Vorspannung

In der Mechanik ist Vorspannung eine Belastung die auf ein Bauteil bei Montage oder Produktion wirkt. Die Vorspannung wird erzeugt um die Eigenschaften des Bauteils bei Belastung im Betrieb zu verbessern. Vorspannung wird unter anderem bei der Verwendung von Spannbeton, der Produktion von Sicherheitsglas und bei mechanischen Federn eingesetzt.

Bei der Rohrverlegung für Netze der Fernwärme und Nahwärme bezeichnet die Vorspannung eine Verlegemethode mit Einsatz von Einmalkompensatoren. Ein Einmalkompensator nimmt die bei der ersten Aufwärmung des Rohres auftretenden Wärmedehnung einmalig auf. Bei der Vorspannung wird die maximale zu erwartenden Längenänderung des Rohrs ermittelt und mit einem Sicherheitsfaktor beaufschlagt. Die Rohrleitung wird anschließend um diesen Wert entgegen der thermischen Bewegungsrichtung bei Erwärmung auseinander gezogen und anschließend mit Hilfe von Festpunkten fixiert. Dabei werden in bestimmten Abständen Einmalkompensatoren eingebaut. Bei der erstmaligen Aufwärmung dehnen sich die Rohre aus. Wenn dabei ungefähr die Hälfte der Betriebstemperatur erreicht ist, wird der Einmalkompensator gegen einen Anschlag vollkommen zusammengepresst. Anschließend wird in den meisten modernen Systemen das Stahlgehäuse verschweißt und das Rohrsystem verhält sich danach wie ein vorgewärmtes System.

Zu den Vorteilen der Vorspannung gehört die relativ einfache Verlegungsweise. Durch die Vorspannung kann bei beengten Platzverhältnissen die Gesamtbreite des Rohrs und die Biegeschenkellänge verkürzt werden. Die Vorspannung mit Einmalkompensatoren wird in den Fällen bevorzugt, wenn längere Strecken des Rohrgrabens nicht gleichzeitig offen gehalten werden können. Die Belastung des Rohrmaterials wird durch die Vorspannung in den Umgebungszustand verlagert und die Elastizität des Rohrmaterials wird dadurch besser ausgenutzt. Die Wärmedehnung im Betrieb ist deutlich geringer. Außerdem werden die Axialspannungen in Haftbereichen reduziert. Nachteilig bei der Vorspannung ist, dass die Kompensatoren zusätzliche Kosten erfordern.

Alternative Verlegemethoden sind die Kaltverlegung und die Verlegung durch Vorwärmung. Die Auftretende Wärmedehung kann auch durch wiederholt wirkende Kompensatoren oder Dehnungsbogen kompensiert werden.

Synonym(e):

Vorspannverfahren

Englische Übersetzung(en):

preload, prestress