Verfahren zur Herstellung von Rohren aus vorgespanntem Beton. Bei der Herstellung von Rohren aus vor- (,;e spanntem Beton, nämlich Beton, welchem eine innere 1)ruekvorspannung erteilt wird, ergeben sich erhebliche praktische Schwie rigkeiten. Zwar wird das Vorspannen in der Längsrichtung des Rohres leicht dadurch er halten, dass vorgespannter Draht in die Giess fort eingelegt wird, bevor der Beton um (len Draht herumgegossen wird.
Hingegen ist die viel wielltigere Umfangsvorspannung schwieriger zu erhalten. Die Einlage kann i:ämlich vor dem Giessen des Betons nicht vorgespannt werden.
Es muss daher ein hetonrohr zuerst gegossen und dann mit Draht unter starker Vorspannung umwunden t;-erden. Wenn aber um dieses Rohr zur Ab- cleel@ling der Umwicklung weiterer Beton gegossen wurde, so war dieser äussere Beton rohrteil nach dem Abbinden nicht vorge spannt, während der zuerst gegossene innere Rohrteil stark vorgespannt war und den vol- kn Zug des Drahtes aufnahm. Zufolge der beim Trocknen erfolgenden Grössenänderung traten im äussern Rohrteil häufig Risse auf.
Aus diesem Grunde sind Rohre mit starken Spa.nnungsuntersehieden zwischen äusserer und innerer Materialschicht zu technischen Zwecken ungeeignete Bauelemente.
Um vorgespannte Rohre mit einer gleich- m -en Spannungsverteilung zu erhalten, i ässigel ist schon vorgeschlagen worden, eine Vor spannung dadurch zu erhalten, dass ein rberdrucli von aussen auf das Rohr ausge- iibt wird während der Beton sich noch in halbplastischem oder halbfestem Zustande befindet.
Die vorliegende Erfindung betrifft hingegen ein Verfahren, bei welchem ein abgebundener Betonrohrteil mit vorgespann tem Draht umwickelt wird, worauf ein äusserer Rohrteil um den ersterwähnten Rohr teil herum gegossen wird, und besteht darin, da.ss während des Abbindens des äussern Rohr teils der innere umwickelte Rohrteil einem solchen Innenüberdruck unterworfen wird, dass nach dem Abbinden und nach Aufhören des Innenüberdruckes das Rohr eine sowohl über den innern als auch über den äussern Rohrteil gehende Spannungsverteilung auf weist.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele des Verfahrens gemäss der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. In dieser zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Innenüberdruckes in der Anwendung, Fig. 2 eine zugehörige Giessform im Grundriss und Aufriss, Fig. 3 eine Einlage an einem Betonrohr teil im Schnitt. und Fig. 4 eine Vorrichtung mit Druckkam mer im Schnitt.
Gemäss F,ig. 1 wird ein aus hochwertigem Beton hergestellter innerer Rohrteil 1 anbei den Enden durch Deckel 2 druckdicht abge schlossen. In der Achse des einen Deckels ist eine Leitung für die Zuführung von Druck wasser oder Druckgas vorgesehen. Dieser innere Rohrteil wird nun mit einer Umwick- lung aus Draht versehen, und zwar so, dass die Spannung im Draht während des Ruf- wickelns konstant bleibt und so hoch ge wählt wird, als es das Drahtmaterial zulässt. Bei Stahlsaitendraht können beispielsweise Spannungen bis zu 20 000 kg/cm\ verwen det werden.
Der Drahtdurchmesser und die Anzahl der Windungen pro Laufmeter. Rohr werden so bestimmt, dass in Umfangsrich tung eine hohe Druckspannung ö,_ von z. B. 150 kg/em2 im innern Rohrteil erhalten wird.
Der umwickelte Rohrteil. 1 wird dann in eine Giessform 3 gebracht, die zweckmässig so ausgebildet ist, dass sie, wenn sie einem Druck unterworfen wird, etwas nachgibt. Gemäss Fig. 2 wird diese Giessform von einem kreisrund gebogenen elastischen Stahlband 3 gebildet, dessen Enden einander überlappen.
Bevor dann gemäss Fig. 4 der äussere Rohrteil 5 rund um den innern Rohrteil 1 gegossen wird, wird derselbe einem Innen überdruck pi unterworfen. Dieser Druck wird in der Weise reguliert, dass die Span nung 8., im Beton angenähert Null wird.
Falls für den äussern Rohrteil ein stark schwindender Beton verwendet wird, wird der Druck pi so hoch gewählt, dass dl etwas negativ ist, d. h. der fragliche Rohrteil wird einem geringen Zug unterworfen, der dem jenigen entspricht, der nach dem Abbinden im äussern Rohrteil entsteht. Es ist selbst verständlich, dass dieser Zug kleiner sein muss als die Zugfestigkeit des verwendeten Betons. Der Innenüberdruck pi, der zweck mässig vermittels Wasser erzeugt wird, kann direkt auf den innern Rohrteil 1 zur Wir kung gebracht werden.
