DE1078924B

DE1078924B - Process for the manufacture of prestressed concrete pipes

Info

Publication number: DE1078924B
Application number: DER23995A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Mirko Robin Ros
Original assignee: MIRKO ROBIN ROS DIPL ING
Current assignee: MIRKO ROBIN ROS DIPL ING
Priority date: 1958-08-27
Filing date: 1958-09-06
Publication date: 1960-03-31

Description

Verfahren zur Herstellung vorgespannter Betonrohre Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung vorgespannter Betonrohre.Process for the production of prestressed concrete pipes The invention is a method for producing prestressed concrete pipes.

Zur Herstellung von Rohren (worunter hier jede Art Hohlkörper, z. B. auch Ringe oder- Zylinder, verstanden werden sollen), vorzugsweise aus Beton, sind folgende Verfahren bekannt: 1. Umschnüren des Rohres mit Stahldraht durch Aufwickeln des unter Spannung stehenden Drahtes. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es nur auf kleinere, gut transportierbare Rohrstücke angewendet werden kann. Zudem muß auf dem Draht nach erfolgter Umwicklung eine Schutzschicht, z. B.- aus Mörtel, angebracht werden, die nicht vorgespannt ist. Besonders bei aus Mörtel hergestellter Schutzschicht neigt diese leicht zu Rißbildung und Ablösung vom eigentlichen Rohrkörper.For the production of pipes (including any type of hollow body, e.g. B. also rings or cylinders, should be understood), preferably made of concrete, the following methods are known: 1. Strapping the pipe with steel wire by winding it up of the wire under tension. This method has the disadvantage that it can only be used on smaller, easily transportable pipe sections. In addition must be on the wire after wrapping a protective layer, z. B. - from mortar, attached that is not pretensioned. Especially with those made from mortar Protective layer, this tends to crack easily and detach from the actual pipe body.

2. Einlegen von an mindestens einer Stelle sich überkreuzenden Vorspannkabeln in den Rohrkörper und Anspannen der Kabel in tangentialer Richtung. Dieses Verfahren eignet -sich aus wirtschaftlichen und technischen Gründen nur zur Anwendung bei zylindrischen Rohrelementen von relativ großem, vorzugsweise 10 m und mehr betragendem Durchmesser. Das Verfahren eignet sich somit- z. B. zur Herstellung von größeren Behältern, nicht aber zur Herstellung von Behältern mit Durchmessern zwischen 2 und 6 m.2. Insertion of prestressing cables that cross one another in at least one point into the pipe body and tensioning the cables in the tangential direction. This method For economic and technical reasons, it is only suitable for use cylindrical tubular elements of relatively large size, preferably 10 m and more Diameter. The method is therefore suitable- z. B. for the production of larger Containers, but not for the production of containers with diameters between 2 and 6 m.

3. Verwendung eines dehn- bzw. spreizbaren Kerns, durch den stets eine Durchmesservergrößerung des Rohres auftritt. Es kann -außerdem nur bei noch plastischem, nicht völlig erhärtetem Beton gespannt werden, und das Spannen erfolgt nicht durch Radialzug bzw. Druck von zwei bestimmten- Stellen aus; sondern muß gleichmäßig über den Umfang verteilt erfolgen. Ein liegendes Rohr, z. B. eine betonierte Tunnelröhre, kann nach diesem Verfahren überhaupt nicht vorgespannt werden.3. Use of an expandable or expandable core through which always an increase in the diameter of the pipe occurs. It can also only be used with plastic, not fully hardened concrete are clamped, and the clamping takes place not by radial pull or pressure from two specific points; but must be even distributed over the scope. A horizontal pipe, e.g. B. a concrete tunnel tube, cannot be pre-tensioned at all using this procedure.

