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Rüttelvorrichtung zur Herstellung vorgefertigter Träger, Maste,
Schalen od. dgl. aus hochwertigem Beton
Die Erfindung betrifft eine Rüttelvorrichtung zur Herstellung von vorgefertigten Trägem, Masten,
Schalen od. dgl. aus hochwertigem Beton, bei der die Schalung für den Betonkörper schwingungssteif aus- geführt oder mit einem schwingungsversteifenden Körper, z. B. Rahmen oder Rost, verbunden ist.
Es ist bekannt, dass bei hochwertigen Betonkörpern mit zum Betonieren infolge der Massierung der Be- wehrungen ungünstigen Querschnitten und grossen Längen schwer eine gleichmässige Dichte des einge- brachten Betons zu erzielen ist, umso mehr als der erdfeuchte klebrige Beton durch seine geringe Ver- füllbarkeit zur Brückenbildung, insbesondere oberhalb der Stahlarmierung ". der der Hüllrohre. der Spannstähle neigt, die zur Entstehung von Hohlräumen, den sogenannten Nesten, führt. Für eine hohe Bruch- festigkeit, wie sie Träger od. dgl. aufweisen müssen, ist aber eine gleichmässige Dichte an allen Stellen des Betonkörpers erforderlich.
Zur Verdichtung des in eine Schalung eingebrachten Betons. ist es bekannt, hochfrequente Aussenrüttler zu verwenden, die sich aber besonders bei hohen und langen Betonkörpern nicht bewähren. Aussenrüttler müssen mit Rücksicht auf ihren beschränkten Schwingungsbereich an zahlreichen Stellen der Schalung sozusagen nahezu punktweise eingesetzt werden, da ausserhalb ihres Schwingungsbereiches freie Knoten entstehen, die an diesen Stellen eine Entmischung des Betons zur Folge haben. Tauchrüttler mit verschiedenen Frequenzen bewähren sich wohl besser als Aussenrüttler, da sie unmittelbar auf die Betonmasse einwirken, wobei die kleinere Frequenz die grösseren Teile und die grössere Frequenz die kleineren Teile der Füllung beeinflusst.
Doch bewirken die Tauchrüttler nur richtungsmässig unkontrollierbare Schwingungen, so dass ihre Wirkungsweise unzulänglich bzw. unverlässlich-ist. Dazu kommt noch, dass die Tauchrüttler entsprechenden Platz benötigen, der vielfach, z. B. zufolge von Armierungen oder bei schlanken Betonkörpern, nicht vorhanden ist, so dass in solchen Fällen durch Stochern mit Stangen in völlig unzulänglicher Weise das Auslangen gefunden werden muss. Abgesehen davon ist die Handhabung und Betätigung der Tauchrüttler und Aussenrüttler und damit deren Wirkungsweise vom Bedienungspersonal abhängig.
Die Erfindung, welche die Herstellung von gleichmässig dichten Betonkörpern zum Ziele hat, also insbesondere die Verhinderung der Nesterbildung anstrebt, besteht im Wesen darin, dass an die schwingungssteife Schalung oder den schwingungsversteifenden Körper derselben mindestens ein niederfrequenter Schwinger, der überwiegend lotrecht gerichtete Erregerimpulse erzeugt, und mehrere verteilt angeordnete hochfrequente Unwuchtschwinger vorgesehen sind. Die auf die Schalung bzw. den Rost od. dgl. aufgedrückten nieder-bzw. hochfrequenten Schwingungen liegen in der Grössenordnung von 5 bis 20 Hz bzw.
