Spannwerk

Spannwerke sind zentrale Systeme der Spannbetontechnik. Sie bündeln und übertragen gezielt Zugkräfte über Spannglieder in Beton- oder Felsbauteile, um Tragfähigkeit, Rissbreitenbegrenzung und Verformungsverhalten zu steuern. Im Rückbau wirkt das Spannwerk als gespeicherte Energiequelle, die beim Trennen, Brechen oder Spalten kontrolliert und sicher abgebaut werden muss. Werkzeuge wie Betonzangen oder Stein- und Betonspaltgeräte der Darda GmbH werden dabei genutzt, um Beton kontrolliert abzutragen, Spannglieder freizulegen und Schnitte oder Spaltungen mit definierter Wirkung auszuführen – in Einsatzbereichen vom Betonabbruch und Spezialrückbau über Entkernung und Schneiden bis hin zu Felsabbruch und Tunnelbau.

Definition: Was versteht man unter Spannwerk

Unter einem Spannwerk versteht man das Gesamtsystem aus Spanngliedern (Litze, Draht, Seil), Ankern, Spannköpfen, Hüllrohren und gegebenenfalls Verpressmörtel, mit dem eine Vorspannung in Beton- oder Felsbauteile eingebracht wird. Ziel ist die Erzeugung definierter Druckspannungen im Beton bzw. die Einleitung von Zugkräften in Anker, um Lasten aufzunehmen, Rissbildung zu steuern und Verformungen zu begrenzen. Man unterscheidet Vorspannverfahren im Spannbett (Vorspannung vor dem Betonieren) von der Nachspannung (Vorspannung nach dem Erhärten), jeweils mit Verbund (verpresst) oder ohne Verbund (unverpresste bzw. externe Spannglieder). Das Spannwerk ist damit Tragmittel und Sicherheitsbauteil zugleich – im Bau und im Rückbau.

Aufbau und Funktionsweise von Spannwerken

Ein Spannwerk besteht aus auf Zug beanspruchten Spanngliedern, die über Ankerköpfe in den Beton oder Fels eingeleitet werden. Die Vorspannkraft wird mithilfe hydraulischer Spannpressen aufgebracht und über Reibung und Verbund in das Bauteil übertragen. Bei verpressten Systemen stellt Injektionsmörtel den Verbund zwischen Spannglied und Beton sicher; bei nicht verpressten Systemen erfolgt die Kraftübertragung an den Ankerstellen und Umlenkpunkten. Der Kraftfluss erzeugt Druckzonen im Betonquerschnitt und stabilisiert den Bauteil unter Nutz- und Eigenlasten. Beim Rückbau sind genau diese Kräfte – einschließlich Relaxation, Reibungsverlusten und Umlenkkräften – zu berücksichtigen, um Schnitte, Brechvorgänge oder Spaltungen sicher zu planen und kontrolliert auszuführen.

Bauteile und Varianten

Spannwerke unterscheiden sich nach Geometrie, Verbundart und Einbaulage. Bautechnisch haben sich standardisierte Komponenten etabliert, die in Planung, Ausführung und Rückbau identifiziert und bewertet werden müssen.

Typische Komponenten

• Spannglied: Ein- oder mehrlitzige Litzen, Drähte oder Seile als Zugglieder
• Hüllrohr/Kanal: Führung des Spannglieds, Schutz vor Korrosion, Injektionsraum
• Ankerkopf/Spannkopf: Kraftschluss, Keil- oder Schraubankersysteme
• Verpressmörtel: Verbundmittel bei Verbundvorspannung (Nachspannung mit Verbund)
• Umlenkblöcke/Führungen: Geometrieführung, Änderung der Kraftlinien
• Korrosionsschutzsysteme: Fette, Füllstoffe, Ummantelungen bei unverpressten Systemen

Vorspannverfahren

• Vorspannung im Spannbett: Spannglieder werden vor dem Betonieren gespannt und nach dem Erhärten des Betons entlastet, wodurch die Vorspannung in den Beton übergeht.
• Nachspannung mit Verbund: Spannglieder werden nachträglich gespannt und anschließend verpresst; der Verbund stellt dauerhaften Krafttransfer sicher.
• Nachspannung ohne Verbund (extern): Spannglieder bleiben frei verschieblich, Kraftübertragung an Ankern/Umlenkungen; inspizier- und austauschbar.

Spannwerk im Betonabbruch und Spezialrückbau

Prestress in Spannbetonbauteilen beeinflusst jede Rückbaustrategie. Die gespeicherte Energie kann beim Trennen, Brechen oder Spalten schlagartig freigesetzt werden. Ein geordnetes Vorgehen reduziert Risiken und ermöglicht kontrollierte Lastumlagerungen.