4. Anlegen eines Ringes an das Rohr, z. B. aus einem oder mehreren Drähten, Anspannen dieser Ringe an einer Vielzahl von Umfangsstellen in radialer Richtung, so daß sich ein Polygon -ergibt, und Unterlegen von Keilen unter den gespannten Ring: Nach dem Spannen muß der Ring ferner mit einer nicht vorgespannten Schutzschicht analog dem erstgenannten Verfahren versehen werden. Zufolge der vielen (notwendigen) Zugstellen und da die Ringbewehrung (außer der unvermeidlichen Annahme -einer polygonalen Form) ihren Durchmesser zwangläufig erweitert, kann dieses Verfahren unmöglich dort angewendet werden, wo das Spannen der Drähte nach dem Einfüllen und Erhärten des Betons vorzunehmen ist. Die Nachteile dieses Verfahrens sind somit die folgenden: Es ist ein Wickelkorb notwendig, der nur zum Teil (Stäbe) wiedergewonnen werden kann. Es ist eine Vielzahl von Spannstellen und somit eine Vielzahl von gleichzeitig benötigten Spannvorrichtungen notwendig. Soll das Spannen von innen her erfolgen (Tunnelbau), so ist praktisch gar nicht genügend Platz für alle Spannvorrichtungen vorhanden. Das Spannen muß vor dem Einbringen des Betons erfolgen; den Beton selbst als Spannbett benutzen, ist also unmöglich. Praktisch lassen sich nur stehende Rohre vorspannen, da ja der ganze Umfang zugänglich sein muß. Das Ansetzen der Spannvorrichtungen ist kompliziert und verlangt genaueste Vorarbeit. Es ist stets eine relativ dicke, nicht vorgespannte Außenschicht vorhanden.4. Apply a ring to the pipe, e.g. B. from one or more Wires, tensioning these rings at a large number of circumferential locations in a radial direction Direction, so that a polygon results, and wedges under the tensioned ones Ring: After tensioning, the ring must also be provided with a non-tensioned protective layer be provided analogously to the first-mentioned procedure. As a result of the many (necessary) Tensile points and there the ring reinforcement (except for the inevitable assumption of a polygonal Shape) inevitably expands its diameter, this procedure cannot possibly be done there be used where the tensioning of the wires after the filling and hardening of the Concrete is to be made. The disadvantages of this method are thus the following: A changing basket is necessary, only part of which (bars) can be recovered can. It is a multitude of tie points and thus a multitude of at the same time required clamping devices necessary. Should the clamping be done from the inside (Tunnel construction), there is practically not enough space for all clamping devices available. The tensioning must take place before the concrete is poured; the concrete itself Using it as a bed is therefore impossible. In practice, only upright pipes can be used pretension, since the entire scope must be accessible. Applying the jigs is complicated and requires the most precise preparatory work. It is always a relatively thick one non-prestressed outer layer present.

Ein- allen vier genannten Verfahren gemeinsamer Nachteil besteht darin, daß sie das Vorspannen von an Ort. gegossenen Stollenauskleidungen nicht ermöglichen, da solche Auskleidungen nicht mehr über ihren ganzen Umfang zugänglich sind, Ferner ist folgender Umstand von großer wirtschaftlicher Bedeutung: Bei liegenden Rohren größeren Durchmessers können infolge Eigengewichts; Wasserfüllung und vor allem infolge Erdiiberschüt-_ tung bedeutende Biegemomente entstehen: Eine Um= schnürung ist wohl geeignet, den aus dem Innendruck sich ergebenden Beanspruchungen entgegenzuwirken, jedoch kann der Verlauf der Vorspannung nicht dem Verlauf der obengenannten Biegemomente angepaßt werden.One disadvantage common to all four of these methods is that that they are pre-tensioning in place. cast tunnel linings do not allow since such linings are no longer accessible over their entire circumference, furthermore the following circumstance is of great economic importance: With horizontal pipes larger diameter can due to its own weight; Water filling and most importantly significant bending moments arise as a result of the overburden: a constriction is well suited to counteracting the stresses resulting from the internal pressure, however, the course of the preload cannot match the course of the abovementioned bending moments be adjusted.

