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Die
Erfindung betrifft ein Hohlprofil, insbesondere ein Rohr oder eine
Schlitzrinne, aus Stahlbeton, mit einer sich über die Profillänge erstreckenden Armierung,
sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Hohlprofile, wobei
fließfähiger Beton
in einer Schalung erhärtet,
und eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
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Betonrohre
mit Stahlarmierungen sind allgemein bekannt. Bekannte Stahlbetonrohre
sind mit einer radialen Schlaffarmierung versehen und werden stehend
in einer Schalung hergestellt. Dabei wird fließfähiger Beton in die stehende
Schalung eingebracht. Nach dem Aushärten des jeweiligen Stahlbetonrohres
wird die entsprechende Schalung in Längsrichtung des stehenden Stahlbetonrohres
nach oben abgezogen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Hohlprofil, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die Herstellungs-
und Verlegekosten reduziert werden, ohne dass Tragfähigkeit,
Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit gegenüber herkömmlichen Hohlprofilen aus Stahlbeton
herabgesetzt sind.
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Für das Hohlprofil
wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
dass die Armierung als kombinierte Spann- und Schlaffarmierung ausgeführt ist.
Die für sich
gesehen grundsätzlich
bekannte Spannarmierung dient zur Vorspannung des Hohlprofiles in Längsrichtung.
Dadurch ergibt sich eine erheblich erhöhte Belastbarkeit der Hohlprofile
in ihrer Längsrichtung,
wodurch in Verbindung mit der weitgehend radial umlaufenden Schlaffarmierung
eine erheblich verbesserte Tragfähigkeit
des Hohlprofiles erzielt wird. Durch die stark erhöhte Belastbarkeit
der erfindungsgemäßen Hohlprofile
in Längsrichtung
sind diese wesentlich unempfindlicher gegenüber einbaubedingten Unregelmäßigkeiten
nach der Verlegung als dies bei herkömmlichen Stahlbeton-Hohlprofilen der
Fall ist. Hierdurch ist es möglich,
die Hohlprofile mit gegenüber
herkömmlichen
Hohlprofilen wesentlich vergrößerter Länge herzustellen.
Die entsprechend größere Baulänge führt zu einfacherer
Verlegung der Hohlprofile, da bei gleicher Gesamtlänge entsprechender
Hohlprofilleitungen eine reduzierte Anzahl von Hohlprofilen verlegt
werden muss. Unter Hohlprofilen sind insbesondere Rohre mit oder
ohne Fuß oder
auch Schlitzrinnen zu verstehen.
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In
Ausgestaltung der Erfindung weist das Hohlprofil eine Gesamtlänge von
wenigstens 4 m auf. Diese Ausgestaltung eignet sich in besonders
vorteilhafter Weise für
Stahlbetonrohre. Herkömmliche Stahlbetonrohre
weisen Längen
von maximal ca. 3 m auf. Besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Stahlbetonrohre
besitzen eine Baulänge
von 6 m, so dass bei gleicher Gesamtlänge einer Rohrleitung gegenüber herkömmlichen
Stahlbetonrohren nur noch die halbe Anzahl von erfindungsgemäßen Stahlbetonrohren
verlegt werden muss.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Hohlprofil aus fließfähigem Beton
hergestellt. Die Herstellung erfolgt liegend, wobei das Hohlprofil
in der Schalung aushärtet.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Hohlprofil mit einem
Fußabschnitt
versehen, in dem zumindest ein Teil der Spannarmierung verläuft. Vorzugsweise
erstrecken sich in dem Fußabschnitt zwei
parallele Stahlstränge
in Längsrichtung
des Hohlprofiles zwischen den gegenüberliegenden Stirnenden des
Hohlprofiles. Wenigstens ein weiterer Spannstrang kann sich auf
einer gegenüberliegenden
Seite des Hohlprofiles in einem Kopfbereich längs durch das Hohlprofil hindurch
erstrecken.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Hohlprofil Seitenwandungen
auf, die nach oben zumindest geringfügig schräg aufeinander zulaufend ausgerichtet
sind. Der Querschnitt des Hohlprofiles verjüngt sich vorzugsweise ausgehend
von einem Boden- oder Fußabschnitt
des Hohlprofiles nach oben. Das Hohlprofil ist ausgehend von einem Boden
mit sich – im
Querschnitt gesehen – nach oben
verjüngender
Außenkontur
versehen. Dies bedeutet, dass das Hohlprofil in einem Bodenbereich seine
größte Breite
besitzt. Wesentlich ist es, dass die Außenkontur in ihrem Verlauf
nach oben – jeweils auf
die Einbaulage des Hohlprofils bezogen – keine Einbuchtungen, Einschnürungen oder ähnliches
aufweist. Die Seitenwandungen müssen
zumindest leicht schräg
gegenüber
einer Vertikalen nach innen geneigt sein. Durch die entsprechenden
Maßnahmen ist
eine Entschalung der Hohlprofile nach ihrer Herstellung in liegendem
Zustand möglich.
