Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleuderbetonstütze sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Schleuderbetonstütze.
Derartige Stützen aus Schleuderbeton sind schon im vorigen Jahrhundert bekanntgeworden. Sie wurden hauptsächlich in kreisrunden Querschnitten, in punktsymmetrischer Ausführung als reguläre Vielecke, beispielsweise quadratisch oder mit achteckigem Querschnitt, ausgeführt, wobei sich, bedingt durch den Schleuderprozess, im Kern eine kreisrunde \ffnung ergab. Derartige Schleuderbetonstützen wurden entweder zylindrisch oder konisch geformt, wie dies beispielsweise im Art. "Schleuderbeton" des SIA, Sonderdruck aus Heft 7/1981 von Erich Bacsa, Zürich, eingehend erläutert ist.
Die vorliegende Erfindung trägt dem Umstand Rechnung, dass die Belastung derartiger Schleuderbetonstützen in dem Sinne ungleichmässig ist, als beispielsweise in zwei zueinander rechtwinklig stehenden Meridianebenen derartiger Stützen die Beanspruchung ungleichmässig sein kann, was z.B. bei Verwendung solcher Betonstützen für Fernleitungen vorkommt.
Die vorliegende Erfindung bezweckt daher die Schaffung einer Schleuderbetonstütze, welche diesem Umstand Rechnung trägt und in einer Belastungsrichtung bei gleichen Spannungsverhältnissen grössere Belastungen erlaubt als in einer anderen Richtung.
In diesem Sinne zeichnet sich die Schleuderbetonstütze gemäss der vorliegenden Erfindung durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aus.
Zu dieser Erfindung gehört ferner ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Schleuderbetonstütze, das sich durch den kennzeichnenden Teil des Verfahrensanspruches 4 auszeichnet.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand einer Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 bis 5 verschiedene Querschnitte von Schleuderbetonstützen,
Fig. 6 ein Zeit/Beschleunigungs-Schleuderdiagramm.
Fig. 1 zeigt einen Schleuderbetonstützen-Querschnitt 1 mit einer Aussenkontur 2, bestehend aus zwei parallelen Seitenebenen 3, die bei sich verjüngender Schleuderbetonstütze gegeneinander geneigt sein können, sowie durch zwei abgerundete Seitenflächen 5, welche beispielsweise Zylindermantelflächen eines Zylinders mit der Drehachse 7 sein können. In der Mitte ergibt sich beim Schleudern ein im Querschnitt kreisförmiger Durchgang 6. Gleichmässig parallel zum Umfang oder in gewünschter anderer Konfiguration sind Armierungseisen 8, normalerweise runden Querschnittes, vorgesehen. Deren Abstand voneinander, d.h. die Teilung, ist, abgesehen von Spezialfällen, gleichmässig. Es sind ferner der Innenabstand, d.h. der Radius des mittigen Durchganges 6 von der Drehachse 7, der Innenabstand 9 sowie der Aussenminimalabstand 10 und der Aussenmaximalabstand 11 eingezeichnet.
Fig. 2 zeigt einen ovalen Stützenquerschnitt 15 mit zwei Seitenebenen 16 sowie halbkreisförmige Verbindungsseitenflächen 17. Im übrigen ist der Aufbau gleich wie derjenige gemäss Fig. 1.
In weiteren Fig. 3 bis 5 ist ein ellipsenförmiger Querschnitt, ein eiförmiger Querschnitt und ein mit geknickten Seitenebenen ausgeführter Querschnitt dargestellt. Auch hier können analoge Armierungseisen irgendwelchen Querschnittes vorgesehen werden.
Zum Herstellen derartiger Schleuderbetonstützen bedient man sich normalerweise einer Stahlform, welche zweiteilig und in der Längssymmetrieebene geteilt ist. Dadurch wird die Beschickungsfläche für das Einfüllen des Betons grösser und das Herausnehmen der fertigen Betonstütze einfacher, da keine Parallelflächen das Herausnehmen behindern.
Diese Formen werden in einer Betonschleudermaschine gelagert, wobei, da solche Maschinen auf dem Markt erhältlich sind und die vorliegende Erfindung deren Konstruktion nicht beinhaltet, diese nicht beschrieben wird. Heute sind diese Maschinen im allgemeinen auf dem sog. Rollenbankprinzip aufgebaut, ein Prinzip, welches auch bei Mischtrommeln bekannt ist. Der Antrieb erfolgt dann durch Antreiben der im Abstand von ungefähr 2 m angeordneten Lagerrollen, auf denen die dynamisch ausgewuchtete Form mit Drehzahlen in der Grössenordnung von 300 bis 660/min rotiert.
