Betonrohr und Verfahren zu dessen Herstellung Es sind schon verschiedene Verfahren zur Her stellung von Betonrohren, die eine in Längs- und Um fangsrichtung wirkende Vorspannung aufweisen, be kanntgeworden. In den meisten Fällen wird dabei zunächst ein Rohr mit einer vorgespannten Längs bewehrung hergestellt. Ein Draht wird dann schrau- benlinienförmig unter Spannung aufgewickelt und schliesslich durch eine weitere Betonschicht abgedeckt. Nach einem anderen Verfahren wird eine nicht vor gespannte Bewehrung im Betonquerschnitt eines Hohlkörpers angeordnet.
Während des Erhärtens des Betons wird der Hohlkörper durch in seinem Inneren angeordnete Blähkörper aufgeweitet, wodurch die Bewehrung ebenfalls geweitet und damit gespannt wird. Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, dass sie umständlich und zeitraubend sind. In vielen Fällen kann der angestrebte Erfolg durch diese Verfahren nicht erzielt werden.
Demgegenüber hat die vorliegende Erfindung ein Betonrohr mit einer im Betonquerschnitt verlaufen den, vorgespannten Bewehrung zum Gegenstand, das im Gegensatz zu den bekannten einfach, schnell und mit gleichbleibendem Erfolg hergestellt werden kann. Zu diesem Zweck ist im Betonquerschnitt des Rohres eine Bewehrung angeordnet, die aus schraubenlinien- förmig um die Rohrachse verlaufenden Stahldrähten, die sich netzartig kreuzen, besteht, wobei innerhalb der Bewehrung eine metallische Abstützung angeord net ist.
Diese Abstützung im Innern des durch die Stahldrähte gebildeten Bewehrungskorbes ist deshalb notwendig, weil dieser Bewehrungskorb zur Erzeu gung der Vorspannung durch in Richtung der Rohr achse wirkende Zugkräfte gespannt werden soll. Die Stahldrähte des Bewehrungskorbes, die, wie gesagt, schraubenlinienförmig verlaufen, haben unter der Einwirkung der Vorspannzugkräfte das Bestreben, zwischen ihren Endpunkten eine gerade gestreckte Form anzunehmen, was zu einer Verlängerung des Korbes und zur Verringerung seines Durchmessers führen würde.
Die im Innern des Bewehrungskorbes angeordneten metallischen Abstützungen verhindern eine solche Deformation des Korbes. Diese Stützele mente können durch Rundstahlringe gebildet wer den, die in gleichmässigen Abständen über die Länge des Hohlkörpers verteilt sind. Es kann aber auch in nerhalb des Drahtnetzes ein schraubenlinienförmig verlaufender Rundstahl angeordnet werden, wobei die Steigung der Schraubenlinie etwa so gross gewählt wird wie der Abstand der einzelnen Ringe im vor hergehenden Beispiel.
Die Stahldrähte werden, wenn sie vorgespannt werden, zwischen den Auflagepunkten auf den Stütz elementen zwar auch in eine gerade Form übergehen; sie werden aber, in bezug auf den ganzen Bewehrungs- korb gesehen, ihren schraubenlinienförmigen Verlauf beibehalten. Es ist nicht erforderlich, dass die Stützelemente in der beschriebenen Weise aus Rundstahl bestehen. Es ist vielmehr möglich, auch verschiedene andere Querschnitte hierfür zu verwenden. In den Figuren der Zeichnungen sind Ausfüh rungsbeispiele des erfindungsgemässen Betonrohres dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt nach Linie I-1 der Fig. 2 durch ein erfindungsgemässes Betonrohr mit ringför migen Stützelementen, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein erfindungs- gemässes Betonrohr mit einem schraubenlinienförmi gen Stützelement, Fig. 4 einen Teil eines Stützringes gemäss Fig. 1 und 2 und Fig. 5 eine Form zur Herstellung von Betonrohren mit in ihr angeordneter Bewehrung.
