CH691608A5 - Rohr- und/oder stabförmige faserverstärkte Konstruktionen. - Google Patents

Description

  



  Die vorliegende Erfindung betrifft eine rohrförmige und/oder stabförmige Konstruktion, insbesondere für Stützen, Masten, Leitungsrohre, ein Verfahren zur Herstellung einer rohrförmigen und/oder stabförmigen Konstruktion sowie ein Verfahren zur Herstellung einer gitter- oder gewebeartigen Bewehrung für eine rohrförmige und/oder stabförmige Konstruktion. 



  Maste, Stützen etc. aus Schleuderbeton werden schon seit Jahrzehnten fabriziert. Dabei ist es bekannt, dass deren Querschnitte sehr unterschiedlich sein können. Betonquerschnitte, wie sie heute verwendet werden, sind zu mechanisch adäquaten Stahlrohrquerschnitten relativ schwer. Die Ursache dafür sind die hohe Dichte der Stahlbewehrung, die relativ grosse Überdeckung derselben, um den Korrosionsschutz zu gewährleisten, und die mässige Druckfestigkeit des Betons. 



  Obwohl sich Stahlbetonkonstruktionen, z.B. Betonmasten, Stützen etc., in der Vergangenheit bezüglich Korrosionsschutz gut bewährt haben, übersteigt ihre Masse jedoch wegen der erforderlichen minimalen Betonüberdeckung der Stahlbewehrung in der Regel jene von mechanisch gleichwertigen reinen Stahlkonstruktionen. 



  Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine rohrförmige Konstruktion vorzuschlagen, beispielsweise für die erwähnten rohrförmigen Betonkonstruktionen oder für Rohre aus anderen Konstruktionswerkstoffen, welche verglichen mit den heute verwendeten stahlbewehrten Betonrohren leichter sind und trotzdem über weitgehendst gleichwertige mechanische Festigkeiten verfügen. 



  Die gestellte Aufgabe wird mittels einer rohrförmigen Konstruktion bzw. einem Vollprofil gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 1 gelöst. 



  Ersetzt man die Stahlbewehrung durch eine auf Fasern, wie insbesondere Kohlenstoff-, Glas-, Aramid- gereckte Polyethylen-, Polypropylen-, Bor-, Polyesterfasern, basierende korrosionsbeständige Bewehrung und den Normalbeton durch Hochleistungsbeton, wird es beispielsweise im Schleuderverfahren möglich, dem Stahlrohrquerschnitt mechanisch gleichwertige und unter Berücksichtigung der Korrosionsbeständigkeit sogar überlegene Betonrohrquerschnitte gegenüberzustellen. 



  Rohr- oder stabförmige Bauteile aus Kohlenstofffaser- und/oder Glasfaser-verstärktem Hochleistungsbeton sind korrosionsbeständig und bedeutend leichter als bisherige Stahlbetonkonstruktionen. Dieser moderne Werkstoff hat gegenüber Stahl den grossen Vorteil, dass er nicht periodisch einer aufwändigen, die Umwelt belastenden Korrosionsschutzbehandlung unterworfen werden muss. 



  Die Einsatzmöglichkeiten derartiger rohr- oder stabförmiger Bauteile liegen beispielsweise bei Infrastrukturbauten, wie Masten für Beleuchtungen, Fahrleitungen, Hochspannungsleitungen, Funkmasten etc. Der Vorteil der erfindungsgemäss vorgeschlagenen rohrförmigen Bauteile liegt in ihrem geringeren Gewicht und dadurch in der einfacheren Montage sowie im Fehlen der Notwendigkeit einer Wartung. 



  Ein weiterer Einsatz liegt bei Gleichstrom-Eisenbahnsystemen, beispielsweise für den Ersatz von Stahlmasten infolge der Kriechstromschäden. Bei Eisenbahnsystemen, welche über ein Gleichstromnetz verfügen, entstehen an den Stahlmasten infolge von Kriechströmen grosse Korrosionsschäden. 



  Ein weiteres Einsatzgebiet liegt bei Hochspannungsleitungen, da hier die Herstellung von schwach leitenden Masten den Vorteil hat, dass für die Befestigung der Leiterseile einfachere Aufhängungssysteme möglich sind. 



  Wiederum ein weiteres Einsatzgebiet liegt im Hochbau für das Herstellen von vorfabrizierten Stützen. Der Vorteil liegt in der besseren Brandsicherheit sowie in der Schlankheit der Stützen. 



