Satz von vieleckigen Behältern unterschiedlicher Grösse aus Bauelementen aus Stahlbeton Die Erfindung betrifft einen Satz von vieleckigen Behältern unterschiedlicher Grösse aus Bauelementen aus Stahlbeton. Solche Behälter haben ein unterschied liches Fassungsvermögen und sind beispielsweise für Flüssigkeiten oder Schüttgüter aller Art geeignet.
Derartige Bauelemente sind schon seit längerer Zeit bekannt, da sich die Fertigbauteile, insbesondere im Behälterbau, wo ja die Ortbetonausführung besonders viel Holz für Rüstung und Schalung erfordert, bereits bestens bewährt hat. Gegenüber üblichen Bauwerken muss jedoch beim Behälterbau darauf geachtet werden, dass der unter Umständen recht beträchtliche Innen druck durch entsprechende Massnahmen, vorzugsweise durch eine vorgespannte Bewehrung, aufgenommen wird.
Der einfachste Aufbau eines kreisrunden Behälters ergibt sich dadurch, dass vorgefertigte Stahlbetonringe verschiedener Höhe unter Zwischenlegen einer Dich tungsmasse aufeinandergesetzt werden. Dies ist jedoch schon aus Transportschwierigkeiten nur für Silos klei nen Durchmessers möglich. Behälter dieser Art können als monolithisch angesehen werden, da sie in der Ver tikalen keine Verbindungsstösse aufweisen.
Grössere Behälter in Fertigteilbauweise müssen auch horizontal aus Einzelteilen zusammengesetzt werden. Dabei ist es üblich, zylindrische Behälter aus Beton fertigteilen aus kleinen bis grossformatigen Teilen zu- sammenzufügen. Die erforderliche Ringzugbewehrung wird bei Bauelementen von geringer Höhe während dem Versetzen eingelegt oder nachträglich um den fertigen Behälter aus klein- bis grossformatigen Bauteilen ge spannt und rostgeschützt.
Auch werden die Fertigteile nachträglich in zwei oder mehreren, in der Ringwan dung angeordneten horizontalen Ortbetonankern verti kal gehalten bzw. verspannt. Vieleckige Behälter aus Betonfertigteilen werden zumeist aus ebenen Wandtafeln mit eingeformter Bewehrung mit herausstehenden Schlaufen oder Haken her(yestellt. Dabei sind zur Auf nahme der Biegemomente bzw.
Ringzugkräfte vertikale und horizontale Ortbetonbalken mit entsprechender Be- wehrung innerhalb der Behälterwandung erforderlich. Als Nachteil oben angeführter Beispiele lassen sich ausführen: a) zylindrische Behälter Die erforderlichen Formstücke müssen jeweils dem Behälterdurchmesser angepasst sein, so dass für Be hälter von verschiedenem Aufnahmevermögen und Durchmesser jeweils besondere Formen verwendet wer den müssen.
b) Vieleckige Behälter aus ebenen Wandtafeln Vieleckige Behälter haben den Nachteil, dass der Kräftefluss kompliziert ist, daher die entsprechenden konstruktiven Besonderheiten schwierig zu beherrschen sind und damit der Bau unwirtschaftlich wird.
Ein Optimum hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Einfachheit in der Herstellung ergibt sich dann, wenn sämtliche einzelnen Bauelemente eines Behälters, ab gesehen von der Gründung und der Abdeckung, gleich bzw. mit einer Form herzustellen und ohne Schwierig keiten zu montieren sind, und wenn ausserdem die den Innendruck aufnehmende Bewehrung entweder bereits bei der Fertigung eingearbeitet ist oder wenn die Mög lichkeit gegeben ist, Spanndrähte bei der Aufstellung des Behälters einzuziehen.
Auch soll die eingelegte bzw. eingezogene Armie- rung an den Stossstellen einfach zu verbinden sein. Diese Bedingungen müssen ausserdem für Behälter un terschiedlichsten Aufnahmevermögens und unterschied licher Einfüllgüter erfüllt sein.