In den Fig. 1 bis 3 sind Beispiele erfindungs gemässer Betonrohre dargestellt, wobei der Beton querschnitt mit 1 bezeichnet ist. Im Betonquerschnitt 1 ist die aus schraubenlinienförmig verlaufenden, sich netzartig kreuzenden Stahldrähte 2 bestehende Beweh rung angeordnet. Innerhalb dieser Bewehrung sind Stützelemente angebracht, die bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Beispiel aus den Rundstahlringen 3 be stehen.
Nach dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungs beispiel wird das Stützelement durch einen schrau- benlinienförmig angeordneten Rundstahl 4 gebildet, der über die ganze Länge des Hohlkörpers reicht. Durch die strichpunktierten Linien 5 ist angedeutet, welchen Verlauf der Rundstahl 4 in der nicht dar gestellten Rohrhälfte nimmt. In den Fig. 1 und 3 sind durch die mit P bezeichneten Pfeile die Kräfte an gedeutet, die während des Herstellungsvorganges auf die Bewehrungsdrähte 2 zu deren Vorspannung wirken.
In Fig. 4 ist ein als Stützelement dienender Rund stahlring 3 dargestellt, der in sich nicht geschlossen ist. An der Stossstelle ist ein Plättchen 6 aus Wood- Metall eingelegt, das durch die darübergeschobene Hülse 7 gegen Herausfallen gesichert ist.
Fig. 5 zeigt eine Schleuderform zur Herstellung der erfindungsgemässen Betonrohre mit einer in ihr angeordneten vorgespannten Bewehrung. Die Form besteht aus dem Blechmantel 8, der an beiden Enden die Flanschen 9 und 10 aufweist. In der Fig. 5 ist nur eine Hälfte der längsteilbaren Form dargestellt. Zur Verbindung der beiden Formhälften weisen diese in der Mittelebene entlang des Blechmantels 8 ver laufende Flansche 11 auf, die mit Bohrungen 12 für die Aufnahme von Verbindungsschrauben versehen sind. Am Umfang des Mantels 8 sind zwei oder mehr Laufringe 13 zur Auflage der Form auf die Antriebs rollen angebracht.
Zur Anbringung und Vorspannung der Bewehrung in der Form ist nach dem Ausfüh rungsbeispiel an dem einen Ende der Form ein Ring 14 angeordnet, der gegen den Flansch 9 zur Anlage kommt. Der Ring 14 ist nach dem Forminnern zu mit einem Zentrierbund 15 versehen. Mit gleichmässigen Abständen über den Ring 14 verteilt sind Löcher 16 angebracht, die sich nach innen leicht keilförmig ver engen und in die Nasenkeile 17 eingetrieben werden können.
In dem gegenüberliegenden Formende ist ebenfalls ein Ring 18 angeordnet, der sich von dem Ring 14 nur wenig unterscheidet. Lediglich der Zentrierbund 19 ist länger, und ausserhalb der Nasenkeile 17 sind eine Anzahl Schraubenspindeln 20 angeordnet, die zu ihrer Betätigung einen Vierkant 21 aufweisen und bei Drehung im Uhrzeigersinn den Ring 18 von dem Flansch 10 abdrücken.
Für jedes herzustellende Betonrohr wird ein Be- wehrungskorb vorbereitet und nachher beispielsweise in die Form nach Fig. 5 eingebracht. Die Bewehrung besteht wieder aus den schraubenlinienförmig verlau fenden Stahldrähten 2, die sich nach innen auf die Rundstahlringe 3 abstützen. Die Enden der Drähte 2 sind durch die Löcher 16 der Ringe 14 und 18 ge führt und durch die Nasenkeile 17 verkeilt. Nun müssen lediglich noch die Schraubenspindeln 20 gleichmässig so lange im Uhrzeigersinn gedreht wer den, bis in den Drähten 2 eine genügend hohe Span nung erzeugt ist. Die so vorbereitete Schleuderform wird in der üblichen Weise zur Herstellung des Rohres verwendet.