Das Verfahren . nach vorliegender Erfindung gestattet die Vermeidung aller obengenannten Nachteile; es ist dadurch gekennzeichnet, daß in die Schalung des herzustellenden Rohres Ringe eingelegt werden, die eine Hülle mit mindestens zwei in Umfangsabstand voneinander angeordneten trompetenförmigen Erweiterungen aufweisen, in welcher Hülle Stahldrähte -verlaufen, die in der Mitte der Trompeten über-je ein an der radial inneren Trompetenwand liegendes Unterlagestück geführt werden, und daß nach dem Einfüllen und Erhärten des Betons das Unterlagstück in der Hüllenerweiterung unter Spannen der Drähte radial üäch außen bewegt und der in der Hüllenerweiterung um das Unterlagstück verbliebene Raum mit Mörtel gefüllt wird. Nach Erhärten des Mörtels wird die Spannkraft der Drähte auf das Ünterlagstück und von dort über den Mörtel auf den Beton übertragen. -Obwohl an sich das Spannen der Drähte nur an beliebigen Umfangsstellen-erfolgen kann, werden die Hüllenerweiterungen und damit die Spannstellen zweckmäßig an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen verlegt. Das Spannen der Drähte kann durch radiales Ziehen des Unterlagstückes von außen her oder durch radiales Drücken des Unterlagstückes vom Rohrinnern her erfolgen.The procedure. according to the present invention allows avoidance all of the above disadvantages; it is characterized in that in the formwork of The pipe to be produced is inserted into a sleeve with at least two rings have trumpet-shaped extensions arranged at a circumferential distance from one another, in which sheath steel wires run, which in the middle of the trumpets over-ever a piece of support lying on the radially inner trumpet wall is guided, and that after the filling and hardening of the concrete, the base piece in the envelope extension while tensioning the wires, moved radially outwards and that in the envelope extension the space remaining around the washer is filled with mortar. After the Mortar is the tension of the wires on the base and from there over the Transfer mortar to concrete. -Although in itself the tensioning of the wires is only possible at any Circumferential points can be done, the envelope expansions and thus the clamping points expediently laid at two diametrically opposite points. The tensioning the wires can be pulled by radially pulling the washer from the outside or through radial pressing of the support piece from the inside of the pipe.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also insbesondere eine Ringbewehrung (Drahtbündel) in eine Hülle eingeführt, welche an zwei einander bezüglich zweier senkrechter Hauptachsen des Querschnittes des herzustellenden Rohres mindestens annähernd diametral gegenüberliegenden Stellen trompetenartige Erweiterungen aufweist. In der Mitte der beiden Trompeten läuft das Drahtbündel über ein in die Hülle eingesetztes Unterlagstück, während sonst das Bündel an der Innenwand der Hülle anliegt. Der so geschaffene Ring wird in die Schalung eingesetzt, und anschließend wird betoniert. Je nachdem, ob von innen oder außen gespannt werden soll, wird im Beton eine innere oder äußere, zur Hülle bzw. zum Unterlagstück führende Ausnehmung frei gelassen. Nach dem Erhärten des Betons werden die beiden Spannvorrichtungen angesetzt.In the method according to the invention, a ring reinforcement is used in particular (Wire bundle) inserted into a sheath, which at two each other with respect to two perpendicular main axes of the cross-section of the pipe to be produced at least has approximately diametrically opposite points trumpet-like expansions. In the middle of the two trumpets, the wire bundle runs over a wire inserted into the cover Washer, while otherwise the bundle rests against the inner wall of the envelope. Of the The ring created in this way is inserted into the formwork and then concreted. Depending on whether it is to be clamped from the inside or outside, the concrete becomes internal or the outer recess leading to the casing or to the base piece is left free. After the concrete has hardened, the two clamping devices are attached.

