Verfahren Herstellung vorgespannter Betonhohlkörper, insbesondere Betonrohre Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung vorgespannter Betonhohl körper, insbesondere Betonrohre.
Zur Herstellung von Betonhohlkörpern, z. B. von Rohren oder Zylinderringen, sind folgende drei Ver fahren bekannt 1. Umschnüren des Hohlkörpers mit Stahldraht durch Aufwickeln des unter Spannung stehenden Drahtes. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, dass es nur auf kleinere, gut transportierbare Hohlkörper angewendet werden kann. Zudem muss auf dem Draht nach erfolgter Umwicklung eine Schutzschicht, z. B. aus Mörtel, angebracht werden, die nicht vorgespannt ist.
Besonders bei aus Mörtel hergestellter Schutzschicht neigt diese leicht zu Rissbildung und Ablösung vom eigent lichen Hohlkörper ; 2. Einlegen von an mindestens einer Stelle sich überkreuzenden Vorspannkabeln in den Hohlkör per und Anspannen der Kabel in tangentialer Richtung. Dieses Verfahren eignet sich aus wirt schaftlichen und technischen Gründen nur zur Anwendung bei zylindrischen Hohlkörpern von relativ grossem, vorzugsweise 10 m und mehr be- tragendem Durchmesser. Das Verfahren eignet sich somit z.
B. zur Herstellung von grösseren Behältern, nicht aber zur Herstellung von Be hältern mit Durchmessern zwischen 2 und 6 m ; 3. Anlegen eines Ringes an den Hohlkörper, z. B. aus einem oder mehreren Drähten, Anspannen dieses Ringes an einer Vielzahl von Umfangsstel len in radialer Richtung und Unterlegen von Kei len unter den gespannten Ring. Dieses Verfahren ist umständlich, da an vielen Stellen gleichzeitig gespannt werden muss. Nach dem Spannen muss der Ring ferner mit einer nicht vorgespannten Schutzschicht analog dem erstgenannten Verfah ren versehen werden.
Ein allen drei genannten Verfahren gemeinsamer Nachteil besteht darin, dass sie das Vorspannen von an Ort gegossenen Stollenauskleidungen nicht ermög lichen, da solche Auskleidungen nicht mehr über ihren ganzen Umfang zugänglich sind.
Ferner ist folgender Umstand von grosser wirt- schaftlicher Bedeutung: Bei liegenden Rohren grös- seren Durchmessers können infolge Eigengewicht, Wasserfüllung und vor allem infolge Erdüberschüt- tung bedeutende Biegemomente entstehen. Eine Um schnürung ist wohl geeignet, den aus dem Innendruck sich ergebenden Beanspruchungen entgegenzuwirken, jedoch kann der Verlauf der Vorspannung nicht dem Verlauf der oben genannten Biegemomente angepasst werden.
Das Verfahren nach vorliegender Erfindung ge stattet die Vermeidung aller oben genannten Nach teile ; es ist dadurch gekennzeichnet, dass in die Scha lung des herzustellenden Hohlkörpers ein Ring ein gelegt wird, der eine Hülle mit mindestens zwei in Umfangsabstand voneinander angeordneten Erweite rungen aufweist, in welcher Hülle Stahldrähte verlau fen, die in der Mitte der Erweiterungen über je ein an der inneren Hüllenwand anliegendes Unterlag stück geführt sind,
und dass nach dem Einfüllen des Betons in die Schalung und Erhärten des Betons das Unterlagstück in der Hüllenerweiterung unter Span nen der Drähte radial nach aussen bewegt und der in der Hüllenerweiterung um das Unterlagstück ver bliebene Raum mit Mörtel gefüllt wird, so dass nach Erhärten dieses Mörtels die Spannkraft der Drähte auf das Unterlagstück und von dort über den Mörtel auf den Beton übertragen wird.
Obwohl an sich das Spannen der Drähte an be liebigen Umfangsstellen erfolgen kann, werden die Hüllenerweiterungen und damit die Spannstellen zweckmässig an zwei einander diametral gegenüber liegende Stellen verlegt. Das Spannen der Drähte kann durch radiales Ziehen des Unterlagstückes von aussen her oder durch radiales Drücken des Unter lagstückes vom Hohlkörperinnern her erfolgen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist im folgen den an Hand der beiliegenden Zeichnung beispiels weise beschrieben; in der Zeichnung ist Fig. 1 schematisch ein Querschnitt durch ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren durch Stem peldruck vorgespanntes Rohr, und Fig. 2 schematisch ein Querschnitt durch eine nach dem erfindungsgemässen Verfahren durch Spin- delzug vorgespannte Stollenauskleidung.
In Fig. 1 ist mit 1 der Umriss des herzustellenden Rohres bezeichnet, der durch die nicht gezeichnete Schalung gegeben ist.