  Bei den oben angegebenen Einsatzgebieten handelt es sich selbstverständlich nur um Beispiele, welche auf x-beliebige Art und Weise erweitert bzw. ergänzt werden können. So ist es beispielsweise auch möglich, die erfindungsgemäss vorgeschlagenen rohrförmigen Konstruktionen für Rohrleitungen zu verwenden oder für Rohre, beispielsweise bestehend aus einem anderen Werkstoff als Beton. So ist es auch möglich, als Matrix an Stelle von Zement beispielsweise ein Kunstharz, wie Epoxidharz, Polyurethanharz, Polyesterharz und dergleichen, zu verwenden, welches Harz mit x-beliebigen mineralischen oder nichtmineralischen Füllstoffen gefüllt werden kann. Auch Rohre aus Kunstharz mit einer faserförmigen Bewehrung lassen sich mittels Schleudertechnik herstellen. 



  Bei der faserverstärkten Bewehrung bzw. Verstärkung kann es sich beispielsweise um pultrudierte Glas- und/oder Kohlenstofffasern enthaltende Verstärkungsstäbe handeln, welche vorzugsweise längs verlaufend im Rohr bzw. der rohrförmigen Konstruktion angeordnet sind. Diese Stäbe können sowohl schlaff wie auch vorgespannt in der rohr- oder stabförmigen Konstruktion angeordnet sein. 



  Die Stäbe können wenigstens entlang von Abschnitten, vorzugsweise an ihren Enden bzw. im Verankerungsbereich, oberflä chenbeschichtet sein, vorzugsweise mit Aluminiumoxid-, Quarzsand- oder anderen stabilen mineralischen oder keramischen Granulaten, welche beispielsweise mit einem epoxidharzartigen Material auf der Oberfläche der Bewehrungsstäbe aufgetragen werden. 



  Die erwähnten Stäbe sind vorzugsweise weitgehendst gleichmässig verteilt entlang dem Rohrquerschnitt angeordnet und können aussen herum mittels einer Zusatzbewehrung, wie beispielsweise einer gitterförmigen oder ringförmigen Bewehrung, zur Ableitung der Schubkräfte und Verbesserung der Rissverteilung, eingehüllt sein. 



  Schlussendlich können die Stäbe endständig in konischen Ankerhülsen verankert vorgespannt in der rohr- oder stabförmigen Konstruktion gehalten werden, sei es zeitweise beim Spannbettverfahren oder immer im Spanngliedverfahren. 



  Bei der Verstärkung bzw. Bewehrung kann es sich aber auch um geflochtene, gewobene oder gewickelte Gitterkörbe aus Fasersträngen, vorzugsweise sogenannten Rovings, handeln. Als Bewehrung eignet sich auch eine Faserwendel bzw. Endlosspirale, welche sich entlang der ganzen Länge der rohrförmigen Konstruktion erstreckt. 



  Weitere bevorzugte Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Verstärkung bzw. Bewehrung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 16 charakterisiert. 



  Vorgeschlagen wird weiter ein Verfahren zur Herstellung einer rohr- oder stabförmigen Konstruktion, beinhaltend die faserartige Bewehrung bzw. Verstärkung, gemäss dem Wortlaut insbesondere nach Anspruch 17. 



  Bevorzugte Ausführungsvarianten des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert. 



  Schlussendlich beschrieben werden Verfahren zur Herstellung einer geflochtenen, gewobenen oder gewickelten gitterartigen Bewehrung bzw. Verstärkung, wie sie in einer erfindungsgemäss definierten rohr- oder stabförmigen Konstruktion verwendet wird. Diese Verfahren sind charakterisiert in einem der Ansprüche 19 oder 20. 



  Näher auf die diversen rohr- oder stabförmigen Konstruktionen, Herstellverfahren der rohr- oder stabförmigen Konstruktionen sowie Herstellverfahren für die Herstellung der Bewehrungen bzw. Verstärkungen wird unter Bezug auf die nachfolgenden Figuren eingegangen. Anhand dieser beispielsweisen Figuren wird die Erfindung nun näher beschrieben. 



  Dabei zeigen: 
 
   Fig. 1 einen Rohrquerschnitt mit einer Stahlbewehrung gemäss Stand der Technik; 
   Fig. 2 einen Rohrquerschnitt mit einer Bewehrung, bestehend aus faserverstärktem Kunststoff; 
   Fig. 3a bis 3d rohrförmige Bewehrungen im Quer- bzw. Längsschnitt, beinhaltend eine Längsbewehrung sowie eine Querbewehrung; 
   Fig. 4 in Perspektive, eine geflochtene gitterartige faserverstärkte Bewehrung; 
   Fig. 5 einen lose geflochtenen Faserstrumpf für die Herstellung einer Bewehrung gemäss Fig. 4; 
   Fig. 6a bis 6c schematisch dargestellt, die Herstellung eines faserverstärkten Gitterrohres aus einem geflochtenen Strumpf gemäss Fig. 4 für eine Rohrbewehrung; 
   Fig. 7a bis 7f verschiedene gewickelte Gitterrohre aus faserverstärktem Kunststoff in Längsansicht;

   
   Fig. 8 im Längsschnitt eine konische Verankerungshülse für das endständige Verankern eines Längsbewehrungsstabes und 
   Fig. 9 einen mit Granulat beschichteten Bewehrungsstab. 
 



