Bewehrung des Tragwerks wird an jedem Spannglied der Kategorie c mit der Messung des Wechselstromwiderstands (elektrische Widerstandsmessung) mittels LCR Meter überprüft. 2. Konstruktive Massnahmen 2.1 Messkabel Das Messkabel stellt die elektrische Verbindung zwischen dem Spannglied und dem Messkasten her. Der elektrische Kontakt zum Spannglied wird am zweckmässigsten am Ankerkopf hergestellt. Robuste Messkabel und sorgfältig ausgebildete Anschlüsse bilden die Voraussetzung für eine langfristig sichere Überwachung. Es sind Kabelbriden zu verwenden, welche durch Verschraubung am Ankerkopf zu befestigen sind. Um die Funktionstüchtigkeit der Messkabel überprüfen zu können, wird empfohlen, vom Ankerkopf zwei Messkabel zum Messkasten zu führen. Die Länge und der elektrische Längswiderstand der Messkabel (Buchse 1 - Messkabel 1 - Ankerkopf - Messkabel 2 - Buchse 2) sind zu protokollieren. Der Verlauf der Messkabel sowie konstruktive Details sind planmässig zu erfassen. Anforderungen an Messkabel: Messkabel in Elektroröhrchen verlegt (übliche Methode): Kabel mit elektrischer Isolation, welche wasserfest ist. Hinweis: es sind Massnahmen zu treffen, dass durch die Elektroröhrchen nicht Transportwege für Schadstoffe ins Betoninnere entstehen. Direkt einbetonierte Messkabel: Messkabel im Kunststoffrohr mit integrierter Aluminiumfolie als Diffusionssperre. Diese Kabel müssen mechanischer Beschädigung und alkalischer Umgebung gegenüber resistent sein.

24 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Anhang 2 - Seite 2/9 SBB, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe 2001 Querschnitt des Messkabels (Kupferkabel): bei Strassenbrücken und Brücken für gleichstromgetriebene Bahnen mind. 1 mm 2 bei Brücken für wechselstromgetriebene Bahnen mind. 6 mm 2 1) 2.2 Messkasten Die Messkabel sind in einem oder in mehreren Messkasten zusammenzuführen. Von jedem Messkasten aus ist ein Kabelanschluss an die Bewehrung anzuordnen. Der Kasten soll aber mit der Bewehrung nicht direkt im Kontakt sein. Messkasten sind an der Brücke an einem von der Witterung geschützten und gut zugänglichen Ort zu befestigen, ohne aber aufzufallen. Sie sollen abschliessbar, luftdicht abgeschlossen und korrosionsgeschützt sein. Die Messkabel sind geordnet und genau bezeichnet zu befestigen (z.b. auf Anschlussschienen). Es sind wetterfeste Schilder zu verwenden. Um zuverlässige Messwerte zu erhalten, müssen die elektrischen Kontakte einwandfrei funktionieren. Für die Anschlüsse des Messgerätes sind Buchsen bester Qualität erforderlich (vernickelt oder vergoldet). Empfehlenswert sind Buchsen mit Verschlusskappen. Um Fehlmessungen aufgrund verschmutzter oder oxidierter Kontakte sofort zu erkennen, ist vor jeder Messung der bei der Abnahme gemessene und protokollierte Längswiderstand der Messkabel zu verifizieren (Abschnitt 2.1). Bei Brücken für wechselstromgetriebene Bahnen sind die Hinweise in Bezug auf den Kabelquerschnitt in Abschnitt 2.1 zu beachten. 1) Hinweise zur Gefährdung von Spanngliedern der Kategorie c durch Wechselstromkorrosion: Der Wechselstrom in den Fahrleitungen verursacht eine magnetische Induktion im Spannstahl. Weist nun ein elektrisch isoliertes Spannglied Fehlstellen auf, so beginnt ein Strom zu fliessen. In Analogie zu Korrosionsfällen bei elektrisch isolierten, kathodisch geschützten Gasleitungen ist in solchen Fällen eine Gefährdung des Spannstahles durch Wechselstrom möglich. Um bei Brücken für wechselstromgetriebene Bahnen jede Gefährdung auszuschliessen, sind im Messkasten die Messanschlüsse mit der Erdung unterbrechbar zu verbinden. Zur Messung des elektrischen Widerstandes des Spanngliedes ist die Verbindung jeweils zu unterbrechen. Kommt bei einer solchen Brücke zusätzlich eine Einwirkung durch Streuströme hinzu, so kann dieser Einfluss durch den Einbau einer "Abgrenzeinheit" eliminiert werden (verhindert den Eintritt von Streuströmen aus Gleichstrom, nicht aber den Eintritt von Wechselstrom). Eine solche Abgrenzeinheit ist nur dann erforderlich, wenn eine Messung über eine Stunde bei starkem Eisenbahnverkehr im Maximum eine Spannnung von 5 Volt ergibt.