In diese Schalung werden Ringe eingelegt. Jeder Ring besteht aus einer Blechhülle 2, die an zwei ein ander auf dem horizontalen Rohrdurchmesser gegen überliegenden Stellen Erweiterungen 3 aufweist. In der Hülle 2 ist ein Stahldrahtbündel 4 untergebracht, das an der Innenwand der Hülle 2 anliegt. In der Mitte jeder Erweiterung 3 führt das Drahtbündel 4 über ein. an der inneren Wand der Hülle 2 anliegen des Unterlagstück 5 (rechts in Fig. 1). Der Ring 2-5 kann wie gezeichnet kreisförmig oder elliptisch (z. B.
mit horizontal verlaufender grosser Ellipsenachse) oder nach irgend einer gewünschten Form in die Schalung verlegt werden. Anschliessend wird der Be ton in die Schalung eingefüllt. Nach dem Erhärten des Betons wird im Rohrinnern eine Stempelpresse 6 angeordnet, die gegen eine Platte 7 abgestützt wird.
Der Stempel 8 der Presse 6 wird am Unterlagstück 5 zum Angriff gebracht und innerhalb der Erweite rung 3 radial soweit nach aussen gedrückt, bis die gewünschte Drahtspannung erreicht ist (links in Fig. 1).
Dann wird in den Hohlraum der Hülle 2 und der Erweiterungen 3 Mörtel eingespritzt, nach dessen Erhärtung die Presse 6 entlastet und der Stempel 8 entfernt. Die Vorspannkraft wird somit über das Unterlagstück 5 und den genannten Mörtel auf den Beton übertragen. Wenn nach beendetem Presshub der Stempel 8 an der an den Zugankern 9 abgestützten Platte 7 in seiner Lage fixiert wird, kann die Presse schon vor dem Erhärten des Mörtels abge nommen werden.
Es ist zu beachten, dass die der Kraft S beim Spannen entsprechende Reaktion R bis zum Erhärten der Mörtelfüllung über Zuganker 9 in den Bereich der Stelle 10 übertragen wird, d. h. die Reaktion der Spannpresse 6 und die beim vorge spannten Rohr vom Unterlagstück 5 ausgeübte Kraft greifen im gleichen Umfangsbereich des Rohres an.
Auch bei der Herstellung der in Fig. 2 gezeigten Stollenauskleidung, deren Begrenzung wiederum mit 1 bezeichnet ist, werden vor dem Einfüllen des Be tons Ringe 2-5 in gewünschter Form, vorzugsweise elliptisch, so in die Schalung gelegt, dass die Hüllen erweiterungen 3 auf dem horizontalen Durchmesser einander gegenüberliegen. Im Gegensatz zum vor angehend beschriebenen Beispiel wird hier nicht vom Innern her sondern von aussen her gespannt.
Zu diesem Zweck wird nach dem Erhärten des Betons eine am Unterlagstück 5 angreifende Zugspindel 11 radial nach aussen gezogen, wobei das Unterlagstück 5 innerhalb der Hüllenerweiterung 3 radial soweit nach aussen bewegt wird, bis die gewünschte Span nung der Drähte 4 erreicht ist. Auch hier greifen die Zugkraft S und die nach dem Erhärten des in die Erweiterung 3 eingespritzten Mörtels vom Drahtbün del über das Unterlagstück 5 und den Mörtel auf den Beton übertragene Reaktion im gleichen Umfangs bereich 10 der Auskleidung an.
In allen Fällen wird bei einem in der beschrie benen Weise hergestellten Hohlkörper der letztere durch Umlenkkräfte p vorgespannt, die sich aus der Krümmung des Ringes 2-5 ergeben, sowie durch eine sich im Bereich der Unterlagstücke 5 konzentrierte Kraft R. Diese Kraft erzeugt eine Momentenvertei- lung, welche entgegengesetzt derjenigen aus Eigenge wicht des Rohres, Wasserfüllung und Erdauflage ist. Es ergibt sich daraus ein besonderer wirtschaftlicher Vorteil. Im weiteren ist die Verlegung der genannten Ringe und deren Vorspannung sehr einfach vorzu nehmen.
Nach beendigtem Spannen der Drähte und Einspritzen des Mörtels ist lediglich die durch die Zugspindel bzw. den Stempel erzeugte Öffnung zu verschliessen. Der Schutz des allseitig tief in den vorgespannten Beton eingebetteten Spannstahles ist somit ein besonders guter.
Process for the production of prestressed hollow concrete bodies, in particular concrete pipes The present invention relates to a method for producing prestressed hollow concrete bodies, in particular concrete pipes.
For the production of concrete hollow bodies, e.g. B. of pipes or cylinder rings, the following three Ver drive are known 1. Strapping of the hollow body with steel wire by winding the wire under tension. However, this method has the disadvantage that it can only be used on smaller, easily transportable hollow bodies. In addition, a protective layer, e.g. B. made of mortar, which is not prestressed.
Especially in the case of a protective layer made from mortar, this tends to crack easily and detach from the actual hollow body; 2. Insertion of prestressing cables crossing each other in at least one point in the Hohlkör and tensioning the cables in the tangential direction. For economic and technical reasons, this method is only suitable for use with cylindrical hollow bodies with a relatively large diameter, preferably 10 m and more. The method is therefore suitable for.