Nachdem die untere Halbschale der Form gefüllt ist, wobei entsprechende Armierungseisen, als sog. Körbe punktgeschweisst oder mit Drähten miteinander verbunden, eingelegt worden sind, und gegebenenfalls durch entsprechende Vorspannvorrichtungen vorgespannt werden, wird die obere Formhälfte aufgesetzt, die Form verschlossen und der Schleudervorgang kann, wie dies beispielsweise im Diagramm gemäss Fig. 6 dargestellt ist, ausgeführt werden. In diesem Beispiel wird in einer ersten Phase die Drehzahl vom Punkt 0 (Fig. 6) auf den Punkt I hochgefahren, um dann während einer Vorverteilzeit bis zum Zeitpunkt II diese Vorverteilbeschleunigung wirken zu lassen. Dann wird die Drehzahl erhöht, auf den Punkt III, und während der Verdichtungszeit bis zum Zeitpunkt IV das eigentliche Fertigschleudern unter Wirkung der Verdichtungsbeschleunigung durchgeführt.
Hierauf wird die Drehzahl auf den Wert 0 gemäss Punkt V abgesenkt und die Form sowie die geschleuderte Betonstütze bekannterweise während einer gewissen Zeit zum Abbinden in der Form belassen
In der Folge werden beispielsweise einige Parametergrössen angegeben, welche einen qualitativ hochwertigen Schleuderbeton ergeben. Dabei ist vom Grundgedanken auszugehen, dass im zu schleudernden Betongemisch die grössten Bestandteile des Kieses dimensionsmässig nur ungefähr 2/3 des Abstandes benachbarter Mantelflächen der Bewehrungsstähle sein dürfen, ansonst die Gefahr des Hängenbleibens innerhalb des Bewehrungshages steigt und damit der Aussengürtel dieser Stützen zu wenig Grobanteile erhält. Der sog. Wasser/ Zementfaktor liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,4 bis 0,42. Die Vorverteilzeit I bis II beträgt 6 bis 12 min, wobei die Drehzahl so zu wählen ist, dass die Beschleunigungen für die Abstände 9, 10 und 11 sich in den Grössen 0,4 bis 0,6 g, bzw. 0,8 bis 1,2 g, bzw. 1,4 bis 2,0 g bewegen.
In diesen Grössenordnungen spielt die Erdbeschleunigung bei horizontalem Schleudern einen Einfluss, indem sie, je nach Lage des Betongemisches, sich zu den vorgegebenen Werten addiert oder von diesen subtrahiert, womit ein gewisses Einrütteln bzw. Einstampfen in dieser Phase erfolgt.
Nach dem Ansteigen auf die höhere Drehzahl erfolgt das Verdichten mit Beschleunigungswerten bezüglich der Abstände 9, 10 und 11 von 8 bis 10 g, bzw. 19 bis 22 g, bzw. 35 bis 40 g. Die Verdichtungszeit III bis IV dauert dabei normalerweise 4 bis 8 min.
Üblicherweise beträgt der im wesentlichen gleichmässige Abstand vom Hag der Armierungseisen 8 bis an die Aussenperipherie des Stützenquerschnittes 1 2,5 bis 5 cm. Dabei spielt die Berücksichtigung allfälliger Korrosionsgefahren, bedingt durch klimatische bzw. Umgebungsverhältnisse, eine wesentliche Rolle.
Es ist natürlich möglich, in einem Zug, allerdings bei entsprechend längerer Zeitdauer, vom Punkt 0 auf den Punkt III hochzufahren und dann die Zeitdauer III bis IV nötigenfalls entsprechend zu verlängern.
Es ist aber auch möglich, anstelle von zwei auch drei oder mehr Stufen vorzusehen. Auch können unterschiedliche Armierungshilfen, z.B. unterschiedliche Querschnitte, verwendet werden, beispielsweise Doppel-T-Balken, Rundeisen usw., wobei aber die Frage des freien Durchtrittes der grössten Betonbestandteile bei der Wahl und der Anordnung der Armierungen zu berücksichtigen sind.