Typische Risiken

• Rückschnellen von Litzen/Drähten beim Durchtrennen
• Unkontrollierte Rissausbreitung und plötzliche Bauteilrotation
• Freisetzung von Spannenergie an Ankerstellen und Umlenkpunkten
• Verdeckte Spanngliedlagen mit unklaren Kraftniveaus

Arbeitsabfolge im Rückbau

1. Erkundung: Pläne, Voruntersuchungen, Ortung von Spanngliedern und Ankerzonen; Festlegung von Trenn- und Entspannfolgen.
2. Freilegen: Selektiver Betonabtrag (z. B. mit Betonzangen) zur Sichtbarmachung von Litzen und Ankern; Staub- und Lärmminderung beachten.
3. Entspannen/Trennen: Definierte Schnittreihenfolge, kontrollierte Entspannung; Trennen von Spanngliedern mit Stahlscheren oder Multi Cutters, ggf. Abschirmung gegen Rückschnellen.
4. Kontrolliertes Brechen/Spalten: Maßvoller Querschnittsabbau und Rissinitiierung mit Stein- und Betonspaltgeräten, um Spannungszustände gezielt zu verändern.
5. Nacharbeiten: Entfernen von Restbewehrung, Abtransport, Dokumentation.

Hydraulisch betriebene Werkzeuge der Darda GmbH – darunter Hydraulikaggregate als Energiequelle – ermöglichen kompakte, emissionsarme Arbeitsschritte, insbesondere bei Entkernung und Schneiden in Innenräumen sowie bei Sondereinsatz mit eingeschränkter Zugänglichkeit.

Spannwerk in Entkernung und Schneiden

Beim selektiven Rückbau von Spannbetondecken, Hohlkörperplatten oder Trägern ist präzises Separieren gefragt. Schneid- und Trennvorgänge werden so geplant, dass Feldmomente und Auflagerreaktionen nicht unvertretbar ansteigen.

Werkzeugwahl und Schnittführung

• Betonzangen: Lokales Abtragen der Deckschichten, Freilegen der Spannglieder ohne großflächigen Bauteilverlust; gute Kontrolle im Randbereich von Ankern.
• Stahlscheren/Multi Cutters: Trennen von Litzen, Drähten und Bewehrung; hohe Schneidkraft für konzentrierte Querschnitte.
• Stein- und Betonspaltgeräte: Einbringen definierten Rissverlaufs zur Lastumlagerung vor Schnitten, Reduktion der Restspannungen.

Die Kombination dieser Verfahren ermöglicht einen sauberen Arbeitsfortschritt mit kontrollierter Kraftfreisetzung – ein wesentlicher Faktor für die Sicherheit im Bestand.

Spannwerk im Felsabbruch und Tunnelbau

Auch im Untertagebau und bei Hängen kommen vorgespannte Systeme zum Einsatz, etwa Felsanker und Vorspanngurte zur Gebirgs- und Baugrubensicherung. Diese Spannwerke stabilisieren das Gebirge durch gezielte Einleitung von Zugkräften.

Rückbau und Modifikation

• Freilegen der Ankerköpfe und Kalotten mit Betonzangen oder punktuellem Spalten der Auflagerbereiche.
• Trennen von Zuggliedern mit Stahlscheren oder Multi Cutters, unter Berücksichtigung der Restspannungen und möglicher Rückschnapper.
• Ausbau oder partielles Entspannen zur Anpassung von Bauzuständen, etwa vor Querschnittsaufweitungen.

Im Felsabbruch und Tunnelbau sind vibrationsarme, präzise Verfahren gefragt. Stein- und Betonspaltgeräte ermöglichen sprengfreie Abtragungen in spannungsführenden Bereichen, ohne umliegende Strukturen zu gefährden.

Zustandserfassung und Ortung von Spanngliedern

Vor Eingriffen in tragende Bauteile sind Lage und Zustand des Spannwerks zu ermitteln. Das gilt besonders bei historischen Bauwerken oder bei lückenhafter Dokumentation.

Methoden der Erkundung

• Lokalisierung: Indirekte Ortungsverfahren, Sichtprüfungen nach selektivem Abtrag, Endoskopie bei zugänglichen Kanälen.
• Zustand: Beurteilung von Korrosionsanzeichen, Injektionsqualität (bei Verbundsystemen) und Beschädigungen im Ankerbereich.
• Messwerte: Hinweise aus Verformungen, Rissbildern, Klopf- oder einfachen Widerstandstests; bei Bedarf ergänzende Prüfungen nach anerkannten Regeln der Technik.

