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Verfahren zur Herstellung von Bögen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Bögen in aufeinanderfolgenden Ringen, wobei der jeweils folgende Ring auf dem vorhergehenden fertiggestellten Ring aufgebaut wird. Unter dem Ausdruck "Bögen" sind hiebei auch Gewölbe oder andere selbsttragende Konstruktionen beliebiger Art zu verstehen. Bei einer solchen Bauweise wird ein Ring, dessen Stärke nur einem Bruchteil der des Bogens entspricht, auf einem Lehrgerüst aufgebaut, worauf dann dieser Ring nach seiner Fertigstellung als tragendes Lehrgerüst für den Aufbau der folgenden Ringe dient. Ein solches Verfahren hat den Vorteil, dass die Stärke des Lehrgerüstes nur entsprechend dem Gewicht des ersten Ringes bemessen werden muss, da ja der folgende Ring bei seinem Aufbau von dem ersten fertiggestellten Ring getragen wird.
Die bekannten Verfahren dieser Art haben nun aber den Nachteil, dass der erste Ring durch die Last des folgenden Ringes Spannungen erhält, während der folgende Ring zunächst spannungsfrei ist. Bringt man nun einen weiteren Ring auf diesen zweiten Ring auf, so erhalten abermals die bereits fertiggestellten Ringe Spannungen durch die Last dieses weiteren Ringes usf. Die Spannungen im fertigen Bogen sind somit nicht über den ganzen Querschnitt gleichmässig verteilt, wie dies bei Bögen der Fall ist, die in einem Zug hergestellt werden, sondern der erste Ring weist auf Grund der oben erwähnten Beanspruchungen beim Aufbau die grössten Spannungen auf, während der letzte aufgebrachte Ring überhaupt keine Spannungen ausser denjenigen Spannungen aufweist, welche von einer Nutzlast herrühren. In den dazwischenliegenden Ringen nehmen die Spannungen nach oben zu ab.
Diese ungleichmässige Spannungsverteilung in den verschiedenen Ringen hat nun zur Folge, dass der gesamte Bogen stärker gehalten werden muss, als ein Bogen, der in einem Zug hergestellt wurde, da ja sonst im ersten Ring die zulässigen Spannungen überschritten werden würden. Dies hat einen Mehrbedarf an Baustoff zur Folge, der so erheblich ist, dass die Ersparnisse, welche bei der Herstellung des Lehrgerüstes erzielt werden können, zum Grossteil wieder ausgeglichen werden. Auch
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alle Teile in ungefähr gleichem Ausmass beansprucht sind, so dass der Querschnitt aller Teile voll für die Belastung ausgenützt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Vorteile der Bauweise von Bögen in aufeinanderfolgenden Ringen auszunützen, ohne die Nachteile dieser Bauweise in Kauf zu nehmen.
Es ist ermöglicht, diese Bauweise nun auch für Konstruktionen mit grosser Spannweite, beispielsweise für weitgespannte Brücken, anzuwenden, wobei jedoch auch hohe Querschnitte anderer Art und beispielsweise Gewölbe jeder Art in der erfindunggemässen Weise hergestellt werden können. Ein besonderer Vorteil der Bauweise von Bögen in aufeinanderfolgenden Ringen besteht darin, dass durch den ersten Ring eine Windscheibe geschaffen wird, die nur eine kleine seitliche Windangriffsfläche hat, während bei der Herstellung des Bogens in einem Zuge die volle Bogenstärke eingeschalt und vom Wind getroffen wird, wobei nur das Lehrgerüst zur Aufnahme dieser Windlasten vorhanden ist.
Bei Bögen mit grossen Spannweiten von beispielsweise etwa 300 m, wird der Windangriff so gross, dass mit der üblichen Bauweise die Bauausführung überhaupt nicht gelingt, und gerade die Herstellung von solchen Bögen mit grossen Spannweiten wird nun durch das erfindunggemässe Verfahren in aufeinanderfolgenden Ringen ermöglicht.