Bei Hohlprofilen mit einem Fußabschnitt
besitzt somit der Fußabschnitt
die größte Breite.
Zu einem Kopfbereich des Hohlprofiles nach oben verjüngt sich
die Außenkontur
permanent zumindest geringfügig.
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Für das Verfahren
wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, dass
die Hohlprofile in liegender Schalung mit einer Länge von mehr
als vier Meter hergestellt werden. Dadurch ist eine kostengünstige und
einfache Herstellung ermöglicht.
Zudem können
mehrere Hohlprofile nebeneinander mittels einer gemeinsamen Schalungsan ordnung,
die aus mehreren parallel nebeneinander und miteinander verbundenen
Schalungen besteht, hergestellt werden. Durch die liegende Herstellung kann
eine Entschalung durch einfaches Entnehmen der erhärteten Hohlprofile
aus der Schalung quer zur Längsrichtung
der hergestellten Hohlprofile nach oben erfolgen.
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Für die Vorrichtung
wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, dass
die Schalung für
eine liegende Herstellung der Stahlbetonhohlprofile ausgeführt und
derart dimensioniert ist, dass Stahlbetonhohlprofile mit einer Länge von mehr
als vier Meter herstellbar sind. Die Vorrichtung kann eine einzelne
oder mehrere nebeneinander angeordnete Schalungen aufweisen. Bei
mehr als einer Schalung sind die nebeneinander angeordneten Schalungen
vorzugsweise derart miteinander verbunden, dass sie gemeinsam handhabbar
sind.
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In
Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Schalung wenigstens zweiteilig
ausgeführt,
wobei eine Trennebene der Schalungsteile in Längsrichtung der herzustellenden
Hohlprofile erfolgt. In besonders vorteilhafter Weise verläuft die
Trennebene horizontal, so dass ein einfaches Trennen der Schalungsteile
voneinander in Hochrichtung ermöglicht ist.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Schalung – im Querschnitt
gesehen – eine
Innenkontur, die in einem Randbereich ihre größte Breite aufweist. Die Schalung
kann einteilig ausgeführt
und derart aufgestellt sein, dass das Hohlprofil mit seiner Unterseite
in der Schalung nach oben ausgerichtet ist. Die Schalung ist nach
oben offen und kann von oben her mit dem fließfähigen Beton befüllt werden.
