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Verfahren. und Einrichtung zur Erzeugung von Vorspannung in Betonarmierungen
Für die Herstellung von vorgespanntem Beton, bei welchem die Übertragung der Vorspannkräfte der Stahlarmierung auf den Betonkörper durch Adhäsion bzw. die Haftfestigkeit zwischen Stahl und Beton erfolgt, ist es von ausschlaggebender Bedeutung, dass diese Haftfestigkeit möglichst gross ist. Zur Vergrösserung der Haftfestigkeit wurden bisher folgende Mittel angewendet :
1. Die Haftfläche zwischen Stahl und Beton wird im Verhältnis zur Querschnittsfläche der Armierung sehr gross gestaltet, indem sehr dünne Stahlarmierungen-Klaviersaiten- verwendet werden.
2. Die Oberfläche der Armierungsstähle wird durch Ätzung oder Stahlbespritzung aufgerauht. Diese Methode kommt insbesondere für Stahlarmierungen sehr grosser Zugfestigkeit-von 12. 000 bis 24.000 kg pro cm2 - in Betracht, die verwendet werden, um eine entsprechende Vorspannung im Beton unter Berücksichtigung des Schwindens und Kriechens des Betons zu erreichen. Die zur Erreichung dieser Stahlqualitäten notwendigen Veredlungsverfahren verleihen der Oberfläche dieser Stahldrähte eine grosse
Glätte, weshalb das Aufrauhen der Oberfläche erforderlich wird. Obwohl dieses Verfahren eine wesentliche Verteuerung der Stahlarmierung bedingt, wird hiedurch die Vergrösserung der
Haftfestigkeit in nur sehr beschränktem Masse erreicht.
3. Die Vergrösserung des Widerstandes gegen
Ausziehen bzw. Rutschen des Stahldraht,., ; im
Beton wird auch durch die Verwendung von gekerbtem Draht erreicht, bei welchem die Ober- fläche des Stahldrahtes durch einen separaten
Walzvorgang mit verschieden geformten Kerben versehen wird.
4. Zur Erzielung eines grossen Haftwiderstandes der vorgespannten Armierung werden auch fabriksmässig aus zwei oder mehr Stahllitzen verdrillte Armierungen verwendet. Abgesehen davon, dass auch diese verdrillten Stahllitzen eine wesentliche Verteuerung der Armierung bedingen, wird hiebei auch die Herstellung des Spannbetons selbst durch Aufwendung einer längeren Arbeits- zeit und die Anwendung komplizierter Spann- klemmen verteuert. Diese fabrikmässig verdrill- ten Stahldrähte können auch nur Li verhältnis- mässig kurzen Längen hergestellt werden.
Erfahrungsgetnäss wird wohl durch die Ver- wendung verdrillter Armierungen eine Steigerung der Haftfestigkeit am wirkungsvollsten erreicht, doch besteht die grosse Gefahr, dass bei der Manipulation mit diesem verdrillten Draht durch Biegen u. dgl., eine Qualitätsverminderung eines der Drähte eintritt, wodurch beim Spannen einzelne Drähte reissen oder eine der Litzen mehr als zulässig beansprucht wird.
5. Um den ad 4 angeführten Vorteil unter grösstmöglicher Ausschaltung der erwähnten Nachteile zu erzielen, ging man darauf über, die Verdrillung der Drähte erst bei der Herstellung von vorgespanntem Beton selbst unmittelbar auf den Spannbahnen vorzunehmen, was bis jetzt in nachstehender Weise bewerkstelligt wird.
Zwei Stahldrähte werden an den beiden Spannwiderlagern bzw. Spannköpfen en den Enden der Spannbahn, auf welcher die Betonierung der vorgespannten Bauwerkselemente erfolgt, unter geringerer oder grösserer Spannung befestigt und hierauf an einem Ende oder an beiden zwischen diesen ortsfesten Widerlagern gedrillt.
Durch das hiebei erzielte Recken des Stahldrahtes wird die notwendige Spannkraft in der Armierung erreicht, worauf die Verdrillungseinrichtung derart fixiert wird, dass federndes Ruckwinden der
Drähte verhindert wird, wonach sofort die Ein- betonierung der Stahlarmierung erfolgt. Durch einmalig auszuführende Versuche wird die Anzahl der Verdrillungswindungen, die zur Erreichung der notwendigen Spannkraft erforderlich sind, ermittelt.