Es ist aber auch möglich, einen wasserdichten und eventuell elastischen .Sack 7 (F'ig. 1 und 4) vorzu sehen, der innerhalb des innern Rohrteils liegt und beim Füllen mit Druckwasser satt an die Innenwandung des innern Rohrteils anzuliegen kommt. Es wird dadurch verhin dert, dass Wasser in den innern Rohrteil ein dringt und eventuell noch nicht abgebundene Betonteile aus dem Rohrteil herausdrückt.
Der den äussern Rohrteil bildende Beton wird dann durch Einstopfen oder Vibrieren in die Form 3 gebracht und das Abbinden findet in natürlicher Weise statt, -wobei es nötigenfalls durch Erwärmen beschleunigt werden kann. Der Druck pi wird dabei kon stant gehalten. Wenn das Abbinden beendigt ist, wird der Überdruck im Innern des Roh res aufgehoben und das fertige Rohr unter liegt einer mittleren Spannung
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wobei s, und s2 die Dicke des, innern bzw. des äussern Rohrteils bedeuten.
Neben der nützlichen, in Umfangsrich tung wirkenden Druckspannung ist in jedem Betonrohr mit vorgespannter Einlage eine radiale Zugspannung im äussern Betonrohr teil vorhanden.
Diese radiale Spannung kann schliesslich so gross sein, dass der äussere Rohrteil vom innern umwickelten Rohrteil abgetrennt wird. Dies muss natürlich verhindert werden. Es ist festgestellt worden, dass diese Span nung in hohem Masse aufgehoben und die Adhäsion zwischen dem innern und dem äussern Rohrteil erhöht werden kann, wenn das Abbinden unter einem Aussenüberdruck p" vorgenommen wird. Da die in Fig. 1 an gedeutete Giessform elastisch ist, wird die frisch gegossene plastische Betonmasse ge gen den innern umwickelten Rohrteil ge drückt und dringt in die Poren diesez- Rohr teils ein.
Gleichzeitig wird die Verbindung zwischen der Drahteinlage und dem Beton in nicht unwesentlichem Masse verbessert. Dieser während des Abbindens angewandte Aussenüberdruck kann entweder dadurch er halten werden, dass direkt mit mechanischen Mitteln auf die elastische Giessform 3 ein gewirkt wird, oder dadurch, dass die ganze Form, nachdem das Giessen beendigt ist, in eine Druckkammer 6 (Fig. 4) eingebracht wird, in welcher der gewünschte Drueli:
herrscht. Zweckmässigerweise wird hierbei der Druck durch komprimierte Luft oder durch komprimiertes Gas erzeugt. Die Druck kammer kann künstlich beheizt werden, um das Abbinden zu beschleunigen. Bei diesem Verfahren muss natürlich der Innenüberdruck p; so weit erhöht werden, da.ss trotz dem Aussenüberdruck p" die oben beschriebenen Bedingungen für die Erreichung einer über leide Rohrteile gehenden Spannungsvertei lung erfüllt werden.
Eine andere wirksame 1Tassnahme zur Erbölung der radialen Adhäsion zwischen dein äussern und dem innern Rohrteil besteht darin, da.ss eine radial bindende Einlage fest in die Umwicklung eingeklemmt wird.
Beispielsweise kann gemäss Fig. 3 ein ge wellter Draht 4 in axialer Richtung des Roh res verlaufen, der mit dem Beton des äussern Rohrteils abbindet. Es ist auch möglich, in die Umwicklung kurze Drahtstücke einzu- fiigen, welche dann von derselben als Sta cheln abstehen. Wenn während des Abbin den" der oben beschriebene Aussenüberdruck p,, angewandt wird, kann sogar erreicht wer- den, dass die sonst prinzipiell unvermeidliche radiale Spannung praktisch eliminiert wird.
Das beschriebene Verfahren kann wieder holt angewandt werden, so dass ein Rohr mit ni(-'lireren konzentrischen Lagen von Einlage draht enüsteht. Bei einer solchen Ausbildung muss aber sorgfältig darauf geachtet werden, dass in jeder Verfahrensstufe der richtige Innenüberdruck pi angewandt wird, derart, @@ dass das fertige Rohr nach erfolgtem Abbin den und nach Aufhören des Innenüberdruk- l:.es eine über alle Rohrteile gehende Span- i:iuigsverteilung aufweist.
Process for the production of pipes from prestressed concrete. In the production of pipes from prestressed concrete, namely concrete, which is given an internal 1) back prestress, there are considerable practical difficulties. It is true that the pre-tensioning in the longitudinal direction of the pipe is easily maintained by inserting pre-tensioned wire into the pouring hole before the concrete is poured around the wire.
In contrast, the much more corrugated circumferential preload is more difficult to maintain. The insert cannot generally be prestressed before the concrete is poured.
A concrete pipe must therefore first be poured and then wound around with wire under strong tension; If, however, more concrete was poured around this pipe to remove the wrapping, this outer concrete pipe part was not pre-stressed after setting, while the inner pipe part cast first was strongly pre-stressed and absorbed the full tension of the wire. As a result of the change in size during drying, cracks often appeared in the outer pipe part.