Die Bewehrung wird also so gegen die beiden Enden der Rohrkörperform abgestützt, dass die der Vorspannkraft entgegengerichtete Kraft von der Form aufgenommen wird. Für die Anwendung der beschrie benen Bewehrung ist es belanglos, ob das Betonrohr selbst durch Schleudern, Rütteln oder ein sonstiges geeignetes Verfahren hergestellt wird. Ebenso ist es nebensächlich, ob der Bewehrungskorb schon bei sei ner Herstellung vorgespannt und in diesem Zustand in die Form eingebracht wird, oder ob er in schlaffem Zustand in die Form eingebracht und erst dort ge spannt wird.
Nachdem der anschliessend in die Form ein gebrachte und dort verdichtete Beton erhärtet ist, wird die Verbindung zwischen der Bewehrung und der Form gelöst, was einfach dadurch geschehen kann, dass die Bewehrungsdrähte zwischen dem fertigen Betonhohlkörper und ihrer sich gegen die Form ab stützenden Spanneinrichtung abgeschnitten werden. Die Vorspannung der Bewehrungsdrähte, die bis da hin von der Form aufgenommen wurde, geht dadurch auf den Hohlkörper über.
Durch die beschriebene Anordnung der Beweh rung wird in dem Betonquerschnitt eine Vorspannung sowohl in Längs- als auch in Umfangsrichtung er zeugt. Wie eine einfache überlegung zeigt, kann die Vorspannung in Umfangsrichtung jedoch nur zwi schen den Stützelementen auf den Betonquerschnitt übergehen, während sie an den Berührungspunkten mit den Stützelementen nach wie vor von diesen auf genommen wird. Da dies im Verhältnis zur Gesamt mantelfläche des Hohlkörpers nur an wenigen Stellen der Fall ist, hat es auf die Festigkeit des Körpers keinen praktischen Einfluss. Wenn es jedoch erwünscht sein sollte, den geschilderten Umstand auszuschalten, so ist dies nach einer Variante verhältnismässig ein fach möglich.
Die Bewehrung selbst bleibt dabei die gleiche, nur die Stützelemente müssen gegenüber den oben beschriebenen abgeändert werden. Sie bestehen ebenfalls aus Rundstahlringen, die jedoch in sich nicht geschlossen sind. An ihren Stossstellen erhalten diese Ringe eine Zwischenlage aus einem Werkstoff, der in der Lage ist, im kalten Zustand grosse Druckkräfte aufzunehmen, der aber gleichzeitig einen möglichst niedrigen Schmelzpunkt hat. Versuche haben gezeigt, dass sich hierfür Wood-Metall, dessen Schmelzpunkt bei etwa 70 C liegt, gut eignet. Ein Plättchen dieses Wood-Metalles wird also in die Stossfuge eingelegt und dann durch eine darübergeschobene Hülse gegen Her ausfallen gesichert.
Die weitere Herstellung des Rohres verläuft in die sem Fall in der gleichen Weise wie oben beschrieben wurde, nur mit dem Unterschied, dass die Hohlkörper mit ihren Formen zum Erhärten erwärmt werden müs sen, z. B. dadurch, dass sie in eine Dampfkammer ge bracht werden.
Um ein möglichst schnelles Abbinden zu errei chen, wurde dieses Verfahren bei der Rohrfertigung auch bisher schon häufig angewandt. In dieser Dampf kammer werden die Hohlkörper bis zum Schmelz punkt der eingelegten Plättchen (nach dem Beispiel also auf 70 C) erhitzt, wodurch diese Plättchen aus schmelzen. Da auf diese Weise in den Ringen eine Trennfuge entsteht, sind sie nicht mehr in der Lage, die Spannung der Bewehrungsdrähte in sich aufzuneh men, sondern geben sie an den Beton weiter.