25 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Anhang 2 - Seite 3/9 SBB, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe Messgeräte und Messwerte Die zu verwendenden Messgeräte müssen folgenden Anforderungen genügen: Messfrequenz: 1 khz Wechselspannung 2) Spannung: min. 0.5 V Wechselspannung 3) Messbereich: Messgerät: Digitale Anzeige für Ohmsche Komponente des Wechselstromwiderstands R: 0.1 Ω bis 10 MΩ: Auflösung im unteren Bereich: 0.1 Ω Kapazitive Komponente C: 0.1 nf bis 100 µf Verlustfaktor D: bis 10. Die Messgeräte sollen die ohmsche und die kapazitive Komponente des Wechselstromwiderstands erfassen können. Handelsübliche LCR Meter sind z.b. ESCORT ELC-131. Bei den Messungen werden folgende Werte erhalten und angezeigt: Widerstand R: Ohmscher Widerstand R gegen Stromfluss. Der ohmsche Widerstand sinkt proportional zur Länge des Hüllrohrs. Kapazität C: Die Kapazität C ist proportional zur Länge des Hüllrohrs und ist charakteristisch für den verwendeten Hüllrohrtyp. Verlustfaktor D: Quotient aus ohmschem und kapazitivem Widerstand. Der Verlustfaktor D ist unabhängig von der Länge des Hüllrohrs. Aus den Messwerten können bei bekannter Spanngliedlänge L die folgenden spezifischen (d.h. längenunabhängigen) Werte berechnet werden: spezifischer Widerstand ρ (R L), Einheit Ωm spezifische Kapazität C s (C / L), Einheit µf/m Verlustfaktor D (bleibt gleich) 2) 3) Um Fehlmessungen durch Streuströme von technischen Wechselströmen mit einer Frequenz von 16 2/3 und 50 Hz oder deren Oberwellen zu vermeiden, muss die Messfrequenz einen Wert haben, der unabhängig von diesen Frequenzen ist. Die im Handel üblichen Geräte verwenden deshalb Frequenzen von z.b. 94, 105 oder 111 Hz. Einige handelsübliche Geräte erlauben auch Messungen bei 1000 Hz. Die Wechselspannung handelsüblicher Geräte liegt bei 9 bis 20 V.

26 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Anhang 2 - Seite 4/9 SBB, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe Durchführung der Messungen 3.1 Zeitpunkt der Messungen Die Fachleute für die Projektierung legen die erforderlichen Messungen im Kontrollplan (Ausführungsphase) und im Überwachungsplan (Nutzungsphase) fest. Tabelle A2/1 erläutert den Zusammenhang zwischen Messzeitpunkt, Aussage der Messresultate und möglichen Massnahmen. Ausführungs- und Nutzungsphase Nach dem Spannvorgang Messung empfohlen Nach dem Injizieren Messung obligatorisch Weitere Messungen bei der Abnahme und anschliessend in der Nutzungsphase gemäss Überwachungsplan * Messung obligatorisch Verbindlichkeit und Aussage der Messungen Kurzschlüsse (d.h. Werte des ohmschen Widerstands R < 10 Ω) in einer Verankerung oder infolge Verletzung des Hüllrohrs bei Unterstützungen können festgestellt werden. Kapazität und Verlustfaktor sind nicht relevant, da das Injektionsgut fehlt. Obligatorische Messung unter Aufsicht der Bauleitung ca. 28 Tage nach der Injektion. Die zu erreichenden Grenzwerte sind in Tabelle A2/2 zusammengefasst.. In der Regel steigen die Werte des ohmschen Widerstands R an, die Kapazität C bleibt gleich und der Verlustfaktor D sinkt (Hydratation und Austrocknen des Betons und des Injektionsgutes). Sinkt der ohmsche Widerstand R eines Spanngliedes um mehr als 30%, so deutet dies auf das Eindringen von Feuchtigkeit an einer Verletzungsstelle am Hüllrohr hin. Massnahmen Identifizieren und Instandsetzen der Fehlstelle(n) Unter Berücksichtigung der zulässigen Ausfallquote gemäss Abschnitt 6.3 der Richtlinie schlägt die Spannfirma Massnahmen vor und holt die Genehmigung der Bauleitung ein. Wird die zulässige Ausfallquote gemäss 6.3 der Richtlinie überschritten, so sind die Ursachen zu ermitteln, die Auswirkungen abzuschätzen und nötigenfalls Massnahmen zu treffen (z.b. eine intensivere Überwachung). Signifikante Veränderungen sind durch eine Fachperson zu beurteilen. Feuchtigkeitseintritte ins Bauwerk sind festzustellen und zu eliminieren. Evtl. sind weitere Messungen in kürzeren Abständen durchzuführen. Tabelle A 2/1: Zusammenhang zwischen Messzeitpunkt, Aussage der Resultate und Massnahmen * Messungen in der Nutzungsphase: ein Jahr vor Ablauf der Garantiefrist immer dann, wenn am Tragwerk Unregelmässigkeiten wie beispielsweise grössere Durchbiegungen, Risse, defekte Abdichtungen festgestellt werden - spätestens aber alle 10 Jahre. Die Fachleute für die Bauausführung legen die eigenen Messungen in der Ausführungsphase im Prüfplan fest.