Es ist leicht einzusehen,' daß nur zwei solche Vorrichtungen in jedem Fall auch im Rohrinnern Platz finden. Vor allem aber lassen sich ohne weiteres auch liegende Rohre herstellen, da auch beim Spannen von außen her der Rohrumfang nur an zwei einander z. B. horizontal gegenüberliegenden Stellen für das Ansetzen der Spannvorrichtungen frei liegen muß. Dann erfolgt das radiale Auswärtsziehen bzw. -drücken der beiden Unterlagstücke, wodurch das Drahtbündel nur innerhalb der Trompeten der Hülle nach außen bewegt wird, während es im übrigen seine Form nicht ändert, d. h. zusammen mit seiner Hülle fest gegen den erhärteten Beton anliegt. Beim Spannen erfährt das Drahtbündel somit einen Tangentialzug und preßt in der Folge den ganzen Umfang der Betonkonstruktion mit konstanten Umlenkkräften zusammen. Anschließend wird die Hülle mit Mörtel ausgepreßt, nach dessen Erhärten die Spannpressen abgenommen und die beiden Anschlußstellen verschlossen werden.It is easy to see that there are only two such devices in each Case can also be found inside the pipe. Above all, however, can also be done without further ado Produce lying pipes, as the pipe circumference only when clamping from the outside at two each other z. B. horizontally opposite positions for the attachment of the Clamping devices must be exposed. Then the radial outward pulling or -press the two washer pieces, making the wire bundle just inside the trumpets the shell is moved outwards, while it does not otherwise change its shape, d. H. rests firmly against the hardened concrete together with its shell. When clamping the wire bundle experiences a tangential pull and consequently presses the whole Scope of the concrete structure with constant deflection forces. Afterward the casing is pressed out with mortar, after which the clamping jacks are removed after it has hardened and the two connection points are closed.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. In der Zeichnung ist Fig. 1 schematisch ein Querschnitt durch ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Stempeldruck vorgespanntes Rohr und Fig. 2 schematisch ein Querschnitt durch eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Spindelzug vorgespannte Stollenauskleidung.The inventive method is based on the drawing, for example described. In the drawing, Fig. 1 is a schematic cross section through a according to tube prestressed by means of ram pressure according to the method according to the invention and FIG. 2 schematically a cross section through a according to the method according to the invention Spindle train pre-tensioned tunnel lining.

In Fig. 1 ist mit 1 der Umriß des herzustellenden Rohres bezeichnet, der durch die Schalung gegeben ist. In diese Schalung werden Ringe eingelegt. Jeder Ring besteht aus einer Blechhülle 2, die zwei einander auf dem horizontalen Rohrdurchmesser gegenüberliegende trompetenförmige Erweiterungen 3 aufweist. In der Hülle 2 ist ein Stahldrahtbündel 4 untergebracht, .das an der Innenwand der Hülle 2 anliegt. In der Mitte jeder Erweiterung 3 führt das Drahtbündel 4 über ein an der radial inneren Wand der Erweiterung anliegendes Unterlagstück 5 (rechts in Fig. 1). Der Ring 2 bis 5 kann, wie gezeichnet, kreisförmig oder elliptisch (z. B. mit horizontal verlaufender großer Ellipsenachse) oder nach irgendeiner gewünschten Form in die Schalung verlegt werden. Anschließend wird der Beton in die Schalung eingefüllt. Nach dem Erhärten des Betons wird im Rohrinnern eine Stempelpresse 6 angeordnet, die gegen eine Platte 7 abgestützt wird. Der Stempel 8 der Presse 6 wird am Unterlagstück 5 zum Angriff gebracht und innerhalb der Erweiterung 3 radial so weit nach außen gedrückt, bis die gewünschte Drahtspannung erreicht ist (links in Fig. 1). Dann wird in den Hohlraum der Hülle 2 und der Erweiterungen 3 Mörtel eingespritzt, nach dessen Erhärtung die Presse 6 entlastet und der Stempel 8 entfernt wird. Die Vorspannkraft wird somit über das Unterlagstück 5 und den genannten Mörtel auf den Beton übertragen. Es ist zu beachten, daß die der Kraft S beim Spannen entsprechende Reaktion R über provisorische Zuganker 9 in den Bereich der Stelle 10 übertragen wird, d. h., die Reaktion der Spannpresse 6 und die beim vorgespannten Rohr vom Unterlagstück 5 ausgeübte Kraftgreifen im gleichen Umfangsbereich des Rohres an.In Fig. 1, 1 denotes the outline of the pipe to be produced, which is given by the formwork. Rings are inserted into this formwork. Everyone Ring consists of a sheet metal shell 2, which two each other on the horizontal pipe diameter has opposite trumpet-shaped extensions 3. In the case 2 is a steel wire bundle 4 housed, .that rests on the inner wall of the shell 2. In the middle of each extension 3, the wire bundle 4 leads over an on the radially inner wall of the extension adjoining base piece 5 (right in Fig. 1). Of the Rings 2 to 5 can be circular or elliptical (e.g. with horizontal running large axis of the ellipse) or in any desired shape in the Formwork to be laid. Then the concrete is poured into the formwork. After the concrete has hardened, a punch press 6 is placed inside the pipe, which is supported against a plate 7. The punch 8 of the press 6 is on the base piece 5 brought to attack and radially so far outward within the extension 3 pressed until the desired wire tension is reached (left in Fig. 1). then is injected into the cavity of the shell 2 and the extensions 3 mortar, after whose hardening the press 6 is relieved and the punch 8 is removed. The preload is thus transferred to the concrete via the base piece 5 and the above-mentioned mortar. It should be noted that the reaction R corresponding to the force S during tensioning is over provisional tie rods 9 is transferred into the area of the point 10, d. h., the Reaction of the clamping jack 6 and that exerted by the washer 5 when the tube is prestressed Force attack in the same circumferential area of the pipe.