Wichtig: Ergebnisse sind in Arbeits- und Trennplänen zu dokumentieren und mit der Entspann- bzw. Schnittfolge abzugleichen. Änderungen im Bauzustand sind laufend zu überwachen.

Planungssicherheit, Arbeitsschutz und Umweltaspekte

Arbeitsschutz beginnt mit der Planung. Spannwerke verlangen ein schrittweises, kontrolliertes Vorgehen mit definierten Verantwortungsketten. Aussagen in diesem Beitrag sind allgemein gehalten und ersetzen keine projektspezifische Planung.

Grundsätze

• Gefährdungsbeurteilung mit Fokus auf gespeicherte Energie und unvorhersehbares Bauteilverhalten.
• Sperr- und Schutzbereiche gegen Rückschnellen von Litzen; Abschirmungen an Schnittpunkten.
• Staub- und Lärmminderung durch geeignete Abtrag- und Spalttechnik; Medienmanagement (Wasser), um Umweltbeeinträchtigungen zu minimieren.
• Persönliche Schutzausrüstung, sichere Aufstellung von Hydraulikaggregaten, druckentlastetes Kuppeln.

Typische Anwendungsfälle

Spannwerke finden sich in Brücken, Großdecken, Hohldielen, Spannbetonbindern, Silowänden und vorgespannten Riegeln. Daraus ergeben sich wiederkehrende Szenarien im Rückbau.

Beispiele

• Brückenfeldtrennung: Entspannte Trennschnitte in Randbereichen, Freilegen und sequentielles Trennen der Litzen, kontrollierter Querschnittsabbau mit Betonzangen.
• Deckenausschnitte: Lokale Entspannung durch Stein- und Betonspaltgeräte, anschließendes Schneiden der Spannglieder mit Stahlscheren und sichere Entnahme der Segmente.
• Vorspannträger: Freilegen der Ankerköpfe, definierte Schnittfolge, Lastumlagerung, abschließendes Zerkleinern für den Abtransport.

Werkzeugtechnik und Schnittstellen

Passende Werkzeugtechnik unterstützt die sichere Beherrschung von Spannwerken. Hydraulische Systeme ermöglichen hohe Kräfte bei kompakter Bauform – ein Vorteil in Innenräumen und beengten Situationen.

Auswahlkriterien

• Betonzangen: Maulweite, Brechkraft, Gewicht; geeignet für das Freilegen von Ankerköpfen und das Abtragen von Deckbeton.
• Stahlscheren/Multi Cutters: Schneidkraft und Öffnungsweite in Bezug auf Litzenbündel, Drähte und Bewehrung.
• Stein- und Betonspaltgeräte: Spalthub, Keilgeometrie und Bohrlochdurchmesser abgestimmt auf Bauteildicke und gewünschte Rissführung.
• Hydraulikaggregate: Ölstrom, Druck und Anschlusssysteme passend zur Werkzeugkombination; sichere Schlauchführung.

Bemessungs- und Materialaspekte im Überblick

Spannwerke beeinflussen das Tragverhalten über den gesamten Lebenszyklus. Für Planung und Rückbau ist es hilfreich, grundlegende Effekte zu kennen.

• Spannkraftverluste: Sofortverluste (Setzen, Reibung) und Zeitabhängiges (Relaxation der Stähle, Kriechen und Schwinden des Betons).
• Kraftumlenkung: Zusätzliche Querkräfte an Umlenkstellen; im Rückbau besonders zu sichern.
• Rissbilder: Rissbreiten und -richtungen liefern Hinweise auf Spannrichtung und Restkraftniveaus.
• Verbundqualität: Bei verpressten Systemen entscheidend für Lastabtrag und Rückbauverhalten.

Praxistipps für Planung und Ausführung

• Erst freilegen, dann schneiden: Sichtbarer Arbeitsbereich reduziert Überraschungen.
• Von spannungsarmen zu spannungsführenden Bereichen arbeiten: Reihenfolge planen.
• Kleine Schritte, viele Sicherungen: Segmentierung statt großflächiger Eingriffe.
• Kombinierte Verfahren nutzen: Betonzangen zum Abtrag, Stahlscheren zum Trennen, Stein- und Betonspaltgeräte zur gezielten Entspannung.
• Rückprallschutz: Abschirmungen, Haltesysteme und definierte Fangrichtungen für Litzen.
• Dokumentation laufend aktualisieren: Bauzustände, Sperrbereiche, gemessene Veränderungen festhalten.