100 bis 270 Hz. Gegenüber den bekannten Tauchschwingem, deren Schwingungen richtungsmässig unkontrollierbar sind, wird durch den niederfrequenten Schwinger, dessen Schwingungen lotrecht verlaufen, das bessere Verfüllen, also das Setzen des Betons, in der Schalung erreicht. Es werden zu diesem Zweck vorzugsweise Schwinger mit verstellbaren gegenläufigen Unwuchten, die überwiegend lotrecht gerichtete Erregerimpulse erzeugen, verwendet. Die Verbesserung der Verfüllung kommt dadurch zustande, dass bei der Aufwärtsbewegung der Schalung die Trägheit des aufwärtsbewegten Betons entgegenwirkt, die sich zu der gleichgerichteten Schwerkraft addiert. Damit wird aber auch die Geschwindigkeit, mit welcher sich der Beton nach unten bewegt und die Schalung ausfüllt, erhöht.
Durch die höherfrequenten Schwingungen wird die innere Reibung des Betons herabgesetzt und damit dessen Verfüllbarkeit erhöht.
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Durch das gleichzeitige Einwirken beider Schwingungen auf die Schalung kommen deren vorteilhafte
Wirkungen auf den Beton gemeinsam zur Geltung : Nester und Stellen mitEntmischungserscheinungen, wel- che durch Hochfrequenzschwingungen entstehen können, werden durch die Niederfrequenzschwingungen überbrückt und aufgefüllt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass zur Handhabung der erfindungsgemässen
Rüttelvorrichtung kein geschultes Personal benötigt wird und die Wirkungsweise der erfindungsgemässen
Vorrichtung vom Personal nicht beeinflussbar ist.
Bei Niederfrequenzschwingem, die nicht in der Eigenfrequenz der Schalung bzw. des Rostes od. dgl. schwingen, nehmen die Schwingungen mit der Entfernung von der Erregerstelle ab. Um diesen Nachteil zu beheben, müssen mehrere Schwinger vorgesehen sein, damit die Schwingungen in gleicher Stärke über die-ganze Schalungslänge wirksam werden. Man kann auch mit einem Schwinger auskommen, wenndie- ser mit der Eigenfrequenz der Schalung bzw. Schalung einschliesslich Rost od. dgl. erregt wird ; ein solcher
Schwinger kann an beliebiger Stelle der Schalung vorgesehen sein, wird aber zweckmässig nahe einem
Schalungsende angeordnet, damit der Füllvorgang dadurch nicht gestört wird. Die durch die Gestalt, die
Länge und das Material der Schalung und gegebenenfalls des Rostes od. dgl. bestimmte Eigenfrequenz muss in diesem Falle berechnet werden.
Bei komplizierten, mehrfach starr abgestützten Schalungen, wie z. B. von langen 1-Trägern, ist die elastische Durchbiegung kaum erfassbar und die Berechnung der Eigenfre- quenz einer solchen Schalung schwierig. Zur Behebung dieser Schwierigkeit wird gemäss der Erfindung die schwingungssteife Schalung oder der schwingungsversteifende Körper derselben auf zweckmässig in glei- chen Abständen angeordneten elastischen Mitteln, wie Federn oder Gummiplatten, gelagert. Wenn die
Schalung bzw. der Rost od. dgl. in kleinen Abständen abgestützt ist, kann das Eigengewicht der Schalung als Punktmasse betrachtet und die Eigenfrequenz, die sich aus der Masse der Schalung bzw. einschliesslich des Rostes im Zusammenwirken mit der Elastizität der elastischen Mitteln ergibt, berechnet werden.
Durch entsprechende Dicke und Härte der Gummiplatten ist die Eigenfrequenz der Schalung bzw. einschliesslich des Rostes in Verbindung mit den Gummiplatten beeinflussbar. Um die infolge des eingebrachten Materials entstehende Senkung der Schalung bzw. des Rostes, die eine Verkleinerung der Eigenschwingungen bedingt, in einem erträglichen Masse zu halten, werden erfindungsgemäss elastische Mittel, insbesondere Gummiplatten, mit aufwärtsgekrümmter Federkennlinie verwendet. Sie können stufenförmig abgesetzt oder keilförmig ausgebildet sein. In beiden Fällen werden durch das während der Füllung zunehmendeBetongewicht die Auflageflächen der Gummiplatten vergrössert, wodurch auch bei steigendem Gewicht eine Verminderung der Senkungszunahme erreicht wird, die sich so auswirkt. als ob sich die Federkonstante der Gummiplatten vergrössern würde.