Nach der Erfindung wird dieses Optimum bei einem Satz von vieleckigen Behältern unterschiedlicher Grösse aus Bauelementen aus Stahlbeton dadurch erreicht, dass jedes Bauelement im Horizontalschnitt angenähert ein Trapez bildet, dessen Winkel zwischen jeder Seite und der grösseren Grundlinie gleich oder kleiner sind als der halbe Eckwinkel des vieleckigen Behälters, wobei die grössere Grundlinie des Trapezes gleich der Breite einer äusseren Vieleckseite ist, dass die Bauelemente durch horizontal verlaufende eingelegte bzw.
eingezo gene Bewehrungen untereinander verbunden sind, wobei sie in einem für unterschiedliche Behältergrössen glei chen Abstand von der durch die grössere Grundlinie und die Seiten gebildeten Kante aus den Bauelementen heraustreten, und dass die Bewehrungen als Kreisstücke eines durch alle in einer Ebene liegenden Austrittsstel len der Bewehrung aus den zusammengefügten Bau elementen hindurch gehenden Kreises geformt sind.
Die Bauelemente der vorliegenden Art können in beliebiger Anzahl nebeneinander auf den vorbereiteten Boden eines Behälters gestellt und miteinander verbun den werden. Es ist möglich, deren Höhe hierbei bereits so gross zu wählen, dass ein Aufsetzen weiterer Bau elemente nicht notwendig ist. Die Höhe ist lediglich durch die Transportmöglichkeit begrenzt. Es lassen sich demnach sowohl im Durchmesser grosse, niedere Be hälter, beispielsweise zur Abwasserreinigung, erstellen als auch hohe turmartige Behälter, wie sie in der Land wirtschaft öfter verwendet werden.
Bei der Fertigung der Bauelemente ist lediglich darauf zu achten, dass die horizontal angeordnete Bewehrung mit dem richtigen Durchmesser und der richtigen, der Breite des Bau elementes entsprechenden Länge eingelegt wird. Dieser Durchmesser kann ohne Schwierigkeiten und jederzeit reproduzierbar auf entsprechenden Vorrichtungen, bei spielsweise Stahlbiegemaschinen, eingestellt werden, wo durch die Fertigung der einzelnen Bauelemente äusserst einfach ist.
Die äussere Gestaltung der Bauelemente kann unabhängig von der Behältergrösse immer gleich bleibend gewählt werden; es ist lediglich dafür zu sor gen, dass in die gleichbleibende äussere Bauelementen- form das horizontal liegende Bewehrungseisen mit dem Durchmesser des zu erstellenden Behälters eingelegt wird bzw. die Spanndrahtkanäle entsprechend angeordnet werden. Zur Erhöhung der Festigkeit kann selbstver ständlich auch eine vertikale Armierung vorgesehen sein, die bei grossen Elementen in eine Montageöse aus laufen kann.
Wird letztlich noch der Winkel der Seiten zur grösseren Grundlinie bei allen Behältergrössen gleich und geringfügig kleiner als der halbe Eckwinkel des Vielecks des kleinstmöglichen Behälters ausgebildet, so liegt auch noch dieser Winkel eindeutig fest. Dadurch, dass diese Winkel kleiner sind als der halbe Eckwinkel der möglichen Vielecke, klaffen die nebeneinander ste henden Kanten der einzelnen Bauelemente zum Inne ren des Behälters auf.
Damit ist aber die Möglichkeit gegeben, die einzelnen horizontalen Bewehrungsstäbe bzw. die Spanndrähte kraftübertragend, beispielsweise durch Verschweissen, Verschrauben, Verspannen oder Verkeilen zu verbinden, anschliessend diese Nahtstelle mit einem Schaltbrett zu schliessen und mit Vergussbeton von gleichem Kornaufbau gleichem Zementgehalt und gleichem Wasserzementfaktor wie das Bauelement selbst zu füllen und zu verdichten.
Nach Fertigstellung des Be hälters kann daher die Behälterwand wegen der kraft übertragenden Verbindung der horizontalen Bewehrung und der Materialgleichheit des Betons als ein monoli thisches Gebilde angesehen werden, ähnlich wie ein aus Kreisringen zusammengesetzter Behälter.