  Fig. 1 zeigt einen Rohrquerschnitt eines Rohres 1 min  mit einer Stahlbewehrung, umfassend längs im Rohr verlaufende Stahlstäbe 9 min  und eine die Stäbe einhüllende Schubbewehrung 11 min . Sowohl innen wie aussen ist die Stahlbewehrung je durch eine Betondeckung 3 min  bzw. 5 min  als Korrosionsschutz überdeckt. 



  Demgegenüber zeigt Fig. 2 einen Rohrquerschnitt mit einer faserverstärkten Bewehrung, umfassend einerseits Längsstäbe 9 und eine die Stäbe einhüllende Schubbewehrung 11. Wiederum ist die Bewehrung mit Hochleistungsbeton überdeckt, wobei es auch möglich ist, auf eine Betondeckung gänzlich zu verzichten. Mit einer minimalen Betondeckung wird die Bewehrung aus Kohlenstofffaser-verstärktem Kunststoff vor dynamischen Einwirkungen geschützt. 



  Fig. 3a bis Fig. 3d sind heute übliche Bewehrungsmuster für Stahlbeton. Sie eignen sich ebenfalls für Kohlenstofffaser-verstärkten Kunststoff. Dabei zeigt Fig. 3a die Bewehrung gemäss Fig. 2, aufweisend die Längsstäbe 9 sowie eine Querbewehrung 11. Diese Querbewehrung 11 kann beispielsweise, wie in Fig. 3b dargestellt, aus einfachen Querbügeln 11b beste hen, mittels welcher die Längsstäbe 9 aussen verbindend eingehüllt sind. 



  Es ist aber auch möglich, dass die Querbewehrung aus einer doppelt gewickelten Wendel 11c besteht, wie in Fig. 3c dargestellt. 



  In Fig. 3d ist eine einseitig verlaufende gewickelte Spirale bzw. Wendel 11d dargestellt, wiederum aussen einhüllend die Längsstäbe 9. 



  Das relativ teure Kohlenstofffasermaterial muss möglichst sparsam verwendet werden, d.h. die entsprechenden Konstruktionen müssen möglichst optimal ausgebildet sein. Die diagonal verlaufende Bewehrung ist sowohl eine Längsbewehrung wie auch eine Querbewehrung, d.h. übernimmt Biege-Zug-Spannungen sowie Schub aus Querkraft und aus Torsion. Für einen Rohrquerschnitt mit reiner Torsion ist dies, bei einem Achsenwinkel von +/- 45 DEG , die effizienteste Bewehrung. Bei axialem Druck erhöht sich die Betondruckfestigkeit mit einer markanten Duktilitätssteigerung infolge Umschnürungswirkung (confining action). 



  Bewehrungskörbe gemäss Fig. 3c und Fig. 3d bestehen aus Längsstäben und Querstäben. 



  Je engmaschiger die Gitterkörbe ausgebildet sind, um so besser ist die Rissverteilung. Mit anderen Worten führen engmaschige Gitterkörbe zu einer möglichst feinen Rissverteilung. 



  Die korrosionsbeständige Bewehrung aus Kohlenstoff- und/oder Glasfasern lässt eine minimale Betondeckung zu (sowohl aussen wie auch innen) und ermöglicht somit die Herstellung von dünnwandigen Rohrquerschnitten. Die minimale Betondeckung soll die faserverstärkte Bewehrung vor mechanischen Einwirkungen schützen. Die minimale Betonabdeckung muss grösser sein als das grösste Zuschlagskorn, wegen der Verdichtung beispielsweise beim Schleudern beim Herstellen der rohrförmigen Konstruktion. Eine engmaschige Bewehrung ist bei dünnwandigen Rohrquerschnitten aus obigen Gründen vorzuziehen. Bei den in den Fig. 1 bis 3 und nachfolgenden Figuren dargestellten Querschnitten kann es sich selbstverständlich auch um Vollprofile bzw. Stabprofile handeln, da die erfindungsgemäss vorgeschlagenen Massnahmen nicht auf Rohre beschränkt sind. 