Bei einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird zweckmässig so vorgegangen, dass die Öffnungsstelle des Ringes am Scheitel vorgesehen wird, von wo aus die Vorspannung der beiden Ringteile erfolgt. Auf diese Weise können am einfachsten die Spannkräfte in den Ringquerschnitt eingeleitet werden. Insbesondere bei kleinem Ringquerschnitt erscheint es zweckmässig, die Vorspannung durch Zugelemente, wie Spannkabel oder Spannstäbe, welche an dem Ring oder an den Ringteilen längsbeweglich und gegen seitliche Verschiebung gesichert geführt sind, zu bewirken, da bei einer solchen Vorspannung mit Zugelementen ein Ausknicken nicht in Betracht kommt. Die Zugelemente können hiebei in ähnlicher Weise wie es bei vorgespannten Bauteilen bekannt ist, in Rillen oder Schlitzen des Ringes oder der Ringteile geführt sein.
Es kann aber auch die Vorspannung des Ringes bzw. der Ringteile durch Aufspreizen der Öffnungsstelle, beispielsweise durch Keile, Pressen usf. erfolgen. Sobald eine Vorspannung erfolgt ist, wird die Öffnungsstelle geschlossen und es werden dann die Spannglieder, also beispielsweise die Zugelemente oder die die Öffnungstelle aufspreizenden Glieder entfernt und können für die Vorspannung der nächsten Ringe oder Ringteile wieder verwendet werden.
Gemäss der Erfindung kann der folgende
Ring auf dem vorhergehend fertiggestellten Ring auch in einzelnen Teilringen von kleinerer Breite und kleinerem Querschnitt als der vorhergehend fertiggestellte Ring aufgebaut werden. Jeder dieser Teilringe kann dann entsprechend vorgespannt, geschlossen entspannt und mit dem vorhergehend fertiggestellten Ring bzw. den vorhergehend fertiggestellten Teilringen in Verbund gebracht werden. Es hat sich als zweckmässig herausgestellt, auf dem vorher fertiggestellten Ring einen Teilring von kleinerer Breite in der Mitte aufzubauen.
Nach Verspannen, Schliessen, Entspannen und Verbinden dieses mittleren Teilringes mit dem vorhergehend fertiggestellten Ring werden dann symmetrisch zu beiden Seiten dieses mittleren Teilringes weitere Teilringe aufgebracht, welche dann nach ihrer Fertigstellung mit dem mittleren Teilring und dem vorhergehend fertiggestellten Ring in Verbund gebracht werden. Dies hat den Vorteil, dass einerseits der Querschnitt der Teilringe leichter vorgespannt werden kann und dass anderseits auch bei geringer Distanz zwischen diesen Teilringen und dem vorhergehend fertiggestellten Ring der Verbund gut hergestellt werden kann.
Der mittlere Teilring ist von beiden Seiten zugänglich, während die symmetrisch zu diesem angeordneten Teilringe nur von einer Seite zugänglich sind und es kann daher unter den gleichen Arbeitsbedingungen der von beiden Seiten zugängliche mittlere Teilring mit dem vorhergehend fertiggestellten Ring in Verbund gebracht werden, wie die nur von einer Seite zugänglichen, dafür aber schmäleren symmetrisch angeordneten Teilringe.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch erläutert.
Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Bogens im
Schnitt nach Linie I-I der Fig. 2. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. l in einem Arbeitsstadium, während Fig. 3 einen Querschnitt gleichfalls nach Linie II-II der Fig. l im darauffolgenden Arbeitsstadium zeigt.
Fig. 4,5 und 6 zeigen eine andere Ausführungsform eines Bogens, wobei Fig. 4 einen Längsschnitt nach Linie IV-IV der Fig. 5, Fig. 5 einen Querschnitt nach Linie V-V der Fig. 4 in einem Arbeitsstadium und Fig. 6 einen Quer- schnitt gleichfalls nach Linie V-V im darauf- folgenden Arbeitsstadium darstellt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1-3 werden vorerst die beiden Widerlager 1 des
Bogens bzw. der Brücke hergestellt. Auf diesen
Widerlagern wird nun unter Vermittlung eines nicht dargestellten Lehrgerüstes der erste Ring 2 aufgebaut. Nach Fertigstellung dieses Ringes 2 werden unter Zwischenschaltung von Walzen 3
Fertigelemente 4 zum Aufbau eines Teilringes aufgelegt. Die Fugen 5 zwischen diesen Fertig- elementen 4 werden hierauf ausgefüllt, wobei in der Mitte eine Öffnungs stelle 21 verbleibt, so dass der Teilring in zwei Ringteile 6 und 7 zerfällt. Die Fertigelemente 4 weisen nun
Rillen oder Schlitze 8 auf, in welche Spann- kabel 9 eingelegt werden.