Das erhärtete
Hohlprofil kann dann in einfacher Weise nach oben herausgenommen
werden. Hier ist der Randbereich der Schalung somit offen und entspricht
in seinen Abmessungen insbesondere dem Bodenbereich des Fußabschnittes
des Hohlprofiles. Alternativ kann bei mehreren Schalungsteilen der
eine Schalungsteil lediglich als im Wesentlichen ebener Bodenteil
gestaltet sein, wohingegen der andere Schalungsteil haubenartig
ausgebildet ist und vertikal nach oben abhebbar ist. Durch die liegende Herstellung
der Hohlprofile und demzufolge auch die liegende Ausführung der
Schalung wird diese über die
gesamte Länge
des Hohlprofils gleichzeitig radial zu einer Längsachse des entsprechenden
Hohlprofils nach oben abgehoben, um eine Entschalung zu erzielen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind der Schalung Mittel zur
Stützung
einer radial verlaufenden Schlaffbewehrung sowie Mittel zur Sicherung einer
längserstreckten
Spannbewehrung zugeordnet. Dadurch ist gewährleistet, dass sowohl die Schlaffbewehrung
(bzw. Schlaffarmierung) als auch die Spannbewehrung (bzw. Spannarmierung)
während
der Herstellung des Hohlprofils, d. h. während des Einfüllens des
fließfähigen Betons,
richtig positioniert sind, um die gewünschte Ausrichtung und Funktion
innerhalb des Hohlprofils nach dessen Fertigstellung erfüllen zu
können.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie
aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.
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1 zeigt
in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hohlprofils
in Form eines Stahlbetonrohres,
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2 in
vergrößerter Querschnittsdarstellung
das Stahlbetonrohr nach 1,
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3 in
schematischer Darstellung eine Schalungsanordnung mit insgesamt
fünf Schalungen zur
Herstellung von Stahlbetonrohren gemäß 1 und
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4 in
schematischer, perspektivischer Darstellung einen Abschnitt eines
Stahlbetonrohres nach 1, bei dem die Armierung perspektivisch erkennbar
ist.
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Ein
Stahlbetonrohr 1 nach den 1, 2 und 4 weist
eine Länge
von mehr als drei Meter, vorzugsweise eine Länge von sechs Meter auf. Ein derartiges
Stahlbetonrohr 1 kann unterschiedliche Nennweiten zwischen
300 und 1000 mm aufweisen. Das Stahlbetonrohr 1 ist neben
einem freien Rohrquerschnitt 4, der die Nennweite bestimmt,
mit einem Fußabschnitt 2 sowie
mit einem Kopfabschnitt 3 versehen, der auf der dem Fußabschnitt 2 gegenüberliegenden
Seite vorgesehen ist.
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Der
Fußabschnitt 2 ist
im Bereich seiner Unterseite mit einem Bodenbereich versehen, der
eben gestaltet ist und in verlegtem Zustand des Stahlbetonrohres 1 horizontal
auf einem Untergrund ausgerichtet ist.
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Der
Kopfabschnitt 3 weist eine abgeflachte Oberseite auf, deren
Oberfläche
parallel zu dem Bodenbereich des Fußabschnittes 2 verläuft. In
verlegtem Zustand ist die Oberseite somit ebenfalls horizontal ausgerichtet.
Die Wanddicke des Stahlbetonrohres 1 ist auf Höhe einer
imaginären
vertikalen Mittellängsebene
im Kopfabschnitt 3 wie im Fußabschnitt 2 gleich
groß.
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Zwischen
dem Bodenbereich des Fußabschnitts 2 und
der Oberseite des Kopfabschnittes 3 besitzt eine Außenkontur 5 des
Stahlbetonrohres 1 Seitenwandungen, die – im Querschnitt
gesehen – sich
ausgehend von dem Bodenbereich bis zur Oberseite des Kopfabschnittes 3 allmählich verjüngen. Im Anschluss
an den Bodenbereich des Fußabschnittes 2 verlaufen
die gegenüberliegenden
Seitenwandungen der Außenkontur 5 zunächst nahezu
vertikal mit lediglich geringer Neigung nach innen. Etwa ab halber
Höhe des
Stahlbetonrohres 1 verläuft
die Außenkontur 5 bogenförmig mit
zunehmender Steigung geneigt nach innen, so dass sich für die Außenkontur 5 eine
haubenartige Form ergibt. Die Wanddicke des Stahlbetonrohres 1 im
Bereich der Seitenwandung der Außenkontur 5 beträgt auf Höhe einer
horizontalen Mittellängsebene
genauso viel wie die Wanddicke im Bereich der Kopf- und Fußabschnitte.
