Grundbegriffe

Zusammenfassung

Mittels der Vorspannung sollen Spannungen erzeugt werden, die in gewollter Größe und Verteilung so wirken, daß die aus Eigengewicht und Nutzlast entstehenden Spannungen hierdurch in günstiger Weise überlagert werden. Das Prinzip der Vorspannung ist sehr alt; hierfür seien als Beispiele genannt:

• a) Das aus Holzdauben und Stahlringen hergestellte Faß. Die Ringe werden über den in trockenem Zustand zusammengefügten Dauben durch Keile leicht angezogen. Danach wird Wasser eingebracht, die Dauben quellen, und es entsteht ein Eigenspannungssystem derart, daß die Stahlringe gezogen, die Dauben gedrückt sind. Das Faß wird dicht, wenn die durch die Füllung entstehenden Ringzugspannungen der Daubenwand geringer als die Druckvorspannungen sind. Die Erfahrung lehrt, daß diese Wirkung mit Sicherheit erreicht wird.

• b) Ein zu a) analoges Beispiel ist das hölzerne Rad, dessen Kranz aus einzelnen Kranzhölzern zusammengesetzt ist. Der in glühendem Zustand auf das Rad gezogene und durch Schmieden verschweißte eiserne Reifen zieht sich beim Erkalten zusammen. Es entsteht auch hier ein Eigenspannungssystem, das durch Ringzug des Eisenreifens und Ringdruck des Holzkranzes gekennzeichnet, allerdings etwas komplizierter ist als beim Daubenfaß, da auch die Holzspeichen zwischen Kranz und Nabe vorgedrückt werden. Etwaiger lockerer Sitz der Speichen wird beseitigt und Druckkontakt hergestellt, so daß sie ihre Aufgabe, die Achslasten über den Radkranz durch Druckkräfte in die Erdscheibe zu leiten, erfüllen können. Der aus verschiedenen Teilen zusammengesetzte Radkranz wird zu einem druck- und biegefesten Ring.

• c) Die Speichen des Fahrrades sind nur zugfest, obwohl sie Druckkräfte zu übertragen haben. Die druckfeste Ausbildung würde aus Stabilitätsgründen erheblich größere Querschnitte erfordern. Sie werden auf Zug so weit vorgespannt, daß die Drucknutzspannungen kleiner als die Zugvorspannungen bleiben. Es entsteht wiederum durch die Vorspannung ein Eigenspannungssystem, in dem den Speichenzugkräften Ringdruckkräfte in der Felge entsprechen.