Ausser der in Fig. 5 dargestellten Ausführung einer Form zum Herstellen von erfindungsgemässen Beton rohren sind viele weitere Möglichkeiten gegeben, die notwendige Vorspannung zu erzeugen und während des Herstellungsvorganges aufrechtzuerhalten. Auch ist der Begriff Betonrohr nicht nur im engsten Sinne zu verstehen, sondern auf alle Betonhohlkörper mit um eine Innenachse, die auch gebogen sein kann, an geordneter Betonwandung auszudehnen, beispielsweise auch wenn das betreffende Betonrohr auch eine oder zwei Abschlussstirnwände aufweist.
Concrete pipe and method for its production There are already various methods for the production of concrete pipes that have a bias acting in the longitudinal and circumferential direction, be known. In most cases, a pipe with prestressed longitudinal reinforcement is first produced. A wire is then wound up in a helical line under tension and finally covered by a further layer of concrete. According to another method, a non-prestressed reinforcement is placed in the concrete cross-section of a hollow body.
During the hardening of the concrete, the hollow body is expanded by inflatable bodies arranged in its interior, whereby the reinforcement is also expanded and thus tensioned. All of these procedures have in common that they are cumbersome and time-consuming. In many cases the desired success cannot be achieved with these methods.
In contrast, the present invention has a concrete pipe with a running in the concrete cross-section, prestressed reinforcement to the object, which, in contrast to the known, can be produced easily, quickly and with constant success. For this purpose, a reinforcement is arranged in the concrete cross-section of the pipe, which consists of steel wires running helically around the pipe axis, which intersect like a network, a metallic support being arranged within the reinforcement.
This support inside the reinforcement cage formed by the steel wires is necessary because this reinforcement cage is to be tensioned to generate the preload by tensile forces acting in the direction of the pipe axis. The steel wires of the reinforcement cage, which, as said, run helically, under the action of the prestressing tensile forces, tend to assume a straight shape between their end points, which would lead to an elongation of the cage and a reduction in its diameter.
The metallic supports arranged inside the reinforcement cage prevent such deformation of the cage. These support elements can be formed by round steel rings that are evenly spaced over the length of the hollow body. However, a helical round steel bar can also be arranged within the wire mesh, the pitch of the helical line being selected to be approximately as large as the distance between the individual rings in the previous example.
The steel wires will, if they are pre-tensioned, also transition into a straight shape between the points of support on the support elements; However, viewed in relation to the entire reinforcement cage, they will retain their helical course. It is not necessary that the support elements consist of round steel in the manner described. Rather, it is also possible to use various other cross-sections for this purpose. In the figures of the drawings Ausfüh approximately examples of the concrete pipe according to the invention are shown.
1 shows a section along line I-1 in FIG. 2 through a concrete pipe according to the invention with ringför shaped support elements, FIG. 2 shows a section along line II-II in FIG. 1;
3 shows a longitudinal section through a concrete pipe according to the invention with a helical support element, FIG. 4 shows part of a support ring according to FIGS. 1 and 2 and FIG. 5 shows a mold for producing concrete pipes with reinforcement arranged in it.
1 to 3 examples of concrete pipes according to the invention are shown, the concrete cross-section being denoted by 1. In the concrete cross-section 1 of the helical, net-like crossing steel wires 2 existing reinforcement is arranged. Within this reinforcement support elements are attached, which are in the example shown in Fig. 1 and 2 from the round steel rings 3 be.
According to the embodiment shown in FIG. 3, the support element is formed by a round steel bar 4 arranged in the form of a helical line and extending over the entire length of the hollow body. The dash-dotted lines 5 indicate which course the round steel 4 takes in the tube half is not provided. In Figs. 1 and 3, the arrows labeled P indicate the forces that act on the reinforcing wires 2 during the manufacturing process to bias them.
In Fig. 4 a serving as a support element round steel ring 3 is shown, which is not closed in itself. A plate 6 made of Wood metal is inserted at the joint, which is secured against falling out by the sleeve 7 pushed over it.
5 shows a centrifugal mold for producing the concrete pipes according to the invention with a prestressed reinforcement arranged in it. The mold consists of the sheet metal jacket 8, which has the flanges 9 and 10 at both ends. In Fig. 5 only one half of the longitudinally divisible shape is shown. To connect the two mold halves, these have in the center plane along the sheet metal jacket 8 ver running flanges 11 which are provided with bores 12 for receiving connecting screws. On the circumference of the shell 8 two or more races 13 are attached to the support of the mold on the drive rollers.