Der Abschnitt 2 selbst hingegen ist das Stahlbetonrohr 1 kastenartig
gestaltet, wobei die erhöhte
Materialanhäufung
durch im Querschnitt kreisförmige
Hohlräume
H ausgeglichen ist, die sich über
die gesamte Länge
des Stahlbetonrohres 1 erstrecken und zu den Stirnseiten
des Stahlbetonrohres 1 hin offen sind.
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Das
Stahlbetonrohr 1 ist in gegenüberliegenden Eckbereichen des
Fußabschnittes 2 wie
auch des Kopfabschnittes 3 mit einer Spannarmierung 7 versehen.
Sowohl im Fußabschnitt 2 als
auch im Kopfabschnitt 3 sind jeweils 2 Spannstahlstränge vorgesehen,
die sich parallel zu einer Mittellängsachse des Stahlbetonrohres 1 und
damit in Längsrichtung
des Stahlbetonrohres 1 erstrecken. Als Spannstahlstränge sind
Stahllitzen vorgesehen, die gemäß bevorzugten
Ausführungsformen
einen Durchmesser von ca. 5 bis 15 mm aufweisen. Die Stahllitzen
werden in vorgespanntem Zustand bei der Herstellung des Stahlbetonrohres 1 einbetoniert,
wie nachfolgend noch ausgeführt
werden wird.
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Zusätzlich zu
der beschriebenen Spannarmierung weist das Stahlbetonrohr 1 eine
Schlaffarmierung 6 auf, die durch eine Ringwendelbewehrung und
mehrere, die Ringwendelbewehrung in Längsrichtung fixierende Längsstränge gebildet
ist. Dadurch wird eine gitterartige, im wesentlichen zylindrische
Hülle geschaffen,
die aus einer über
die Länge des
Stahlbetonrohres erstreckten Mehrfachwendel eines Stahlstranges
einerseits und einer Vielzahl von Längsstäben andererseits besteht, die
mit den einzelnen Windungen der Mehrfachwendel, d. h. der Ringwendel,
verschweißt
sind und in gleichmäßigen Abständen über den
Umfang der Ringwendel parallel zueinander verteilt angeordnet sind.
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Die
solchermaßen
kombiniert gestaltete Armierung aus Spannarmierung 7 und
Schlaffarmierung 6 ist in den 2 und 4 gut
erkennbar.
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Das
Stahlbetonrohr 1 wird liegend in einer entsprechenden Schalung
aus fließfähigem Beton hergestellt,
der vorzugsweise eine für
hohe Druckfestigkeit und hohe Dauerhaftigkeit optimierte Rezeptur bildet.
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Wie
anhand der 1, 2 und 4 gut erkennbar
ist, weist der Fußabschnitt 2 im
Vergleich zu den übrigen,
darüberliegenden
Teilen die größte Breite
auf. Der entsprechend kastenförmig
verbreiterte Fußabschnitt
ermöglicht
einen erheblich reduzierten Aufwand beim Einbauen und damit beim
Verlegen derartiger Stahlbetonrohre 1. Das Stahlbetonrohr 1 kann
durch den breiten Fußabschnitt 2 in
einfacher Weise auf einen ebenen Untergrund aufgesetzt werden, ohne
dass – wie
dies bei herkömmlichen
Stahlbetonrohren ohne Fußabschnitt
der Fall ist – zusätzlich verdichtetes
Material zur Stützung
des Stahlbetonrohres aufgefüllt
werden muss.
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Zur
Herstellung der Stahlbetonrohre sind Schalungen 9 (3)
vorgesehen, die liegend, und damit mit horizontaler Ausrichtung,
angeordnet sind. Eine entsprechende Schalung ist haubenartig gestaltet
und mit ihrem offenen Randbereich nach oben ausgerichtet. Die Innenkontur
der Schalung 9 entspricht der Außenkontur des Stahlbetonrohres 1.