27 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Anhang 2 - Seite 5/9 SBB, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe Grenzwerte Stabile und bezüglich Isolation und Dichtigkeit der Schutzhülle aussagekräftige Werte werden nur erhalten, wenn der Messkreis zwischen der Bewehrung und dem Spannstahl elektrisch über die Messkabel und elektrolytisch über das Injektionsgut und den Beton geschlossen ist. Vor dem Injizieren: Im nichtinjizierten Zustand, d.h. nach dem Spannen der Spannglieder werden für intakte Hüllrohre sehr hohe ohmsche Widerstände gemessen; tiefe Werte R < 10Ω deuten auf einen elektrischen Kurzschluss an einer Verletzung des Hüllrohrs hin. In diesem Zustand sind die Werte der Kapazität C und des Verlustfaktors D nicht aussagekräftig. Nach dem Injizieren: Nach der Injektion der Hüllrohre können im Rahmen der obligatorischen Messung erstmals aussagekräftige Werte erhalten werden. Die Messwerte des ohmschen Widerstands R und der Kapazität C hängen jedoch von der Spanngliedlänge und dem Hüllrohrtyp ab. Deshalb werden spezifische Grenzwerte definiert. Aus Labor- und Feldmessungen ergeben sich für Hüllrohre des Typs PT-PLUS 4) mit den konstruktiv erforderlichen, korrekt ausgeführten Entlüftungen und Hüllrohrverbindungen folgende spezifische Grenz- bzw. Kontrollwerte: Hüllrohrtyp PT-PLUS 4) Grenzwerte Kontrollwerte spezifischer Widerstand * spezifische Kapazität C s ** Verlustfaktor D*** 59 mm > 500 kωm < 2.35 nf/m < mm > 400 kωm < 3.05 nf/m < mm > 300 kωm < 3.35 nf/m < mm > 250 kωm < 4.30 nf/m < 0.1 Tabelle A2/2: Spezifische Grenz- und Kontrollwerte für elektrisch isolierte Spannglieder mit Hüllrohrtyp PT-PLUS im Beton gemessen ca. 28 Tage nach dem Injizieren (Messungen bei Frequenz 1 khz). * Die experimentell gemessenen Werte des Widerstands R müssen mit der Länge des Spannglieds L multipliziert und dann mit den Grenzwerten des spezifischen Widerstands in Tabelle A2/2 verglichen werden. Beispielsweise muss für Spannglieder mit Hüllrohren des Typs 59 mm und 100 m Länge ein Messwert von R > 5 kω erhalten werden, um den Grenzwert zu erreichen. ** Die experimentell gemessenen Werte der Kapazität C müssen durch die Länge des Spannglieds dividiert werden um den Vergleich mit den spezifischen Werten C s in Tabelle A2/2 zu ermöglichen. Daher sollten beispielsweise für Spannglieder mit Hüllrohren des Typs 59 mm und 100 m Länge übereinstimmende Messwerte von 235 ± 4 nf gefunden werden. Kleinere Kapazitätswerte ergeben sich bei effektiv höheren Wandstärken der Hüllrohre und stellen daher kein Problem dar. Die Werte der Kapazität C reagieren nicht auf das Vorhandensein kleiner Verletzungen. *** Der Verlustfaktor D ist als einziger unabhängig von der Länge des Spannglieds. Der Wert erlaubt eine rasche Kontrolle über den Spanngliedzustand, ist jedoch nicht als Grenzwert zu betrachten. 4) Das Hüllrohrsystem PT-PLUS ist das einzige, welches zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieser Richtlinie zugelassen ist.