Die beiden Spann- köpfe sind mit 10 und 11 bezeichnet, wobei die Spannköpfe 10 sich an den Widerlagern 1
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und die Spannköpfe 11 sich an der Öffnungstelle 21 befinden. Von der Öffnungsstelle 21 aus erfolgt nun die Vorspannung in solcher Weise, dass die beiden Teilringteile 6 und 7 praktisch selbsttragend werden. Hierauf wird dann der Öffnungsspalt 21 mit schnellabbindendem Mörtel, Beton od. dgl. verschlossen. Sobald die Verfestigung der Öffnungsstelle 21 erfolgt ist, werden die Spannkabel 9 entspannt und entfernt. Nach dem Entspannen werden die Rollen 3 herausgenommen und der Teilring 6, 7 wird durch in den Spalt 12 eingebrachten Mörtel oder Zement 13 mit dem Ring 2 in Verbund gebracht. Zum Zwecke der Verbesserung dieses Verbundes können in an sich bekannter Weise Bügel vorgesehen sein und es können auch die Ringe bzw.
Teilringe gespannt sein, was jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Nach Fertigstellung des Teilringes 6, 7 werden nun in analoger Weise weitere Teilringe 14 symmetrisch zum mittleren Teilring 6, 7. auf dem Ring 2 aufgebaut, wie Fig. 3 zeigt. In gleicher Weise erfolgt dann die Verspannung und Verschliessung dieser weiteren Teilringe 14, wobei die gleichen Spannkabel 9, welche aus dem mittleren Teilring 6, 7 ausgebaut wurden, verwendet werden können. Diese Teilringe 14 werden hierauf mit dem Ring 2 und dem Teilring 6, 7 in Verbund gebracht und es können dann noch weitere Teilringe zu beiden Seiten der Teilringe 14 aufgebaut werden. Auf diesen Teilringen 6, 7, 14 usf. kann dann, sobald der vollständige Ring hergestellt ist, ein weiterer Ring in analoger Weise aufgebaut werden, was jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Die Rillen oder Schlitze 8 können sofort nach Fertigstellung der Ringe bzw. Teilringe mit Zement od. dgl. verschlossen werden oder sie können auch zur Herstellung eines besseren Verbundes mit dem folgenden Ring ausgenützt werden.
Der Aufbau des aus den Teilringen 6, 7, 14 usf. bestehenden Ringes aus Fertigelementen 4 bietet den Vorteil, dass ein schnelleres Arbeiten er- möglicht wird als bei Aufbau dieses Ringes bzw. der Teilringe aus Beton. In die Fugen 5 können auch Distanzelemente eingebracht werden, um eine Vorspannung zu ermöglichen, bevor der Mörtel in diesen Fugen erhärtet ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4,5 und 6 wird wieder in analoger Weise unter Vermittlung eines Lehrgerüstes der erste Ring 2 auf den
Brückenwiderlagern 1 aufgebaut. Auf diesen
Ring wird nun ein Gerüst 16 aufgebaut, auf welchem der folgende Ring in zwei Ringteilen 17,
18 aufgebaut wird. Zwischen den beiden Ring- teilen 17 und 18 verbleibt wieder eine Öffnung- stelle 21 im Scheitel, von welcher ausgehend die beiden Ringteile unter Vermittlung von nicht dargestellten'Spannkabeln vorgespannt wer- den. Hierauf wird wieder die Öffnungsstelle 21 verschlossen und es werden die beiden Ring- teile 17, 18 entspannt, worauf dann das zwischen- geschaltete Gerüst 16 entfernt wird.