Um die Fertigung noch weitgehender zu vereinfa chen, wird weiterhin vorgeschlagen, dass die horizonta len Abmessungen eines Bauelementes für alle Behälter grössen gleich und gleich den Abmessungen eines Bau elementes für einen Behälter mittlerer Grundfläche ist.
Es wird davon ausgegangen, dass normalerweise kleine und kleinste Behälter aus vorgefertigten kreis ringförmigen Teilen aufgebaut oder mit entsprechenden Steinen gemauert werden. Erst ab einer gewissen Be- hältergrösse ist der Einsatz des vorliegenden Behälters sinnvoll. Daher ist es auch angebracht, beispielsweise bei einer zum Erzielen eines etwa zylindrischen Innen raumes des Behälters vorgesehenen kreisförmigen Aus buchtung der nach innen weisenden Seite der Bauele mente diese kreisförmige Ausbildung für alle Behälter grössen gleichmässig,
und zwar zweckmässigerweise dem Durchmesser einer mittleren Behältergrösse anzupassen. Die dadurch hervorgerufene Abweichung von der Zy linderform ist in der Praxis durchweg vernachlässigbar. Es kann daher auch auf die kreisförmige Ausbildung verzichtet und der Kreis durch ein Polygon ersetzt werden.
Die Gesamtwandstärke in der Mittelsenkrechten des Bauelementes, die sich aus der Strecke zwischen hori zontal liegender Bewehrung und Aussenfläche und dieser Bewehrung und Innenfläche zusammensetzt, ist zweck mässigerweise für alle Behältergrössen gleich und min destens so gross, dass je nach Betongüte und Stahlein lage die verbleibende Wandstärke zwischen Innenfläche und Bewehrung bei einem grösstmöglichen Behälter die Bewehrung genügend überdeckt und der zu erwartenden Beanspruchung standhält, und die restliche Wandstärke zwischen Bewehrung und Aussenfläche ausreicht, um die Bewehrung bei einem kleinstmöglichen Behälter auf zunehmen und ebenfalls genügend zu überdecken.
Wei terhin ist die Mindestwandstärke in der Mittelsenkrech ten des Bauelementes zweckmässigerweise durch die zu erwartende Beanspruchung festgelegt . Damit liegen bei spielsweise sämtliche geometrischen Masse des Bauele mentes eindeutig fest. Die äusseren Abmessungen sind vorzugsweise vollkommen gleich, ob es sich nun um im Durchmesser kleine oder grosse Behälter handelt.
Lediglich die horizontal liegende Bewehrung bzw. die Krümmung der Spanndrahtkanäle ändert sich mit dem Behälterdurchmesser und bildet im Inneren der Bau elemente bei zusammengefügtem Behälter einen ge schlossenen Kreis, der befähigt ist, die auftretenden Ringzugkräfte einwandfrei aufzunehmen. Damit ist nicht nur ein Optimum hinsichtlich Druck- und Standfestig keit erzielt, sondern auch die Herstellung und Montage derartiger Behälter wesentlich vereinfacht.
Bewährt hat es sich, bei einer derartigen Ausbil dung der Bauelemente, dass die senkrechten Seitenwände so geformt werden, dass die zusammengestellten Bau elemente zwischen sich einen zur Innenseite des Be hälters weisenden, die Enden der horizontalen Beweh rung in sich aufnehmenden, senkrecht verlaufenden Ka nal bilden.
Dadurch wird, gleichgültig, ob es sich um im Durchmesser grosse oder kleine Behälter -handelt, Raum frei zum einwandfreien Verbinden der horizontal liegenden Bewehrung und Platz geschaffen für den Ver- gussbeton, der wegen der Grösse des Kanals genau so wie die Bauelemente ausgeführt werden kann. Gleich zeitig ergibt sich noch die Möglichkeit, die Verschalung so auszubilden, dass nach dem Vergiessen eine senkrecht verlaufende Aussparung verbleibt, die es erlaubt, nach Fertigstellen des Behälters Bohlenwände zum Unter teilen des Innenraumes einzuschieben.
