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Verfahren zur Herstellung von bewehrtem Beton.
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Stahldrähten eine Betonvordruckspannung bzw. eine Zug-oder Biegefestigkeit des Betons bis zu etwa 800 kgjcrn2 erreichen, wobei dieser Stahlsaitenbeton nur etwa 10% der bei gewöhnlichem Eisenbeton erforderlichen Bewehrung enthält.
Es ist zwar vor langer Zeit einmal der Vorschlag gemacht worden, vorgespannte Drähte, u. zw. ebenfalls ohne bleibende Verankerung, zur Herstellung von Mörtellatten für den Abschluss von Geschossbalkenlagen zu verwenden, wobei über die Art der Drähte, deren Durchmesser und deren Festigkeit jedoch nichts gesagt wurde. Für die Herstellung von bewehrtem Eisenbeton konnte dieser Vorschlag
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Um zu dem neuen Verfahren zu gelangen, waren grosse Schwierigkeiten und Vorurteile zu überwinden. Es waren bisher nur hochlegierte Stähle bekannt, die eine Festigkeit bis zu etwa 12.000 kgjcm2 besassen.
Wenn man auch wusste, dass hochvergütete Stahldrähte zwar eine höhere Zerreissfestigkeit hatten, so war man doch der Ansieht, dass diese durch Vergütung entstandene hohe Festigkeit nur vorübergehend sei und dass diese Drähte für eine Dauerbeanspruchung nicht brauchbar seien, weil sie durch Ermüdungserscheinungen an Festigkeit verlieren könnten. Eingehende Versuche haben aber den Nachweis erbracht, dass eine solche Dauerfestigkeit bei diesen l ochvergüteten Stahldrähten doch vorhanden ist und dass erst bei einer Belastung von über 85% der Zerreissfestigkeit ein gewisses Fliessen eintritt. Der Erfindung liegt also die Erkenntnis zugrunde, dass hoehvergütete Stahldrähte eine hohe
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vorgespanntem Beton geeignet sind.
Die Erfindung setzt aber weiterhin die Erkenntnis voraus, dass im Gegensatz zu Eisen-oder Stahlstäben bei dünnen hochvorgespannten Stahldrähten eine besondere Verankerung nicht notwendig ist. Dass glatte, hochgespannte, dünne Drähte im Beton keiner Verankerung bedürfen, war für den Fachmann nicht vorauszusehen, da man ja bei stark vorgespannten Bewehrungsstäben eine besondere Verankerung stets benötigte. Es war also zu erwarten, dass die dünnen, glatten, gezogenen Drähte nach Erhärten des Betons und nach Beseitigung der Spannung an den Drahtenden in den Beton hineinrutschen würden und dass demzufolge wegen der geringen Haftfestigkeit der Drähte eine Übertragung der Drahtspannung auf den Beton nicht möglich sei.
Eingehende Versuche haben aber gezeigt, dass
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vorhanden ist, die umgekehrt bei Stäben so klein ist, dass diese zur Spannungsübertragung nicht ausreicht. Es ist zu berücksichtigen, dass bei Verwendung einiger weniger Stahlstäbe mit jedem einzelnen
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ist. Wird aber im Sinne der Erfindung der Stab querschnitt in viele kleine Drahtquerschnitte aufgeteilt, so wird damit die zur Kraftübertragung zur Verfügung stehende Oberfläche wesentlich vergrössert. Dabei ist zu bedenken, dass die Zugkraft quadratisch mit dem Drahtdurchmesser abnimmt, die Haftbzw. Reibungskraft dagegen nur linear.
Wenn nun bei gespannten Stahlstäben die Reibungskraft kleiner ist als die zu übertragende Zugkraft, so wird doch bei abnehmendem Durchmesser das Verhältnis dieser beiden Kräfte immer günstiger, bis schliesslich bei einem bestimmten Drahtdurehmesser (zirka 5 mm) beide Kräfte gleich gross sind, also nicht mehr ein Gleiten der Bewehrung im Beton eintritt. Bei Unterschreiten dieses Drahtdurehmessers wird die Reibungskraft wesentlich grösser als die Zugkraft, so dass mit Sicherheit ein Gleiten der Drähte im Beton verhindert und eine Übertragung der Zugkraft auf den Beton ohne jede besondere Verankerung der Drähte erzielt wird.
Zu dieser Übertragung der Zugkraft auf den Beton ist eine gewisse Haftlänge erforderlich. Es hat sich nun gezeigt, dass diese Haftlänge bei den nach der Erfindung verwendeten dünnen Stahldrähten sehr klein ist und beispielsweise bei einem Drahtdurchmesser von 1 mm nur 3 em beträgt. Daraus ergibt sich die wichtige Tatsache, dass der nach der Erfindung hergestellte Stahlsaitenbeton in beliebig kleine Stücke zerschnitten bzw. aufgeteilt werden kann, ohne dass er seine Festigkeit und Elastizität verliert.