  In Fig. 4 ist in Längsperspektive ein faserverstärktes Gitterrohr 21 dargestellt, bestehend aus diagonal geflochtenen sogenannten Rovings 23. Selbstverständlich kann es auch aus mehreren Rovings, sogenannten Strängen, geflochten werden. Auf die Herstellung derartig faserverstärkter Gitterrohre wird nachfolgend unter Bezug auf die Fig. 6a bis 6c Bezug genommen. 



  Ausgegangen für die Herstellung solch laminierter Gitterrohre aus geflochtenen Strümpfen wird von einem strumpfartigen bzw. schlauchartigen geflochtenen Gewebe, wie in Fig. 5 dargestellt. Dabei bestehen die einzelnen Stränge, wie oben angeführt, aus sogenannten Rovings, aufweisend beispielsweise Kohlenstofffasern und/oder Glasfasern. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass es sinnvoll sein kann, mehrere Kohlenstofffaserrovings mit Glasfaserfäden zu binden, um zu flechten. Der gemäss Fig. 5 dargestellte Strumpf bzw. Schlauch wird nach dem Flechten auf Rollen aufgespult. 



  In den Fig. 6a bis 6c ist nun dargestellt, wie der für die Bewehrung zu verwendende Gitterkorb bzw. das Gitterrohr hergestellt wird. Von einer Rolle 27, umfassend den geflochtenen Endlosschlauch bzw.  -strumpf 25, wird dieser abgerollt mit gleichzeitigem Überstülpen über eine längs ausgebildete Kernform 29 für die Formgebung. Der Schlauch wird dabei über eine abgerundete Spitze 31 der zylindrischen oder konischen Kernform 29 geschoben. Üblicherweise ist die Kernform aus Holz gefertigt, sie kann aber auch aus Metall oder aus Kunststoff gefertigt sein. Die Kernform 29 wird vorgängig zum Überstülpen mit dem Schlauch mit einer Plastikfolie geschützt oder aber mit einem üblicherweise in der Kunststofftechnik verwendeten Trennmaterial beschichtet, damit ein anschliessend einwandfreies Entformen des Gitterrohres nach dessen Herstellung möglich ist.

   Möglich ist beispielsweise auch eine "flaschenförmige" Kernform etc. Ein grosser Vorteil bei komplizierten Formen besteht jeweils darin, dass sich der Strumpf an die jeweilige Form anpasst. 



  Nach dem Überstülpen öffnet sich der Schlauch 25 zu einer losen flexiblen Gitterform 33 und fällt infolge der Schwerkraft nur dann nach unten, wenn er leicht nach oben nachgeschoben wird. Ein Ziehen des Schlauches über die Kernform funktioniert weder vertikal noch horizontal; der Grund liegt wohl darin, dass beim Ziehen infolge Reibung sofort eine Einschnürung entsteht. 



  Im Weiteren konnte festgestellt werden, dass Kohlenstofffaserschläuche mit dicken Strängen, da steifer, robuster und weniger filigran, besser über die Form gestülpt werden können als feine. Durch das grössere Eigengewicht rutschen derartige Schläuche auch besser über die Form. Das Stülpen des Faserstrumpfes bzw. -schlauches über die Kernform 29 kann sowohl manuell wie auch maschinell erfolgen. 



  Nachdem die Gitterform 33 sich entlang der gesamten Oberfläche der Kernform 29 erstreckt, wird der Gitterkorb nun so hergestellt, indem das Gitter 33 mittels eines Harzes, wie beispielsweise Epoxidharz, Polyurethanharz, Polyesterharz und dergleichen, laminiert wird. Nach dem Aushärten des Harzes entsteht somit ein starres Gitterrohr, aufweisend entlang der ganzen Länge eine Gitterstruktur, wie dargestellt beispielsweise in Fig. 6b und bezeichnet mit der Bezugszahl 37. Nach dem Aushärten wird die Kernform 29 entfernt, und die Faserbewehrung für die Herstellung einer erfindungsgemäss definierten rohrförmigen Konstruktion ist somit fertiggestellt. Es bleibt somit nur noch, das Gitterrohr in die gewünschte Länge zu verkürzen. 



  Beim Herstellen des schlauchförmigen Gittergeflechtes ist es wichtig, bereits die endgültige Geometrie des zu erstellenden Rohres bzw. der Stütze oder des Mastes miteinzubeziehen, da sich selbstverständlich die Geometrie des Gitterkorbes danach zu richten hat. Aus diesem Grunde ist es beispielsweise sinnvoll, die Kernform bereits leicht konisch verlaufend auszubilden, da ja bekanntlich Masten ebenfalls konisch nach oben zusammenverlaufend ausgebildet sind. Bei der Herstellung von Leitungsrohren hingegen ist auf eine konische Ausbildung der Kernform zu verzichten. 