Das Recken des Stahldrahtes wird dabei durch das Verlängern des Drahtes infolge Verwindens allein hervorgerufen. Dies erfordert eine ver- hältnismässig sehr grosse Anzahl von Verwindungen auf die Längeneinheit und erfahrungsgemäss lässt sich eine gleich grosse Spannkraft nur bei grösserer Dehnung des Stahles erreichen, weil durch das starke Verwinden bzw. Verdrillen auch andere Beanspruchungen ausser reinen
Zugbeanspruchungen auftreten. Es kann also nicht die volle Zugfestigkeit des Stahles für die zu erstrebende Spannkraft ausgenutzt werden.
Diese Mängel werden erfindungsgemäss dadurch beseitigt, dass das Verdrillen nicht auf einer unveränderlichen Einspannlänge erfolgt, sondern dass mindestens eines der Widerlager beim
Verdrillen in der Längsrichtung der Armierung bewegt wird, so dass die Stahldrähte nicht allein durch das Verdrillen gereckt und dadurch in
Spannung versetzt werden, sondern in viel
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grösserem Masse durch die auf sie ausgeübte Zugkraft. Hiebei ergibt sich gegenüber dem bekannten Verfahren, dass zur Erreichung der gleichen Spannkraft in den Stahldrähten eine geringere Anzahl von Verwindungen ausreicht.
Versuchsmässig konnte festgestellt werden, dass zur Erreichung des notwendigen Haftwiderstandes zur Übertragung der Vorspannkraft auf den Beton die grosse Anzahl von Verdrillungen bzw. Verwindungen auf die Längeneinheit gar nicht notwendig ist, sondern die erforderliche Haftfestigkeitsvergrösserung schon durch eine viel kleinere Anzahl von Verwindungen in ausreichendem Masse erreicht wird, so dass die Zugfestigkeit des Stahles viel weitgehender, d. h. fast im selben Masse wie bei gerade gespannten Drähten ausgenützt werden kann.
Hiebei ist es keineswegs notwendig, dass die Drähte wie bisher schon vor dem Verdrillen eine bestimmte Spannung erhalten. Die Drähte werden zwischen den beiden Widerlagern vollständig schlaff, ja sogar durchhängend befestigt.
Sie werden lediglich in genau gleichen Längen abgelängt und zwischen den Widerlagern befestigt, was ohne jeden Mehraufwand an Zeit zu bewerkstelligen ist.
Dieses Verfahren kann durch die in der Zeich- nung als Ausführungsbeispiele veranschaulichten
Einrichtungen in wirtschaftlichster Weise aus- geführt werden. Die Anschaffungskosten dieser
Einrichtungen sind wesentlich geringer als die der bisher verwendeten Spanneinrichtungen und weisen den Vorteil auf, dass dieses Verfahren sowohl auf langen Spannbahnen als auch unmittel- bar an kurzen Werkstücken und Betonformlingen zur Anwendung kommen kann.
Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung zeigen zwei Ausführungsformen der Reck-und Verdrill-
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und im Waagrechtschnitt dar und Fig. 5 ist ein
Schnitt nach Linie V-V der Fig. 4.
Die in der Zeichung dargestellten Einrichtungen zum gleichzeitigen Spannen und Verdrillen können nicht nur zwischen Widerlagern, welche n" f der
Spannbahn dauernd verankert sind, sondern auch an Schalungswänden oder unmittelbar an fertigen Betonformlingen angewendet werden.
Gemäss Fig. 1 bestehen die Widerlager nicht aus den üblichen im Boden fest verankerten Profilträgern, sondern an deren Stelle sind
Druckplatten 1 vorgesehen, die unmittelbar an die
Betonfbrmlinge 2 gepresst werden. Diese sind in bekannter Weise mit Rillen 3 versehen, in welche die Armierung 4 nach dem Spannen einbetoniert wird, so dass die Einbetonierung nach dem
Erhärten die Vorspannung als Zwischenmedium auf den Betonformling überträgt. Gegen die
Druckplatten 1 sind Stahlplatten 5, 5 a mittels an ihnen aufgeschweissten oder aufgeschraubten
Stützen 6 abgestützt.
Durch die Stahlplatte 5 sind Schrauben 7 geschraubt, welche eine keil-oder kegelförmige
Bohrung 8 aufweisen. An der gegenüberliegenden Platte kann dieselbe Einrichtung vorgesehen sein, oder es werden in diese kegelig ausgebohrt Stahlhülsen 9 eingefügt. In dem kcgd'gen Hohlraum 8 der Schrauben 7 und der Stahl- hükcc 9 wird die Armierung, die aus zwei oder mehr Stahldrähten vollständig gleicher Längen besteht, mittels Stahlkeilen 10 befestigt.