For this reason, pipes with large differences in clearance between the outer and inner material layer are unsuitable components for technical purposes.
In order to obtain prestressed pipes with an even distribution of stress, it has already been proposed to obtain prestressing by exerting overpressure on the pipe from the outside while the concrete is still in a semi-plastic or semi-solid state is located.
The present invention, however, relates to a method in which a tied concrete pipe part is wrapped with pre-tensioned wire, whereupon an outer pipe part is poured around the first-mentioned pipe part, and consists in that while the outer pipe is being set, the inner part is wrapped around Pipe part is subjected to such an internal overpressure that after setting and after the internal overpressure has ceased, the pipe has a stress distribution over both the inner and the outer pipe part.
Embodiments of the method according to the invention are explained below with reference to the drawing. These show: FIG. 1 a device for generating an internal overpressure in use, FIG. 2 an associated casting mold in plan and elevation, FIG. 3 an insert on a concrete pipe, partly in section. and Fig. 4 shows a device with Druckkam mer in section.
According to F, ig. 1, an inner pipe part 1 made of high quality concrete is closed at the ends by cover 2 pressure-tight. In the axis of one cover a line for the supply of pressurized water or pressurized gas is provided. This inner tube part is now wrapped in wire, in such a way that the tension in the wire remains constant during the ring winding and is selected as high as the wire material allows. With steel string wire, for example, tensions of up to 20,000 kg / cm \ can be used.
The wire diameter and the number of turns per linear meter. Pipe are determined so that in the circumferential direction a high compressive stress ö, _ of z. B. 150 kg / em2 is obtained in the inner pipe part.
The wrapped pipe part. 1 is then placed in a mold 3, which is expediently designed so that it yields slightly when it is subjected to pressure. According to FIG. 2, this mold is formed by a circularly curved elastic steel band 3, the ends of which overlap one another.
Before the outer pipe part 5 is then cast around the inner pipe part 1 according to FIG. 4, it is subjected to an internal overpressure pi. This pressure is regulated in such a way that the tension 8., in the concrete is approximately zero.
If a strongly shrinking concrete is used for the outer pipe part, the pressure pi is chosen so high that dl is somewhat negative, i.e. H. the pipe part in question is subjected to a slight pull, which corresponds to the one that arises in the outer pipe part after setting. It goes without saying that this tension must be less than the tensile strength of the concrete used. The internal overpressure pi, which is expediently generated by means of water, can be brought into effect directly on the inner pipe part 1.
But it is also possible to provide a watertight and possibly elastic .Sack 7 (Figs. 1 and 4), which lies within the inner pipe part and when it is filled with pressurized water comes to lie snugly against the inner wall of the inner pipe part. This prevents water from penetrating the inner pipe part and possibly not yet set concrete parts from the pipe part.
The concrete forming the outer pipe part is then brought into the mold 3 by potting or vibrating and the setting takes place naturally, although it can be accelerated by heating if necessary. The pressure pi is kept constant. When the setting is complete, the overpressure inside the pipe is released and the finished pipe is subject to medium tension
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where s, and s2 mean the thickness of the inner and outer pipe part.
In addition to the useful compressive stress acting in the circumferential direction, there is a radial tensile stress in the outer part of the concrete pipe in every concrete pipe with a prestressed insert.
This radial tension can ultimately be so great that the outer pipe part is separated from the inside wrapped pipe part. Of course, this must be prevented. It has been found that this tension can be relieved to a large extent and the adhesion between the inner and outer pipe part can be increased if the setting is carried out under an external overpressure p ". Since the casting mold indicated in FIG. 1 is elastic, the freshly poured plastic concrete mass is pressed against the inside wrapped pipe part and partially penetrates the pores of this pipe.
At the same time, the connection between the wire insert and the concrete is improved to a not insignificant extent. This external overpressure applied during the setting can either be maintained by acting directly on the elastic casting mold 3 with mechanical means, or by placing the entire mold in a pressure chamber 6 after the casting has ended (Fig. 4) is introduced in which the desired Drueli:
prevails. In this case, the pressure is expediently generated by compressed air or by compressed gas. The pressure chamber can be artificially heated to accelerate the setting process. With this method, of course, the internal overpressure p; be increased so far that, despite the external overpressure p ″, the above-described conditions for achieving a stress distribution over poor pipe parts are met.
Another effective measure for oiling the radial adhesion between the outer and inner tube part consists in that a radially binding insert is firmly clamped into the wrapping.
For example, according to FIG. 3, a ge corrugated wire 4 can run in the axial direction of the pipe res, which sets with the concrete of the outer pipe part. It is also possible to insert short pieces of wire into the wrapping, which then protrude from it as spikes. If "the external overpressure p" described above is applied during the setting, it can even be achieved that the radial stress, which is otherwise inevitable in principle, is practically eliminated.
The method described can be used repeatedly so that a tube with ni (- 'lireren concentric layers of inlay wire is created. With such a design, however, care must be taken to ensure that the correct internal overpressure pi is applied in each process step, such that @@ that the finished pipe, after binding and after the internal overpressure has ceased, has a span distribution over all pipe parts.