  Ebenfalls zu beachten ist, dass der Umfang des Schlauches und die Anzahl der Stränge nach dem Überstülpen der Kernform 



  a) den Steigungswinkel der gegeneinanderlaufenden Stränge bestimmen sowie 



  b) die Grösse der Gitteröffnungen zwischen den Strängen. 



  So hat es sich beispielsweise gezeigt, wie in Fig. 6c dargestellt, dass ein Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen von ca. 45 DEG  zu bevorzugen ist, wobei selbstverständlich bei konisch verlaufenden Gitterkörben dieser Winkel von unten nach oben variiert bzw. zunimmt. 



  Die Herstellung der Faserschläuche bzw. -strümpfe erfolgt in der Regel nach herkömmlichen Methoden durch dafür spezialisierte Firmen. Bei der Herstellung von Strängen, bestehend aus mehreren Rovings, können diese eine Grund-Kohlenstofffaserstruktur aufweisen, welche mit einer Glasfaserschnur umwickelt werden. Diese Massnahme hat verschiedene Auswirkungen:
 - Durch die Umwicklung der Kohlenstofffaserstränge entstehen relativ steife "Kordeln", welche sich einfacher und unproblematischer über den Formkern legen lassen.
 - Werden Stränge mit einer Glasfaserschnur umwickelt, entsteht infolge der Einschnürung eine gerippte Strangoberfläche. Diese führt zu einer verbesserten Haftung bzw. zu einer verkürzten Verankerungslänge im Beton. 



  In den Fig. 7a bis 7f sind verschiedene Ausführungsvarianten von gewickelten, faserverstärkten Gitterrohren dargestellt, welche beispielsweise mittels Wickelmaschinen hergestellt sind. Das Wickeln von harzgetränkten Kohlenstoff- und/oder Glasfasern erfolgt in der Regel auf einen Wickelkern, welcher wiederum vorzugsweise mit einem Trennmittel beschichtet ist. Der Vorteil des Wickelns liegt in der maschinellen Herstellung und damit in der Herstellung von reproduzierbar exakten Formen. Es können lange Fasern verwendet werden. Auch der Fasereinsatz ist optimaler, da eine gezielte Winkeleinstellung je nach statischer Beanspruchung möglich ist. Die Gitteröffnung ist gezielt in Grösse bzw. Geometrie beeinflussbar. Schlussendlich ist es möglich, Aussparungen, Querschnittsverengungen etc. direkt beim Wickelprozess zu berücksichtigen. 



  In Fig. 7a ist ein gewickeltes Gitterrohr dargestellt, aufweisend diagonale Gitterstränge mit einem Gangwinkel von 45 DEG . In Fig. 7b hingegen ist der Gangwinkel relativ flach, und in Fig. 7c weist das Gitterrohr steil angewinkelte Gitterstränge auf. 



  In Fig. 7d weist das Gitterrohr eine konische Form auf, währenddem das Gitterrohr gemäss Fig. 7e eine Verengung 43 aufweist. In Fig. 7f, schlussendlich, ist eine Aussparung 45 vorgesehen. 



  Nach dem Wickelvorgang stellt sich das Gitterrohr beispielsweise dadurch ein, dass das in die einzelnen Stränge eingedrungene Harz bei Normaltemperatur aushärtet. Falls es sich um ein heiss härtendes Bindemittel handelt, muss das auf die Wickelform aufgewickelte Gitterrohr nachgetempert werden, um eine Aushärtung des Laminierharzes auszulösen. Nach Aushärten des Laminierharzes bzw. des Bindemittelharzes kann das Gitterrohr wiederum vom Wickelkern entfernt werden und auf die gewünschte Länge verkürzt werden. 



  Eine weitere Herstellungsmöglichkeit von gitterartigen Bewehrungen besteht beispielsweise im Punktschweissen von sogenannten thermoplastischen faserverstärkten Bändern. Diese Bänder, bestehend aus einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise mit einem Volumenanteil von 30% bis 40%, verstärkt mit beispielsweise 60 bis 70 Vol.-% Fasern, können durch Aufeinanderlegen, Anpressen und punktuelles Erwärmen der Matrix miteinander verschweisst werden. 



  Analog der Herstellmethode, dargelegt unter Bezug auf die Fig. 7a bis 7f, können mit dieser Punkt-Schweiss-Technik ebenfalls faserverstärkte Gitterkörbe hergestellt werden. 