Da die Stahldrähte der Armierung 4 vollständig gleich abgelängt werden, braucht die Armierung vor der Verankerung in den Schrauben 7 bzw. Hülsen 9 nicht gespannt zu werden, sondern kann auch schlaff durchhängen bzw. kann sie eine grössere Länge haben, als der Abstand zwischen den beiden Einspannstellen beträgt.
Das Spannen und gleichzeitige Verdrillen geschieht lediglich durch Anziehen der Schraube 7, wobei, wie bereits erwähnt wurde, die Vorspannung in den Drähten nicht allein durch Verdrillen, sondern in viel höherem Masse infolge der verhältnismässig grossen Ganghöhe der Schraube 7 durch geradliniges Spannen erfolgt, so dass durch die Torsion der Drähte gegenüber der vorhandenen Zugfestigkeit des Stahles keine oder nur vernachlässigbare Verluste eintreten. Werden die Drähte 4 hingegen nach der bekannten Methode zuerst gering bis etwa 500 kg/cm2 vorgespannt und die restliche Spannkraft von
10.000 bis 15.000 kglcm2 - die für die Herstellung von vorgespanntem Beton unbedingt anzuwenden ist-durch Verdrillen der Drähte allein bewirkt, so ist pro Längeneinheit ein Vielfaches an Verdrillungswindungen notwendig.
Durch die hiebei auftretenden grossen Torsionsbeanspruchungen verringert sich die Ausnützbarkeit der grossen
Zugfestigkeit des Armierungsstahles 4 gegenüber der sonst in diesem zu erreichenden Vorspann- k-aft.
Fig. 2 zeigt eine Einrichtung, die an jedem Ende der Spannbahn sowohl eine Stahlplatte 5 mit
Hohlschrauben 7 als auch eine Stahlplatte Ja mit Hülsen 9 aufweist, wobei die Schrauben und Hülsen gegeneinander versetzt sind. Diese
Ausführung eignet sich insbesondere zur An- wendung bei nahe aneinanderliegenden Armierun- gen 4, bei weichen die Schrauben 7, wenn sie nur an einem Ende der Spannbahn vorgesehen wären, zu geringen Abstand voneinander hätten.
Gemäss den Fig. 3-5 ist an der Druckplatte 1 eine Verankerungsplatte 11 durch in diese ein- greifende Zapfen 12 befestigt. Zweckmässig sind an der Druckplatte eine Reihe von Zapfen- löchern vorgesehen, so dass die Verankerungsplatte an ihr der Höhe nach verstellt werden kann.
Mit der Platte 11 ist durch Stützen 13 eine
Waagrechtführung 14 verbunden, an der eine
Schraubenmutter 15 verstellbar ist. Durch diese
Mutter reicht eine Schraubenspindel 16, an der ein Schuh 17 mit keilförmigem Hohlraum be- festigt ist, in dem die vorzuspannenden Drähte 4 mittels eines Keiles 18 festgeklemmt werden können. Die Führung 14 wird durch Ständer 19, an welchen sie der Höhe nach einstellbar ist, gestützt. Die Verankerungsplatte 11 weist kegel- förmige Kanäle 20 auf.
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Die Mutter 15 wird an der Führung 14 in eine solche Stellung gebracht, dass die Spindel 16 in der Achsrichtung eines der Kanäle 20 liegt.
Durch diesen Kanal werden die Drähte 4 durchgezogen und werden in dem Schuh 17 festgeklemmt. Hierauf erfolgt durch Drehen der Spindel 76 das Recken und Verdrillen der Drähte.
Wenn dieses beendet ist, werden die Drähte 4 in der Platte 11 durch einen Keil 10 gesichert und zwischen diesem und dem Schuh 17 durchgeschnitten oder durchgebrannt, worauf der Schuh samt der Spindel durch Verschieben der Mutter an der Führung 14 in den Bereich des nächsten Kanales 20 gebracht wird. Auch bei dieser Ausbildung der Vorrichtung können sich durch kleine Abstände der Armierungen keine
Schwierigkeiten ergeben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erzeugung von Vorspannung in Betonarmierungen durch Verdrillen zweier oder mehrerer Drähte, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahldrähte in genau gleichen Längen zwischen zwei Widerlagern schlaff, gegebenenfalls durchhängend befestigt werden, worauf durch entsprechende Bewegung von mindestens einer der beiden Drahtverankerungen die Drähte verdrillt und gleichzeitig durch Ausübung eines
Zuges gespannt (gereckt) werden, wobei zweck- mässig der grösste Teil der Vorspannung durch den Zug hervorgerufen wird.