Selbstverständlich können, wie an sich bekannt, die senkrecht verlaufenden Stossfugen zwischen den einzel nen Bauelementen vor dem Vergiessen mit einer dauer elastischen Masse verbunden werden. Dadurch ist jeder Gefahr einer Undichtheit des Behälters vorgebeugt.
Sehr vorteilhaft ist es, dass die Behälter mit den gleichen Herstelleinrichtungen, mit schlaffer oder vor gespannter Armierung erstellt werden können. Bei schlaffer Armierung werden die Armierungseisen, nach dem sie entsprechend dem Durchmesser des zu erstel lenden Behälters gebogen wurden, einfach in die Bau elementenform eingelegt und vergossen. Die fertigen Bauelemente weisen dann Armierungen auf, die sich beim Zusammenstellen der Bauelemente zum Behälter zu einem Ring ergänzen, wenn die einzelnen Stossstellen in an sich bekannter Weise verbunden sind.
Nach dem Verbinden der horizontal liegenden Armierungseisen kann dann der zwischen den Bauelementen verbleibende Kanal ausgegossen werden, so dass damit ein praktisch monolithischer Behälter mit schlaffer Armierung ge schaffen ist.
Die schlaffe Armierung genügt für einen Grossteil der Bedarfsfälle, insbesondere wenn es sich um un empfindliche Schüttgüter handelt. Beispielsweise zur Trinkwasserversorgung bestimmte Behälter müssen al lerdings vorgespannt werden, um die Bildung von Ris sen durch die durch den Innendruck erzeugte Spannung in der Behälterwandung bzw. durch das unvermeidliche Schwinden und Kriechen des Betons sowie durch Tem peraturschwankungen zu vermeiden. In an sich bekann ter Weise geschieht dies beispielsweise dadurch, dass mittels vorgespannter Armierung die einzelnen Bauele mente so vorgespannt werden, dass der auftretende Innendruck gerade zu einer Neutralisierung der Vor spannung führt.
Eine Rissbildung durch die erwähnten Einflüsse ist damit ausgeschlossen und damit auch ein Undichtwerden des Behälters.
Zum Einbringen einer vorgespannten Armierung in die vorliegenden Bauelemente werden beispielsweise auf den gleichen Herstelleinrichtungen statt den Armierungs- stäben für die schlaffe Bewehrung entsprechende Rohre oder Schläuche eingelegt, die einen Spanndrahtkanal im Beton zum späteren Einziehen der Spanndrähte frei halten. Werden flexible Schläuche für diesen Zweck verwendet, so können die Schläuche auf entsprechende Formstücke aufgezogen werden, damit sich die vorge schriebene Krümmung beim Fertigen des Bauelementes ergibt.
Selbstverständlich können auch selbsttragende Rohre, die zuvor auf den entsprechenden Krümmungs- radius gebogen wurden, eingesetzt werden. Da sich die später in die Spanndrahtkanäle einzuziehende Beweh rung zu einem Ring ergänzen muss, ist es aus Montage gründen zweckmässig, dass der lichte Querschnitt der Spanndrahtkanäle bzw.
der Rohre oder Schläuche grö sser ist wie der vorgesehene Spanndrahtdurchmesser. In diesem Falle kann, da der Spanndraht eines Bewehrungs- ringes vorzugsweise aus mehreren Teilen gebildet wird, ein Spanndrahtteil in die Spanndrahtkanäle der bereits zum Behälter aufgestellten Bauelemente zurückgescho ben werden, um das Aufstellen weiterer Bauelemente bzw. das Einfügen des letzten Bauelementes in die Be hälterwandung nicht zu behindern.
Damit die Behälter wandstärke nicht unzulässig vermindert wird, wird zweckmässigerweise der Spanndrahtkanal nur in Längs richtung (in der Vertikalen) der Bauelemente vergrössert.