  Wiederum eine weitere Möglichkeit besteht darin, schlaffe oder vorgespannte Längsstäbe mit einer Wendel bzw. mittels einer Spirale einzuhüllen, wobei die Wendel mit faserverstärkten thermoplastischen Bändern, beispielsweise verstärkt mit Kohlenstofffasern, hergestellt werden kann, welche mit der Längsbewehrung punktuell verklebt wird. 



  Es ist aber auch möglich, eine Wendel aus Faserrovings oder Fasersträngen herzustellen, wobei die Faserrovings auf eine Kernform unter Berücksichtigung des späteren Durchmessers der Längsbewehrung aufgewickelt werden, darauf das Laminieren und Aushärten der Wendel erfolgt, worauf diese entformt wird. 



  Unter Bezug auf die Fig. 8 und 9 soll nun das Vorspannen von Längsstäben, wie dargestellt in den Fig. 2 und 3, beispielsweise im Wesentlichen bestehend aus Fasern, beschrieben werden. Das Vorspannen von faserverstärkten Stäben ist mit verschiedenen Schwierigkeiten verbunden: 



  1. Die Verankerung von beispielsweise Kohlenstofffaserstäben in Beton lässt sich bis heute nur mit einer sogenannten "Panierung" befriedigend lösen, wobei eine derartige Oberflächenbeschichtung mit dem Bezugszeichen 51 in Fig. 9 schematisch dargestellt ist. Als geeignete Oberflächenbeschichtung haben sich mineralische und keramische Granulate erwiesen, welche beispielsweise mittels eines Epoxidharzes auf die Kohlenstofffaserdrähte geklebt werden. 



  2. Die Endverankerung für das Vorspannen der Kohlenstofffaserdrähte erfordert ein spezielles Verankerungssystem, wie beispielsweise in Fig. 8 dargestellt. Da die auf Querkräfte empfindlichen Kohlenstofffaserstäbe nicht durch Klemmen festgehalten werden können, wird die Veranke rungskraft mit einer Keilwirkung in einer zylindrischen Hülse 53 bewerkstelligt. Derartige Verankerungshülsen sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung W095/29 308 beschrieben. Auf eine detaillierte Beschreibung derartiger Verankerungshülsen wird an dieser Stelle verzichtet und lediglich auf die oben erwähnte internationale Patentanmeldung verwiesen. 



  Die Herstellung der erfindungsgemäss definierten rohrförmigen und/oder stabförmigen Konstruktion erfolgt nun vorzugsweise mit dem sogenannten Schleuderverfahren, ein Verfahren, welches auch für Maste etc. mit Stahlbewehrung verwendet wird und sich bestens bewährt hat. 



  Zunächst wird die untere Schalungshälfte bereitgestellt, gereinigt und beispielsweise mit Schalungsöl bzw. einem Trennmaterial behandelt. Anschliessend wird der vorab beschriebene und vorbereitete Bewehrungskorb bzw. die Verstärkung in diese untere Schalungshälfte eingelegt. Nun erfolgt das Einfüllen des flüssigen bis weichplastischen Betons durch die Bewehrung hindurch in die bereitgestellte untere Schalungshälfte. Selbstverständlich kann an Stelle des Betons auch ein anderes Bindemittel-/Füllstoffgemisch in diese Schalungshälfte eingefüllt werden, wie beispielsweise eine gefüllte Kunstharzmasse. 



  Daran anschliessend erfolgt das Auflegen der oberen Schalungshälfte mit nachfolgender Verschraubung, Verkeilung etc. mit der unteren Schalungshälfte. Schlussendlich erfolgt die Herstellung des Rohres mit einer Zentrifugalkraft von ca. 30 g bis 50 g (30- bis 50facher Erdbeschleunigung) im Bereich des grössten Radius des Produktes. Nach erfolgter Aushärtung wird das so mittels Schleuderverfahren hergestellte Rohr aus der Schalung entformt. 



  Wie erwähnt, bedarf es für das Herstellen der Rohre mittels Schleuderverfahren keiner neu entwickelten Einrichtung, sondern es können bewährte und konventionelle Schleudereinrichtungen verwendet werden, wie sie auch für die Herstellung von mit Stahl bewehrten Betonrohren Verwendung finden. 