To attach and bias the reinforcement in the form, a ring 14 is arranged according to the Ausfüh approximately example at one end of the form, which comes against the flange 9 to the plant. The ring 14 is provided with a centering collar 15 after the inside of the mold. Evenly spaced over the ring 14 holes 16 are attached, which narrow ver inwardly slightly wedge-shaped and can be driven into the nose wedges 17.
A ring 18, which differs only slightly from ring 14, is also arranged in the opposite end of the mold. Only the centering collar 19 is longer, and a number of screw spindles 20 are arranged outside the nose wedges 17, which have a square 21 for actuation and, when turned clockwise, press the ring 18 off the flange 10.
For each concrete pipe to be produced, a reinforcement cage is prepared and then placed, for example, in the form according to FIG. The reinforcement again consists of the helically extending steel wires 2, which are supported inwardly on the round steel rings 3. The ends of the wires 2 are ge leads through the holes 16 of the rings 14 and 18 and wedged 17 by the nose wedges. Now all that is left to do is to turn the screw spindles 20 evenly in a clockwise direction until a sufficiently high voltage is generated in the wires 2. The centrifugal mold prepared in this way is used in the usual way to manufacture the pipe.
The reinforcement is thus supported against the two ends of the tubular body shape in such a way that the force opposing the prestressing force is absorbed by the shape. For the application of the reinforcement described, it is irrelevant whether the concrete pipe itself is produced by centrifuging, shaking or some other suitable method. It is also irrelevant whether the reinforcement cage is already pre-tensioned during its manufacture and introduced into the mold in this state, or whether it is introduced into the mold in the slack state and is only tensioned there.
After the concrete, which is then placed in the mold and compacted there, has hardened, the connection between the reinforcement and the mold is released, which can be done simply by cutting off the reinforcing wires between the finished concrete hollow body and its clamping device, which is supported against the mold . The pre-tensioning of the reinforcement wires, which was absorbed by the mold up to that point, is transferred to the hollow body.
Due to the arrangement of the reinforcement described, a bias is generated in the concrete cross-section both in the longitudinal and in the circumferential direction. As a simple consideration shows, the bias in the circumferential direction can, however, only pass between the support elements on the concrete cross-section, while it is still taken up by these at the points of contact with the support elements. Since this is only the case in a few places in relation to the total surface area of the hollow body, it has no practical influence on the strength of the body. However, if it should be desired to eliminate the described circumstance, this is relatively easy to do according to a variant.
The reinforcement itself remains the same, only the support elements have to be changed from those described above. They also consist of round steel rings, which, however, are not self-contained. At their joints, these rings are provided with an intermediate layer made of a material that is able to absorb high compressive forces when cold, but which at the same time has the lowest possible melting point. Tests have shown that Wood metal, whose melting point is around 70 ° C., is well suited for this. A plate of this Wood metal is inserted into the butt joint and then secured against falling out by a sleeve pushed over it.
The further production of the tube proceeds in the same way as described above in this case, with the only difference that the hollow bodies with their shapes must be heated to harden, z. B. in that they are placed in a steam chamber ge.
In order to achieve the fastest possible setting, this process has been used frequently in pipe production. In this steam chamber, the hollow bodies are heated to the melting point of the inserted platelets (according to the example, to 70 C), which causes these platelets to melt. Since a parting line is created in the rings in this way, they are no longer able to absorb the tension of the reinforcing wires but pass it on to the concrete.
In addition to the embodiment of a mold shown in FIG. 5 for producing concrete pipes according to the invention, there are many other possibilities for generating the necessary prestressing and maintaining it during the production process. The term concrete pipe is not only to be understood in the narrowest sense, but to be extended to all hollow concrete bodies with an internal axis, which can also be bent, on an orderly concrete wall, for example even if the concrete pipe in question also has one or two end walls.