Der nunmehr verbleibende wesentlich grössere Spalt 19 wird durch seitliche Stege 10 abgeschlossen, die gegebenenfalls, beispielsweise mit Spannkabeln, gespannt werden können, um ihrerseits tragend geschlossen zu werden. Der Verbund zwischen dem Ring 2 und dem Ring 17, 18 wird bei dieser Ausführungsform über die Stege 20 hergestellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Bögen in aufeinanderfolgenden Ringen, wobei der jeweils folgende Ring auf dem vorhergehend fertiggestellten Ring aufgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, dass der folgende Ring vor Herstellung eines Verbundes mit dem vorhergehend fertiggestellten Ring vorgespannt wird.
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Method of making arches
The invention relates to a method for producing arches in successive rings, the respective following ring being built up on the preceding completed ring. The term "arches" also includes vaults or other self-supporting structures of any kind. With such a construction, a ring, the thickness of which corresponds to only a fraction of that of the arch, is built on a falsework, whereupon this ring, after its completion, serves as a supporting falsework for the construction of the following rings. Such a method has the advantage that the strength of the falsework only has to be dimensioned according to the weight of the first ring, since the following ring is supported by the first completed ring when it is being built.
The known methods of this type now have the disadvantage that the first ring receives stresses from the load of the following ring, while the following ring is initially stress-free. If you now put another ring on this second ring, the already completed rings will again receive stresses from the load of this further ring, etc. The stresses in the finished arch are therefore not evenly distributed over the entire cross-section, as is the case with arches , which are produced in one go, but the first ring has the greatest stresses due to the above-mentioned stresses during construction, while the last applied ring has no stresses at all apart from those stresses which come from a payload. In the rings in between, the tensions decrease upwards.
This uneven distribution of tension in the various rings means that the entire arch must be held stronger than an arch that was produced in one go, since otherwise the permissible tension would be exceeded in the first ring. This results in an increased need for building material, which is so significant that the savings that can be achieved in the manufacture of the falsework are largely offset again. Also
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all parts are stressed to approximately the same extent, so that the cross-section of all parts can be fully utilized for the load. In this way it is possible to take advantage of the construction of arcs in successive rings without having to accept the disadvantages of this construction.
It is now possible to use this construction method for constructions with a large span, for example for wide-span bridges, but also high cross-sections of other types and for example vaults of any type can be produced in the manner according to the invention. A particular advantage of the construction of arches in successive rings is that the first ring creates a windshield that has only a small lateral area exposed to wind, while the full arch thickness is formed in one go and hit by the wind when the arch is being made. only the falsework is available to absorb these wind loads.
In the case of arches with large spans of, for example, about 300 m, the wind attack is so great that the construction does not succeed at all with the usual construction method, and the production of such arches with large spans is now made possible by the method according to the invention in successive rings.
In a practical embodiment of the method according to the invention, the procedure is expediently such that the opening point of the ring is provided at the apex, from where the pretensioning of the two ring parts takes place. This is the easiest way to introduce the clamping forces into the ring cross-section. Particularly in the case of a small ring cross-section, it appears expedient to effect the pretensioning by tension elements such as tensioning cables or tension rods, which are guided on the ring or on the ring parts so that they can move longitudinally and are secured against lateral displacement, since buckling is not an option with such pretensioning with tension elements comes. The tension elements can be guided in grooves or slots in the ring or the ring parts in a manner similar to that known for prestressed components.
However, the ring or the ring parts can also be pretensioned by spreading the opening point, for example by wedges, pressing, etc. As soon as a preload has taken place, the opening point is closed and the tensioning elements, for example the tension elements or the members that spread the opening point, are then removed and can be used again for pretensioning the next rings or ring parts.
According to the invention, the following can
Ring can also be built up on the previously completed ring in individual partial rings of smaller width and smaller cross section than the previously completed ring. Each of these partial rings can then be appropriately pretensioned, closed, relaxed and brought into connection with the previously completed ring or the previously completed partial rings. It has proven to be useful to build a partial ring of smaller width in the middle on the previously completed ring.
After tensioning, closing, relaxing and connecting this middle partial ring to the previously completed ring, further partial rings are then symmetrically applied to both sides of this middle partial ring, which are then brought into connection with the middle partial ring and the previously completed ring after their completion. This has the advantage that, on the one hand, the cross-section of the partial rings can be pretensioned more easily and, on the other hand, the bond can be produced well even with a small distance between these partial rings and the previously completed ring.