Die Schalung 9 wird von ihrer offenen Seite her und damit von
oben her randvoll mit fließfähigem Beton
gefüllt, so
dass das entsprechende Hohlprofil, d. h. das Stahlbetonrohr 1,
mit seinem Fußabschnitt 2 nach oben
liegend hergestellt wird. Durch die horizontale Ausrichtung der
Schalung 9 bildet die Oberfläche des noch fließfähigen Betons
automatisch den ebenen Bodenbereich des Fußabschnittes 2. Selbstverständlich ist
einer entsprechenden Schalung in grundsätzlich bekannter Weise eine
Kernanordnung zugeordnet, die den freien Rohrraum und damit den
freien Durchströmungsquerschnitt 4 des
Stahlbetonrohres 1 definiert. Zudem sind der Schalung in
nicht näher dargestellter
Weise Siche rungsmittel zugeordnet, die die Vorspannung der Stahllitzen
für die
Spannarmierung aufbringen und sicherstellen. Schließlich sind der
Schalung Stützmittel
zugeordnet, die die Schlaffarmierung 6 vor Einbringen des
fließfähigen Betons innerhalb
der Schalung in der gewünschten
Position sichern.
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Bei
der Ausführung
gemäß 3 wird
eine Schalungsanordnung 8 aus fünf nebeneinanderliegenden Schalungen 9 gebildet,
die durch eine gemeinsame Querträgeranordnung
miteinander verbunden sind und demzufolge gemeinsam handhabbar sind.
Selbstverständlich
weist eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung derartiger
Stahlbetonrohre 1 zusätzlich
zu den Schalungen 9 und den beschriebenen Sicherungs- und Stützmitteln
auch Zuführeinrichtungen
für den
fließfähigen Beton
auf, um die Befüllung
der Schalungen 9 zu ermöglichen. Auch
entsprechende Kernanordnungen, die in jeder Schalung 9 vorgesehen
sind, sind Teil der Vorrichtung zur Herstellung der Stahlbetonrohre 1.
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Anhand
der 3 ist gut erkennbar, dass sich die Innenkonturen
der Schalungen 9 analog der Gestaltung der Außenkonturen
der Stahlbetonrohre 1 nach unten verjüngen, so dass ein einfaches
Ausschalen der Stahlbetonrohre 1 durch Herausheben nach
oben aus den Schalungen ermöglicht
ist, ohne dass entsprechende Hinterschnitte an den Außenkonturen
der Stahlbetonrohre 1 ein derartiges Abheben nach oben
behindern würden.
Alternativ kann die Schalungsanordnung 8 als Ganzes um
180° gedreht werden,
so dass die Stahlbetonrohre 1 sich dann mit ihren nach
unten gerichteten Fußabschnitten
herauslösen
lassen. Nach dem Einbringen des fließfähigen Betons in jede Schalung 9 und
dem Aushärten
ist somit in beiden Fällen
eine einfache Ausschalung der Stahlbetonrohre 1 ermöglicht.
Die Schalungsanordnung 8 kann anstelle der dargestellten
fünf Schalungen 9 auch
eine reduzierte oder eine erhöhte
Anzahl von gemeinsam bedienbaren Schalungen umfassen.
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Die
kombinierte Armierung aus Spannarmierung und Schlaffarmierung wie
auch die liegende Herstellung in entsprechend liegenden Schalungen – wie zuvor
beschrieben – sind
nicht nur bei Stahlbetonrohren mit oder ohne Fußabschnitt, sondern auch für kastenartige
Stahlbeton-Schlitzrinnen
umsetzbar, die zur Entwässerung
von Verkehrsflächen
vorgesehen sind. Derartige Stahlbeton-Schlitzrinnen sind im Bereich
ihrer Oberseite mit einem oder mehreren Längsschlitzen versehen.