  Bei den in den Fig. 2 bis 9 dargestellten Rohren, Bewehrungen und Verstärkungen, Verankerung, Gitterkörben usw. handelt es sich selbstverständlich nur um Beispiele, welche dazu dienen, die vorliegende Erfindung näher zu erläutern. Obwohl die Erfindung weitgehendst unter Bezug auf die Herstellung von bewehrten Betonrohren beschrieben ist, ist es selbstverständlich möglich, irgendein für das Herstellen von Rohren oder Stäben verwendetes Material mittels faserverstärkter Bewehrung zu verstärken. So ist auch die vorliegende Erfindung nicht auf runde Querschnitte beschränkt, sondern es lassen sich selbstverständlich auch Rohre oder Stäbe mit eckigen oder ovalen Querschnitten erfindungsgemäss verstärken.

   Auch kann es sich beim für die Rohr- oder Stabherstellung verwendeten Material um mineralische Bindemittel, Kunstharze oder teilweise vernetzende thermoplastische Materialien handeln, welche gering oder relativ hoch gefüllt sind, wiederum beispielsweise mittels mineralischer Füllstoffe. Bei der Bewehrung handelt es sich vorzugsweise um eine solche, hergestellt aus Fasern. So ist es auch möglich, beispielsweise metallische Fasern für die Verstärkung zu verwenden und/oder Abmischungen mit den erwähnten Materialien Kohlenstoff und Glas. 



  Auch ist es an sich unerheblich, ob beispielsweise für die Herstellung der geflochtenen oder gewickelten gewebeartigen Körbe bzw. rohrförmigen Schläuche duroplastische oder teilweise vernetzende thermoplastische Bindemittel verwendet wer den, die geeignete Wahl des vorzugsweise laminierten Bindemittels richtet sich selbstverständlich auch nach der Wahl des Fasermaterials, welches für die Herstellung der Bewehrungsgitter bzw. schlauch- oder rohrförmigen Bewehrungsgewebe verwendet wird. 



  Erfindungswesentlich ist, dass für die Verstärkung von rohr- oder stabförmigen Konstruktionen eine aus Fasern hergestellte Bewehrung bzw. Verstärkung verwendet wird.

Claims (21)

1. Rohrförmige oder stabförmige Konstruktion (1) bzw. Rohrvollprofil, wie insbesondere Mantelrohr, Leitungsrohr, ein- oder mehrschichtiger Mantel einer Stütze oder eines Mastes sowie vollflächiger Querschnitt, gekennzeichnet durch eine faserverstärkte Bewehrung bzw. Verstärkung (9, 11, 21, 33, 37, 41).

2. Rohrförmige oder stabförmige Konstruktion bzw. Vollprofil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Bewehrung bzw. Verstärkung, beinhaltend Kohlenstoff-, Glas-, Aramid-, gereckte Polyethylen-, Polypropylen-, Bor-, Polyester- oder andere Kunststofffasern.

3. Rohrförmige oder stabförmige Konstruktion bzw. Vollprofil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrung bzw. Verstärkung pultrudierte faserverstärkte, längs verlaufende Kunststoffstäbe (9) beinhaltet, welche Stäbe vorzugsweise vorgespannt sind.

4.

Rohrförmige oder stabförmige Konstruktion bzw. Vollprofil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe wenigstens entlang von Abschnitten, vorzugsweise an ihren Enden bzw. im Verankerungsbereich oberflächenbeschichtet sind, vorzugsweise mit Aluminiumoxid-, Quarzsand- oder anderen stabilen mineralischen oder keramischen Granulaten (51).

5. Rohrförmige oder stabförmige Konstruktion bzw. Vollprofil nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe wenigstens gleichmässig verteilt entlang dem Rohrquerschnitt angeordnet sind und aussen herum mittels einer Zusatzbewehrung (11, 21, 33, 37, 41) git terförmig, gewebeartig oder wendel- bzw. spiralförmig eingehüllt sind.

6. Rohrförmige oder stabförmige Konstruktion bzw.

Vollprofil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe endständig in konischen Ankerhülsen (53) verankert sind.

7. Rohrförmige oder stabförmige Konstruktion bzw. Vollprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung bzw. Bewehrung (11, 21, 33, 37, 41) ein geflochtenes, gewobenes oder gewickeltes Gittergewebe bzw. eine schlauch- oder rohrförmige Netzstruktur aus Fasersträngen, vorzugsweise sogenannten Rovings, aufweist.

8. Rohrförmige oder stabförmige Konstruktion bzw. Vollprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung bzw. Bewehrung aus einer Endlosspirale bzw. einer Endloswendel aus Fasersträngen hergestellt ist.

9. Rohrförmige oder stabförmige Konstruktion bzw. Vollprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrung bzw.

Verstärkung ein strumpfartiges oder schlauchartiges Gittergewebe aufweist.