Es ist hervorzuheben, dass die Herstellung derartiger, nicht reine Rotationsflächen darstellender Schleuderbetonstützen mit sehr hohen Bewehrungsgehalten, nämlich bis zu 17% des Betonquerschnittes, vorgesehen werden kann, was gegenüber den üblichen rotationssymmetrischen Querschnitten bzw. vieleckigen Querschnitten einen weiteren Vorteil darstellt.
In der Praxis betragen die Achsenverhältnisse der in den Fig. 1 bis 6 erläuterten Gebilde beispielsweise 27 x 48 cm, wobei die Querschnittsform im allgemeinen so zu wählen ist, dass die Betonfläche maximal 90% der Gesamtfläche entspricht. Dabei muss die minimale Wanddicke "w" eine genügende Überdeckung der Bewehrung gewährleisten, was insbesondere, wie erwähnt, durch die Korrosionsfestigkeit bedingt ist.
Bei nichtarmierten Stützen ergaben die folgenden Parameter optimale Eigenschaften:
Beschleunigung in den Bereichen äusserer Maximalabstände = 4 g,
Verdichtungszeit = 10 min, Faktor w/z = 0,38 oder auch
Aussenmaximalabstandsbeschleunigung = 16 g,
Verdichtungszeit = 1 min, Faktor w/z = 0,39.
Bei armierten Stützen ergaben sich ähnliche Verhältnisse. Die Versuche zeigten, dass die Parameter Armierung, Kornzusammensetzung, Betonzusätze, Abstand der Armierungseisen, unterschiedliches Anfahren, verschiedene Stufenzahlen im Sinne der Fig. 6 und deren Zeiten zu unterschiedlichen Resultaten führen. Die Versuche zeigten jedoch durchwegs den Vorteil von nicht kreisrunden oder regulären Vielecken in der Querschnittswahl der Stützen, insbesondere bei spezifischen Belastungen der Stützen in ihren Anwendungsbereichen.
Als Stützen sind im vorliegenden Falle sog. Profile und Träger ganz allgemein zu verstehen, welche durch Kräfte beansprucht werden, also insbesondere auch Biegeträger und dgl.
The present invention relates to a spun concrete support and a method for producing such a spun concrete support.
Such props made of centrifugal concrete became known in the previous century. They were mainly made in circular cross-sections, in a point-symmetrical design as regular polygons, for example square or with an octagonal cross-section, whereby, due to the centrifugal process, a circular opening resulted in the core. Such centrifugal concrete props were either cylindrical or conical in shape, as explained in detail in the art. "Centrifugal concrete" of the SIA, special print from issue 7/1981 by Erich Bacsa, Zurich.
The present invention takes into account the fact that the load on such centrifugal concrete columns is uneven in the sense that, for example, the stress can be uneven in two mutually perpendicular meridian planes of such columns, which e.g. occurs when using such concrete supports for long-distance lines.
The present invention therefore aims to provide a centrifugal concrete support which takes this into account and allows greater loads in one loading direction with the same tension conditions than in another direction.
In this sense, the centrifugal concrete prop according to the present invention is characterized by the characterizing part of claim 1.
This invention also includes a method for producing such a centrifugal concrete prop, which is characterized by the characterizing part of method claim 4.
The invention is subsequently explained, for example, using a drawing.
Show it:
1 to 5 different cross sections of spun concrete columns,
6 is a time / acceleration spin diagram.
Fig. 1 shows a spun-concrete prop cross-section 1 with an outer contour 2, consisting of two parallel side planes 3, which can be inclined towards each other with a tapered spun-concrete prop, and by two rounded side faces 5, which can be, for example, cylindrical outer surfaces of a cylinder with the axis of rotation 7. In the middle there is a passage 6 with a circular cross-section when spinning. Reinforcing irons 8, usually of round cross-section, are provided in a manner parallel to the circumference or in another desired configuration. Their distance from each other, i.e. apart from special cases, the division is uniform. It is also the inner distance, i.e. the radius of the central passage 6 from the axis of rotation 7, the inner distance 9 and the outer minimum distance 10 and the outer maximum distance 11 are shown.
FIG. 2 shows an oval support cross section 15 with two side planes 16 and semicircular connecting side surfaces 17. Otherwise, the structure is the same as that according to FIG. 1.
3 to 5 show an elliptical cross section, an egg-shaped cross section and a cross section designed with bent side planes. Analog reinforcement bars of any cross-section can also be provided here.