Bei sehr langen Trägern mit grossen Querschnitten ist es möglich, dass trotz der elastischen Abstützung die Eigenfrequenz zu klein wird. Durch das Einfüllen der Betonmasse ändert sich das Gewicht vom Leergewicht der Schalung bis zum Gewicht der gefüllten Schalung, das istvon zirka 5 bis 70 t, wodurch sich auch die Eigenfrequenz des schwingenden Systems (Träger und Gummiunterlage) ändert. Um die Schwingungszahl trotzdem gleich gross zu halten, d. h. das Schwingen in Resonanz bei jeder Masse zu erhalten, ist gemäss der Erfindung die Drehzahl des niederfrequenten Schwingers in an sich bekannter Weise regelbar und erfolgt zweckmässig stufenlos. Das Regeln der Drehzahl erfolgt vorzugsweise mit der bekannten Leonardschaltung.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Fig. 1 zeigt die Schalung mit einem Niederfrequenz- und mehreren Hochfrequenzschwingern in Ansicht, Fig. 2 im Schnitt nach der Linie li-li der Fig. 1, und Fig. 3 und 4 zeigen Einzelheiten mit abgeändertenAusführungsformen von Gummiplatten.
Die Schalung 1 für einen I-Träger, der z. B. eine Länge von 30 m, eine Höhe von l, 9 m und eine Stegbreite von 0, 2 m aufweist, ruht auf einem schwingungssteifen Rost, der aus Längsträgern 8 und mit diesen fest verbundenen, in gleichmässigen Abständen von etwa 2 m verteilten Querträgern 2 gebildet ist.
Die Querträger, die mit den Längsträgern auch in einer Ebene liegen können, sind unter Zwischenschaltung von Gummiplatten 3 auf Fundamentklötzen 4 abgestützt. Die z. B. aus Blech bestehende Schalung ist an jedem Querträger mittels Verspannungen 5, etwa Schraubbolzen, befestigt.
Nahe dem einen Trägerende ist ein für die Erzeugung der niederfrequenten Schwingungen vorgesehener Schwinger 6 an den Längsträgern durch Schraubbolzen 7 verankert. Der Schwinger ist vorzugsweise als Zweimassenschwinger mit gegenläufigen Unwuchten ausgebildet, die zweckmässig verstellbar sind und vorzugsweise überwiegend lotrecht gerichtete Erregerimpulse erzeugen. Sein Motor kann nach der Leonardschaltung geschaltet sein, damit seine Drehzahl weitgehend stufenlos regelbar ist.
Zu beiden Seiten der Schalung sind auf den Querträgern 2 des Rostes Hochfrequenzschwinger 9 mit einfachen Unwuchten befestigt. Sie sind über die Länge der Schalung gleichmässig verteilt, z. B. auf je-
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dem zweiten Querträger befestigt. Zusätzlich können auch ortsbewegliche Hochfrequenzschwinger Verwendung finden, die während der Füllung entlang der Schalung bewegt werden.
Nach Fig. 3 ist eine abgestufte Gummiplatte 10 und nach Fig. 4 eine keilförmige Gummiplatte 11 zwischen den Querträgem 2 und den Fundamentklötzen 4 eingesetzt.
PATENTANSPRÜCHE :
EMI3.1
Beton, bei der die Schalung für den Betonkörper schwingungssteif ausgeführt oder mit einem schwingungsversteifenden Körper, z. B. Rahmen oder Rost, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass an die schwingungssteife Schalung oder den schwingungsversteifenden Körper derselben mindestens ein niederfrequenter Schwinger, der überwiegend lotrecht gerichtete Erregerimpulse erzeugt, und mehrere verteilt angeordnete hochfrequente Unwuchtschwinger vorgesehen sind.