Beim Erstellen des Behälters wird vorzugsweise so vorgegangen, dass zwischen die einzelnen Bauelemente, an deren Seiten, gegebenenfalls innerhalb von Ausspa rungen, anliegend Druckkörper eingefügt werden, die von aussen aufgespreizt werden können. Danach können die Spanndrähte, beispielsweise durch hydraulische Spannmittel, angespannt und verbunden werden. Bei diesem Spannvorgang stützen sich die Bauelemente auf den zwischengefügten Druckkörper ab. Nach dem Span nen können in an sich bekannter Weise die Spanndraht- kanäle durch Einpressen von Zementmörtel gefüllt und damit der Verbund der Spanndrähte mit den Bauele menten bei gleichzeitigem Rostschutz hergestellt wer den.
Sodann kann, ebenso wie bei schlaffer Armierung, der zwischen den beiden Bauelementen befindliche ver tikal verlaufende Kanal wie auch bei schlaffer Armie- rung mit Vergussbeton von gleichem Kornaufbau, glei chem Zementgehalt und gleichem Wasser-Zement-Wert wie das Bauelement selbst gefüllt werden. Hat der Ver- gussbeton eine ausreichende Festigkeit, kann die Sprei zung der Druckkörper aufgehoben werden, so dass diese Stellen der Bauelemente entlastet sind und die Vorspannkraft auf den eingebrachten Vergussbeton über geht.
Die Einheit der durch den Vergussbeton verbun denen Bauelemente mit der darin enthaltenen ange spannten Armierung bildet nun einen vorgespannten, ebenfalls praktisch monolithischen Behälter, der sämt lichen Ansprüchen hinsichtlich Festigkeit und Dichtig keit genügt.
Die aufspreizbaren Druckkörper sind so auszubil den, dass sie nach der Erhärtung des Fugenbetons wie der entfernt werden können, d. h. die Aufspreizung muss so gross sein, dass sie durch geeignete Massnahmen aus der verbleibenden Aussparung zwischen den Bau elementen herausgezogen werden können; dies ist bei spielsweise durch Verdrehen eines Knebels oder einer Spindel zwischen zwei beweglichen Spreizplatten oder auch durch hydraulische Mittel möglich. Nach dem Ent fernen der Druckkörper muss dann die verbleibende Aussparung entweder ausgegossen oder mit einer an sich bekannten dauerelastischen Dichtungsmasse gefüllt werden.
Abgesehen von den bis jetzt aufgezeigten Vorteilen ist die Erstellung eines Behälters mit den vorliegenden Bauelementen auch hinsichtlich der Abdeckung äusserst zweckmässig. Sie kann mittels gleichschenkliger Drei ecke durchgeführt werden, deren Grundlinie immer gleichbleibend und gleich der der Horizontalerstreckung der Bauelemente ist, so dass für verschiedene Behälter durchmesser nur eine einzige verstellbare, die Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit gleichbleibender Grundlinie und veränderlicher Höhe aufweisende Her stellungsform benötigt wird.
Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfin dung werden anhand der Zeichnungen nachfolgend nä her beschrieben, und zwar zeigen: Fig. 1 ein Bauelement zur Herstellung eines viel eckigen Behälters in Ansicht, Fig. 2 das Bauelement nach Fig. 1 im Schnitt längs der Linie II-11, Fig. 3 das Bauelement nach Fig. 1 in Seitenansicht, Fig. 4 einen vieleckigen Behälter in Draufsicht, Fig. 5 die Stossstelle zweier Bauelemente in der Draufsicht bei schlaffer Bewehrung im Detail,
Fig. 6 eine Stossstelle mit eingetragenen Winkeln und Fig. 7 eine Stossstelle wie in Fig. 5 bei der Spann drahtmontage.
In der Ansicht des Bauelementes 1 ist die horizon tal (2) und vertikal (3) liegende Bewehrung 2, 3 er kennbar. Die vertikal liegende Bewehrung 3 kann oben in Montageösen 9 auslaufen, was insbesondere bei ho hen (langen) Bauelementen 1 für deren Montage wich tig ist. Die Ansicht ist in der Höhe des Bauelementes 1 gebrochen, da die Höhe zwar aus Vereinfachungsgrün den bei der Fertigung gleichmässig für alle Behälter ge wählt werden kann, da es jedoch zweckmässig sein dürfte, sie so gross, wie es aus Transportgründen mög lich ist, zu wählen, um horizontale Verfugungen zu ver meiden.