The middle partial ring is accessible from both sides, while the partial rings arranged symmetrically to this are only accessible from one side and, under the same working conditions, the middle partial ring accessible from both sides can be combined with the previously completed ring, as only Accessible from one side, but narrower, symmetrically arranged partial rings.
In the drawing, the invention is explained schematically on the basis of exemplary embodiments.
Fig. 1 shows the structure of an arch in
Section along line I-I of FIG. 2. FIG. 2 shows a cross section along line II-II of FIG. 1 in a working stage, while FIG. 3 shows a cross-section likewise along line II-II of FIG. 1 in the subsequent working stage.
4, 5 and 6 show another embodiment of an arch, FIG. 4 showing a longitudinal section along line IV-IV of FIG. 5, FIG. 5 showing a cross section along line VV of FIG. 4 in a working stage and FIG Also shows the cross-section according to line VV in the subsequent work stage.
In the embodiment of FIGS. 1-3, the two abutments 1 of the
Arch or bridge made. On this
The first ring 2 is now built up with the help of a falsework (not shown). After completion of this ring 2 with the interposition of rollers 3
Prefabricated elements 4 placed to build a partial ring. The joints 5 between these prefabricated elements 4 are then filled, with an opening 21 remaining in the middle, so that the partial ring breaks up into two ring parts 6 and 7. The prefabricated elements 4 now have
Grooves or slots 8 into which tension cables 9 are inserted.
The two clamping heads are labeled 10 and 11, the clamping heads 10 being on the abutments 1
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and the clamping heads 11 are located at the opening point 21. From the opening point 21, the pre-tensioning takes place in such a way that the two partial ring parts 6 and 7 become practically self-supporting. The opening gap 21 is then closed with quick-setting mortar, concrete or the like. As soon as the opening point 21 has solidified, the tensioning cables 9 are relaxed and removed. After releasing the tension, the rollers 3 are removed and the partial ring 6, 7 is bonded to the ring 2 by means of mortar or cement 13 introduced into the gap 12. For the purpose of improving this bond, brackets can be provided in a manner known per se and the rings or
Part rings be tensioned, but this is not shown in the drawing. After completion of the partial ring 6, 7, further partial rings 14 are now built up on the ring 2 in an analogous manner symmetrically to the central partial ring 6, 7, as FIG. 3 shows. The tensioning and closing of these further partial rings 14 then takes place in the same way, it being possible to use the same tensioning cables 9 that were removed from the middle partial ring 6, 7. These partial rings 14 are then combined with the ring 2 and the partial ring 6, 7 and further partial rings can then be built up on both sides of the partial rings 14. On these partial rings 6, 7, 14 etc., as soon as the complete ring has been produced, a further ring can be built up in an analogous manner, but this is not shown in the drawing.
The grooves or slots 8 can be closed with cement or the like immediately after the rings or partial rings have been completed, or they can also be used to create a better bond with the following ring.
The construction of the ring of prefabricated elements 4 consisting of the partial rings 6, 7, 14 and so on offers the advantage that faster work is made possible than when this ring or the partial rings are made of concrete. Spacer elements can also be introduced into the joints 5 in order to enable pre-tensioning before the mortar has hardened in these joints.
In the embodiment according to FIGS. 4, 5 and 6, the first ring 2 is again in an analogous manner with the mediation of a falsework
Bridge abutments 1 built. On this
Ring, a framework 16 is now built on which the following ring in two ring parts 17,
18 is built. Between the two ring parts 17 and 18 there again remains an opening 21 in the apex, starting from which the two ring parts are pretensioned by means of tensioning cables (not shown). The opening point 21 is then closed again and the two ring parts 17, 18 are relaxed, whereupon the interposed framework 16 is removed.
The now remaining, much larger gap 19 is closed off by lateral webs 10 which, if necessary, can be tensioned, for example with tensioning cables, in order to be closed in a load-bearing manner. In this embodiment, the bond between the ring 2 and the ring 17, 18 is established via the webs 20.
PATENT CLAIMS:
1. A method for producing arches in successive rings, the following ring being built up on the previously completed ring, characterized in that the following ring is pretensioned prior to making a composite with the previously completed ring.