28 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Anhang 2 - Seite 6/9 SBB, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe Vorbereitung der Messungen Ausführungsphase: Nach der Installation der Messkabel sind die elektrischen Verbindungen auf ihre korrekte Zuordnung hin zu überprüfen. Wird ein Spannglied über mehrere Bau- bzw. Betonieretappen geführt, so sind Anschlussmöglichkeiten am Ankerkopf und am frei zugänglichen Spannstahl möglich. Zur Prüfung der elektrischen Kontinuität der Spannglieder soll der gemessene Längswiderstand unter 1Ω liegen. Nutzungsphase: Der Messstromkreis ist zu prüfen. Dazu wird der protokollierte Widerstand über zwei Messkabel zum Ankerkopf gemessen. Falls Abweichungen grösser ± 0.5Ω auftreten, ist die Ursache abzuklären. 3.4 Durchführung der Messungen Die Durchführung der Messungen ist einfach. Sie erfordert jedoch ein gewissenhaftes Vorgehen und eine kritische Bewertung der Daten in Bezug auf ihre Plausibilität. Die Anforderungen an das Messgerät sind einzuhalten. Die äusseren Bedingungen während des Messens sind zu protokollieren (Wetter, Lufttemperatur). Sämtliche Werte des ohmschen Widerstands R, der Kapazität C und des Verlustfaktors D sind für jedes Spannglied in zwei Durchgängen zu messen. Die Messwerte sind in ein vorbereitetes Protokollblatt einzutragen (siehe Beispiel in Anhang 3). 3.5 Vorgehen bei messtechnischen Problemen Schmutz und Feuchtigkeitsfilme sind die grössten Fehlerquellen. Folgende Fehler können auftreten: Messwerte stets über dem maximalen Messbereich: Überprüfen der Verbindungskabel zum Messgerät auf Wackelkontakte oder abgerissene Stecker sowie Überprüfen der Buchsen auf Verunreinigungen. Messwerte stark schwankend: Wie oben. Falls nicht zu beheben ist das Messgerät in Revision zu geben.

29 Bundesamt für Strassen Massnahmen zur Gewährleistung der Dauer- Anhang 2 - Seite 7/9 SBB, Anlagen-Management haftigkeit von Spannglieder in Kunstbauten Ausgabe Beurteilung der Messresultate 4.1 Einflüsse auf die Messwerte Folgende Faktoren beeinflussen die Messwerte R, C und D systematisch: Länge und Hüllrohrdurchmesser des Spannglieds: Der Widerstand R sinkt proportional zur Länge des Spannglieds; die Kapazität C eines Hüllrohrs steigt proportional zur Länge und hängt vom Hüllrohrdurchmesser und der Wandstärke ab. Der Verlustfaktor D ist längenunabhängig, ändert sich jedoch mit dem Hüllrohrdurchmesser. Art des Hüllrohrsystems: Mechanische Hüllrohrkupplungen oder Schweissverbindungen führen zu einer leicht höheren Kapazität C im Vergleich zu Hüllrohren der gleichen Länge ohne Verbindungsstellen. Der Verlustfaktor D steigt ebenfalls leicht an. Spezifischer elektrischer Widerstand des Betons und des Zementsteins: Der spezifische elektrische Widerstand des Betons bzw. des Zementsteins ist von der Temperatur, der Feuchtigkeit und dem Hydratationsgrad des Zements abhängig. Der Widerstand steigt mit zunehmendem Hydratationsgrad (Alter), mit abnehmender Feuchtigkeit und mit abnehmender Temperatur. Der experimentell gemessene elektrische Widerstand R entspricht einer Parallelschaltung aller Einzelwiderstände von systembedingten "Fehlstellen" (Kupplungen, Entlüftungsrohre usw.) und Verletzungen des Hüllrohrs. Die Detektion von Verletzungen bzw. Fehlstellen eines Hüllrohrs ist umso besser möglich, je weniger ein Spannglied systembedingte Teile mit reduziertem Widerstand wie Kupplungen und Entlüftungsrohre aufweist. Anzahl und Ausgestaltung der Injektionsanschlüsse und Entlüftungsrohre: Anschlüsse für das Injektionsgut sowie Entlüftungsrohre sind nach dem Injizieren mit Injektionsgut verfüllt, d.h. sie können eine elektrolytische Verbindung zum umgebenden Beton und damit zur schlaffen Bewehrung bilden. Es ist unbedingt erforderlich, alle Injektionsanschlüsse und Entlüftungsrohre mit einer dichten Kunststoffkappe abzuschliessen (Bild A1/3). Ohne diese dichten Abschlüsse entstehen Fehlstellen und es werden tiefere Werte des ohmschen Widerstands R und höhere Werte des Verlustfaktors D gemessen. Anzahl und Grösse der Verletzungen im Hüllrohr: Dies ist die Zielgrösse der messtechnischen Überwachung. Wenn ein elektrischer Kurzschluss (Kontakt) zwischen Spannstahl und Bewehrung besteht (R < 10 Ω), sind aus den Messwerten der Kapazität C und des Durchtrittsfaktors D keine weiteren Informationen mehr ableitbar.