10. Rohrförmige oder stabförmige Konstruktion bzw. Vollprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gittermaschen aus in Längsrichtung oder Querrichtung gestreckten rhomboidartigen Vierecken gebildet werden mit spitzen Winkeln in einem Bereich von 30 DEG bis 90 DEG .

11. Rohrförmige oder stabförmige Konstruktion bzw. Vollprofil nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigungen der einzelnen Faserstränge in Bezug auf die Querschnittsebene der rohrförmigen Konstruktion bzw. des Vollprofils, insbesondere bei Druckgliedern, einen Winkel von ca. 45 DEG einschliessen.

12. Rohrförmige oder stabförmige Konstruktion bzw.

Vollprofil nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich das strumpfartige oder gitterartige Gewebe im Wesentlichen entlang der ganzen Länge der rohrförmigen Konstruktion bzw. des Vollprofils erstreckt.

13. Rohrförmige oder stabförmige Konstruktion bzw. Vollprofil nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrung Längsstäbe aufweist, welche durch das gitter- oder strumpfartige Gewebe, aussen umhüllend, zusätzlich verstärkt sind.

14. Rohrförmige oder stabförmige Konstruktion bzw. Vollprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr aus Hochleistungsbeton besteht.

15. Rohrförmige oder stabförmige Konstruktion bzw. Vollprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern des Rohres gefüllt ist.

16. Rohrförmige oder stabförmige Konstruktion bzw.

Vollprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie zylindrisch oder konisch ausgebildet sind.

17. Verfahren zur Herstellung einer rohrförmigen oder stab förmigen Konstruktion bzw. eines Vollprofils nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern bzw. Faserstränge aufweisende Bewehrung bzw. Verstärkung in eine Schleuderschalung eingelegt wird und die Rohrherstellung bzw. Vollprofilherstellung mittels Schleuderverfahren erfolgt.

18.

Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine untere Schalungshälfte einer Schleudereinrichtung gereinigt und mittels Trennfilm, wie Schalungsöl, behandelt wird, anschliessend der vorbereitete Bewehrungskorb bzw. die Verstärkung in diese untere Schalungshälfte eingelegt wird, daraufhin das Einfüllen des flüssigen bis weichplastischen gefüllten Bindemittels, vorzugsweise Beton, durch die Bewehrung hindurch in die untere Schalungshälfte erfolgt, die obere Schalungshälfte mit nachfolgender Verschraubung, Verkeilung etc. mit der unteren Schalungshälfte aufgelegt wird, die verschraubte Schalung mit einer Zentrifugalkraft von 30 g bis 50 g im Bereich des grössten Radius des Produktes geschleudert wird und schlussendlich die gefertigte rohrförmige Konstruktion entformt wird.

19.

Verfahren zur Herstellung eines laminierten, Fasern enthaltenden Gitterrohres aus einem geflochtenen Faserschlauch für die Verwendung in einer rohrförmigen Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein loser Schlauch aus Kohlenstofffasern geflochten oder gewoben wird, wobei der so hergestellte Schlauch aus diagonal geflochtenen oder gewobenen Rovings besteht bzw. aus aus mehreren Rovings bestehenden Strängen, der Schlauch auf eine Rolle aufgespult wird, von welcher der Schlauch über eine Kernform für die Formgebung übergestülpt wird, welche Kernform vorgängig mit einem Trennmittel be schichtet wird, damit eine einwandfreie Entformung nach dem Aushärten des Harzes möglich ist;

nach dem Überstülpen des Schlauches der sich ergebende, auf der Kernform aufliegende Gitterkorb mit einem Bindemittel, wie beispielsweise einem Kunstharz, laminiert wird und schlussendlich nach Aushärten des Harzes der Gitterkorb bzw. das laminierte Gitterrohr von der Kernform entfernt wird.

20. Verfahren zur Herstellung eines gewickelten, Fasern enthaltenden Gitterrohres für eine Bewehrung bzw. Verstärkung einer rohrförmigen Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass lange Fasern oder solche, die zu Endlosgarnen versponnen sind, auf einen Wickelkern spiral- oder gitterförmig aufgewickelt werden, wobei je nach Anforderung an die Bewehrung bzw. Verstärkung die Grösse bzw.

Geometrie der Maschen beeinflusst wird, anschliessend das gewickelte Gitterrohr mittels eines Bindemittels, insbesondere mittels eines Kunstharzes, versteift wird und nach Aushärtung desselben das Gitterrohr vom Wickelkern entfernt wird.

21. Stützen bzw. Maste, gekennzeichnet durch eine rohrförmige oder stabförmige Konstruktion bzw. ein Vollprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 16.