In Fig. 2 ist der Horizontalschnitt nach der Linie 11-II der Fig. 1 dargestellt. Hier ist deutlich die Lage der horizontalen Bewehrung 2 erkennbar, die als Kreisstück in dem im Horizontalschnitt trapezförmigen Bauelement 1 liegt. Die grössere Grundlinie 10 dieses Trapezes ist vollkommen eben. Die kleinere Grundlinie 11 ist nach innen, zur Anpassung der Bauelemente an eine möglichst zylindrische Innenwandung, leicht einge buchtet.
Die Seiten 12 des Bauelementes 1 sind zur In nenseite des Behälters hin so geformt (4), dass sich, wie auf den Fig. 4 und 5 deutlich erkennbar, ein senk recht verlaufender Kanal 5 bildet, der bei der Montage des Behälters mit Vergussbeton ausgefüllt wird. Die Verbindung der horizontalen schlaffen Bewehrung 2 ist in Fig. 5 beispielsweise durch Verschweissung ange deutet.
Die Stirnseiten der Bewehrung 2, die sich bei aneinandergefügten Bauelementen 1 gegenüberstehen, werden durch Laschen 6 erfasst und mit ihnen ver schweisst. Damit werden die im fertigen und gefüllten Behälter entstehenden Ringzugkräfte in den horizonta len Bewehrungseisen 2 einwandfrei weitergeleitet.
In Fig. 7 ist die Stossstelle zweier Bauelemente 1 darge stellt, in die die Spanndrähte 2' eingezogen sind. Vor dem Anspannen und Verbinden der Spanndrähte 2' wird zwischen die Bauelemente 1 ein Spreizkörper 14 eingefügt und mittels einer gelenkigen Gewindespindel 15 an Druckplatten 13 angelegt. Danach werden die Spanndrähte 2' angespannt und mit einer Muffe 20 verbunden.
Eine elegante Möglichkeit zum Anspannen der Spanndrähte ergibt sich dadurch, dass die einzelnen Spanndrahtstücke sich in der Breite eines Bauelementes überlappen. Dadurch können die Enden sehr einfach durch Keile festgelegt und die Drähte ohne Schwierig keiten zum Spannen ergriffen werden. Die Spanndrähte 2' gleiten hierbei in Spanndrahtkanälen 21.
Nach dem Ausfugen mit einer dauerelastischen Dichtungsmasse 18 und dem Einpressen von Zementmörtel in die Spanndrahtkanäle 21 kann der senkrecht verlaufende Kanal 5 mit Vergussbeton ausgefüllt werden. Hiernach wird die Spreizung der Spreizkörper 14 durch Zurück drehen der Gewindespindel 15 aufgehoben und somit die Vorspannkraft auf den Vergussbeton übergeleitet.
Zum Vergiessen des Kanals 5 mit Vergussbeton ist eine Schalung 7 vorgesehen, die in der Mitte des Kanals 5 eine Erhöhung 8 aufweisen kann, durch die nach Ent fernen der Schalung 7 eine senkrecht verlaufende Füh- rung zum Einschieben von Trennwänden gebildet wird.
Das Mass a (Fig. 6) gibt den Abstand des Austritts punktes A der Ringzugbewehrung 2 aus dem Fertigteil 1 von der durch die Aussenfläche und die Seiten 12 der Bauelemente 1 gebildeten Kante K an und ist für sämt liche Behältergrössen immer gleich. Damit ist es mög lich, die vorgebogenen Bewehrungseisen 2 bzw.
Spann drahtkanäle in eine Vorrichtung einzulegen und somit deren Lage immer exakt zu bestimmen. Daher bilden die Bewehrungs-Kreisstücke 2 bzw. 2' immer Teile eines exakten Kreises DA, womit es auch möglich ist, sie entsprechend der Kreisform miteinander zu ver binden. Nur dadurch aber können günstige statische Systemannahmen für die Bemessung der Behälter ge troffen werden.