A steel mold, which is divided into two parts and is divided in the longitudinal plane of symmetry, is normally used to produce centrifugal concrete supports of this type. This increases the loading area for the filling of the concrete and the removal of the finished concrete support easier, since no parallel surfaces hinder the removal.
These molds are stored in a concrete centrifugal machine, and since such machines are available on the market and the present invention does not include their construction, they are not described. Today, these machines are generally based on the so-called roller bench principle, a principle that is also known for mixing drums. The drive then takes place by driving the bearing rollers, which are arranged at a distance of approximately 2 m, on which the dynamically balanced form rotates at speeds of the order of magnitude of 300 to 660 / min.
After the lower half-shell of the mold has been filled, with appropriate reinforcing irons, as so-called baskets spot-welded or connected to each other with wires, and if necessary pre-stressed by appropriate pre-tensioning devices, the upper mold half is put on, the mold is closed and the spinning process can, as shown, for example, in the diagram according to FIG. 6. In this example, the speed is ramped up from point 0 (FIG. 6) to point I in a first phase, in order to then allow this pre-distribution acceleration to take effect during a pre-distribution time up to time II. Then the speed is increased to point III, and the actual final spin is carried out during the compression time up to time IV under the effect of the compression acceleration.
The speed is then reduced to the value 0 in accordance with point V and, as is known, the mold and the flung concrete support are left in the mold for a certain time
In the following, for example, some parameter sizes are given, which result in high-quality centrifugal concrete. The basic idea here is that the largest components of the gravel in the concrete mixture to be spun may only be about 2/3 of the distance between adjacent outer surfaces of the reinforcing steel, otherwise the risk of getting caught inside the reinforcement heap increases and the outer belt of these supports receives too little coarse material . The so-called water / cement factor is preferably in the range between 0.4 and 0.42. The pre-distribution time I to II is 6 to 12 min, the speed being selected so that the accelerations for the distances 9, 10 and 11 are in the sizes 0.4 to 0.6 g and 0.8 to 1, respectively , 2 g or 1.4 to 2.0 g.
In these orders of magnitude, the acceleration due to gravity plays a role in horizontal spinning by adding to or subtracting from the specified values, depending on the position of the concrete mixture, which results in a certain shaking or pounding in this phase.
After increasing to the higher speed, the compression takes place with acceleration values with respect to the distances 9, 10 and 11 of 8 to 10 g, or 19 to 22 g or 35 to 40 g. The compression time III to IV normally takes 4 to 8 minutes.
Usually, the substantially uniform distance from the hail of the reinforcing bars 8 to the outer periphery of the column cross section 1 is 2.5 to 5 cm. The consideration of possible corrosion risks due to climatic or environmental conditions plays an important role.
It is of course possible to go up from point 0 to point III in one train, but with a correspondingly longer time period, and then to extend the time period III to IV accordingly, if necessary.
However, it is also possible to provide three or more stages instead of two. Different reinforcement aids, e.g. Different cross-sections are used, for example double T-beams, round bars etc., but the question of the free passage of the largest concrete components must be taken into account when choosing and arranging the reinforcements.
It should be emphasized that the production of such centrifugal concrete columns, which do not represent pure rotational surfaces, with very high reinforcement contents, namely up to 17% of the concrete cross section, can be provided, which represents a further advantage over the usual rotationally symmetrical cross sections or polygonal cross sections.
In practice, the axial ratios of the structures illustrated in FIGS. 1 to 6 are, for example, 27 × 48 cm, the cross-sectional shape generally being chosen so that the concrete surface corresponds to a maximum of 90% of the total surface. The minimum wall thickness "w" must ensure sufficient coverage of the reinforcement, which, as mentioned above, is due to the corrosion resistance.
The following parameters gave optimal properties for non-reinforced columns:
Acceleration in the areas of maximum external distances = 4 g,
Compression time = 10 min, factor w / z = 0.38 or also
External maximum acceleration of distance = 16 g,
Compression time = 1 min, factor w / z = 0.39.
The situation was similar for armored supports. The tests showed that the parameters reinforcement, grain composition, concrete additives, spacing of the reinforcement bars, different starting, different number of stages in the sense of FIG. 6 and their times lead to different results. However, the tests consistently showed the advantage of non-circular or regular polygons in the cross-sectional selection of the supports, especially with specific loads on the supports in their areas of application.
In the present case, supports are to be understood in general terms as so-called profiles and beams which are stressed by forces, in particular also bending beams and the like.