Der Stahlsaitenbeton unterscheidet sich hierin grundsätzlich von dem mit Stahlstäben und besonderen Verankerungen hergestellten Beton, mit dem nur fertige, nicht aufteilbar Bauteile, z. B. Träger in ganz bestimmten Abmessungen, hergestellt werden können, während der Stahlsaitenbeton gewissermassen einen neuen Werkstoff darstellt, der beliebig verarbeitet werden kann. So kann der Stahlsaitenbeton in grossen, praktisch unbegrenzten Längen, z. B. 100 m Länge, hergestellt und dann in
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Beim Zerschneiden der gespannten Drähte tritt an den Drahtenden eine Vergrösserung des Drahtdurehmessers durch Querdehnung auf, die ein Anpressen der Stahldrähte an den Beton zur Folge hat.
Die durch diesen Leibungsdruck entstehenden Reibungskräfte unterstützen die obenerwähnten, längs dem Draht vorhandenen Reibungskräfte zwischen Draht und Beton und tragen dazu bei, ein Hineinziehen der Drähte zu verhindern. Im Prinzip wird also die Spannung auf den Beton durch innere, gleichmässig längs der Stahldrähte wirkende Reibungskräfte übertragen-im Gegensatz zu dem bekannten Vorspannbeton, der seine Druckspannung mit Hilfe besonderer, an den Stahlstäben befestigter Verankerungskörper erhält, die mit äusseren Einzelkräften an den Enden des betreffenden Betonstückes auf dieses einwirken.
Die Übertragung der Spannungen auf den Beton erfolgt hier also mittelbar durch die Verankerungskörper, während beim Stahlsaitenbeton die Spannungen unmittelbar von den Stahldrähten übertragen werden.
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Die Haftfestigkeit der dünnen Stahldrähte ist sehr gross und wird auch nicht-wie bei Stäben durch Eigenschwingungen - beeinträchtigt, da die Drähte eine zu geringe Masse haben. Umfangreiche Versuche haben gezeigt, dass der neue Werkstoff auch schwingende Dauerbelastungen, bei häufigen Lastwechsel, ertragen konnte, ohne dass irgendwelche Risse oder Beschädigungen bemerkt wurden.
Die schwingende Belastung war dabei auch noch grösser als die zulässige Beanspruchung. Man kann also bei diesem Werkstoff von einer absoluten Dauerfestigkeit sprechen.
Da der nach dem neuen Verfahren hergestellte Beton von zahlreichen dünnen, hochgespannten Stahlseiten von grosser Haftfestigkeit durchsetzt wird, so ist die plastische Verformung des Betons bei der Spannungsübertragung auf einen Kleinstwert herabgesetzt. Da ferner die erfindungsgemäss ver-
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Stahlsaitenbeton fast bis zum Bruch elastisch.
Voraussetzung für die Ausführung des neuen Verfahrens ist natürlich, dass ein sehr druckfester, schnell erhärtender Beton verwendet wird, dessen Festigkeit der Vorspannung der Drähte entsprechen muss.
Die Anwendungsmöglichkeit des Stahlsaitenbetons ist sehr vielseitig. Nach dem neuen Verfahren lassen sich neuartige Hochbauwerke sowie weitgespannte Hallen-und Brückenbauten aus elastischem Beton herstellen, wie sie bisher mit gleichem Baustoffaufwand nicht ausführbar waren.
Eine besondere Rolle spielt der elastische Beton als neuer Werkstoff in der Betonwarenindustrie.
Es lassen sich Träger in beliebiger Form und Länge damit herstellen, die als Ersatz für die eisernen Träger im Hochbau Verwendung finden können. Aber auch alle Arten von Platten sowie völlig neue, bisher aus Beton nicht herstellbare Gegenstände können daraus gefertigt werden. Wasserleitungsrohre und Druckbehälter können für sehr hohe Innendrucke bis zu etwa 200 at hergestellt werden. Ebenso können Eisenbahnschwellen mit einer sehr hohen Dauerfestigkeit angefertigt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung von bewehrtem Beton unter Verwendung vergüteter Stahleinlagen, die bis zur Erhärtung des Betons unter Vorspannung gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass als Einlagen dünne, hochvergütete Stahldrähte von beispielsweise 0-5 bis 2 mm Durchmesser und einer sehr hohen Zerreissfestigkeit bis zu etwa 30.000 kg/cm2 ohne Verankerung verwendet werden.