B. for the production of larger containers, but not for the production of loading containers with diameters between 2 and 6 m; 3. Apply a ring to the hollow body, for. B. from one or more wires, tensioning this ring at a variety of circumferential stel len in the radial direction and underlay of Kei len under the tensioned ring. This procedure is cumbersome because it has to be clamped in many places at the same time. After tensioning, the ring must also be provided with a non-tensioned protective layer analogous to the first-mentioned method.
A disadvantage common to all three of the methods mentioned is that they do not allow the pre-tensioning of tunnel linings cast in place, since such linings are no longer accessible over their entire circumference.
Furthermore, the following circumstance is of great economic importance: In horizontal pipes with a larger diameter, significant bending moments can arise as a result of their own weight, water filling and, above all, as a result of earth covering. A lacing order is well suited to counteracting the stresses resulting from the internal pressure, but the course of the preload cannot be adapted to the course of the bending moments mentioned above.
The method according to the present invention ge equips the avoidance of all the above-mentioned after parts; It is characterized in that a ring is placed in the shell of the hollow body to be produced, which has a shell with at least two circumferentially spaced expansions, in which sheath steel wires run, which in the middle of the expansions over one the inner shell wall adjacent to the support pieces are guided,
and that after the concrete has been poured into the formwork and the concrete has hardened, the base piece in the envelope extension is moved radially outwards under tension of the wires and the space remaining in the envelope extension around the base piece is filled with mortar, so that this mortar has hardened the tension of the wires is transferred to the base and from there via the mortar to the concrete.
Although the wires can be tensioned at any point on the circumference, the envelope expansions and thus the tension points are expediently placed at two diametrically opposite points. The wires can be tensioned by pulling the base piece radially from the outside or by pressing the base piece radially from the inside of the hollow body.
The inventive method is described in the following example, with reference to the accompanying drawings; In the drawing, FIG. 1 is a schematic cross-section through a pipe pretensioned by stem pressure according to the method according to the invention, and FIG. 2 is a schematic cross-section through a tunnel lining pretensioned by spindle tension according to the method according to the invention.
In Fig. 1, 1 denotes the outline of the pipe to be produced, which is given by the formwork, not shown.
Rings are inserted into this formwork. Each ring consists of a sheet metal shell 2, which has extensions 3 at two one another on the horizontal pipe diameter opposite points. A steel wire bundle 4 is accommodated in the sheath 2 and rests against the inner wall of the sheath 2. In the middle of each extension 3, the wire bundle 4 leads over. on the inner wall of the shell 2 rest of the base piece 5 (on the right in Fig. 1). The ring 2-5 can be circular or elliptical (e.g.
with a large horizontal elliptical axis) or in any desired shape in the formwork. The concrete is then poured into the formwork. After the concrete has hardened, a punch press 6, which is supported against a plate 7, is arranged inside the pipe.
The punch 8 of the press 6 is brought to attack on the base piece 5 and pressed radially outward within the extension 3 until the desired wire tension is reached (left in Fig. 1).
Then 3 mortar is injected into the cavity of the shell 2 and the extensions, after its hardening the press 6 is relieved and the punch 8 is removed. The prestressing force is thus transmitted to the concrete via the base piece 5 and the above-mentioned mortar. If, after the press stroke has ended, the punch 8 is fixed in its position on the plate 7 supported on the tie rods 9, the press can be removed before the mortar has hardened.
It should be noted that the reaction R corresponding to the force S during tensioning is transmitted to the area of the point 10 via tie rods 9 until the mortar filling has hardened, i.e. H. the reaction of the clamping jack 6 and the force exerted by the washer 5 in the pre-tensioned tube attack the same circumferential area of the tube.
Also in the production of the tunnel lining shown in Fig. 2, the boundary of which is again denoted by 1, rings 2-5 in the desired shape, preferably elliptical, are placed in the formwork before filling the Be tons so that the envelopes 3 on opposite to each other on the horizontal diameter. In contrast to the example described above, tension is not drawn from the inside but from the outside.
For this purpose, after the concrete has hardened, a tension spindle 11 engaging the base piece 5 is pulled radially outward, the base piece 5 being moved radially outward within the envelope extension 3 until the desired tension of the wires 4 is reached. Again, the tensile force S and after the hardening of the mortar injected into the extension 3 from the wire bundle del over the base piece 5 and the mortar on the concrete transferred reaction in the same scope area 10 of the lining.
In all cases, with a hollow body produced in the manner described, the latter is prestressed by deflection forces p resulting from the curvature of the ring 2-5, as well as by a force R concentrated in the area of the base pieces 5. This force generates a torque distribution - which is opposite to that of the pipe's own weight, water filling and soil. This results in a particular economic advantage. Furthermore, the laying of the rings mentioned and their pretensioning is very easy to do.
After the wires have been tensioned and the mortar has been injected, only the opening created by the tension spindle or the punch needs to be closed. The protection of the prestressing steel embedded deep in the prestressed concrete on all sides is therefore particularly good.