Auch bei der Herstellung der in Fig. 2 gezeigten Stollenauskleidung, deren Außenbegrenzung wiederum mit 1 bezeichnet ist, werden vor dem Einfüllen des Betons Ringe 2 bis 5 in gewünschter Form, vorzugs-,veise elliptisch, so in die Schalung gelegt, daß die Hüllenerweiterungen 3 auf dem horizontalen Rohrdurchmesser einander gegenüberliegen. Im Gegensatz zum vorangehend beschriebenen Beispiel wird hier nicht vom Rohrinnern her, sondern von außen her g - e spannt. Zu diesem Zweck wird nach dem Erhärten des Betons eine am Unterlagstück 5 angreifende Zugspindel 11 radial nach außen gezogen, wobei das Unterlagstück 5 innerhalb der Hüllenerweiterung 3 radial so weit nach außen bewegt wird, bis die gewünschte Spannung der Drähte 4 erreicht ist. Auch hier greifen die Zugkraft S und die nach dem Erhärten des in die Erweiterung 3 eingespritzten Mörtels vom Drahtbündel über das Unterlagstück 5 und den Mörtel auf den Beton übertragene Reaktion im gleichen Umfangsbereich 10 des Rohres an.Also in the production of the tunnel lining shown in FIG. 2, the outer boundary of which is again denoted by 1, rings 2 to 5 in the desired shape, preferably elliptically, are placed in the formwork before the concrete is poured in so that the shell extensions 3 face each other on the horizontal pipe diameter. In contrast to the example described above, g - e is not tensioned from the inside of the pipe, but from the outside. For this purpose, after the concrete has hardened, a tension spindle 11 engaging the base piece 5 is pulled radially outward, the base piece 5 being moved radially outward within the envelope extension 3 until the desired tension of the wires 4 is achieved. Here, too, the tensile force S and the reaction transferred to the concrete from the wire bundle via the base piece 5 and the mortar after the mortar injected into the extension 3 has hardened in the same circumferential area 10 of the pipe.

In allen Fällen wird bei einem in der beschriebenen Weise hergestellten Rohr das letztere durch Umlenkkräfte p vorgespannt, die sich aus der Krümmung des Ringes 2 bis 5 ergeben, sowie durch eine sich im Bereich der Unterlagstücke 5 konzentrierende Kraft R. Diese Kraft erzeugt eine Momentenverteilung, welche entgegengesetzt derjenigen aus Eigengewicht des Rohres, Wasserfüllung und Erdauflage ist. Es ergibt sich daraus ein besonderer, wirtschaftlicher Vorteil. Im weiteren ist die Verlegung der genannten Ringe und deren Vorspannung sehr einfach vorzunehmen. Nach beendigtem Spannen der Drähte und Einspritzen des Mörtels ist lediglich die durch die Zugspindel bzw. den Stempel erzeugte Öffnung zu verschließen. Der Schutz des allseitig tief in den vorgespannten Beton eingebetteten Spannstahles ist somit ein besonders guter.In all cases, one is produced in the manner described The latter is prestressed by deflection forces p resulting from the curvature of the tube Ring 2 to 5 result, as well as by a concentrating in the area of the base pieces 5 Force R. This force creates a distribution of moments which is opposite to that from the weight of the pipe, water filling and soil. It follows from that a special, economic advantage. In the following is the laying of the mentioned Very easy to make rings and their preload. After tensioning the Wires and injection of the mortar is only through the pull spindle or the Seal the opening produced by the stamp. The protection of all sides deep in the prestressed Concrete embedded prestressing steel is therefore a particularly good one.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the production of prestressed concrete pipes in formwork, characterized in that in the formwork of the pipe to be produced (1) Rings (2, 3) are inserted that form a shell with at least two circumferential spacing have trumpet-shaped extensions (3) arranged from one another, in which Sheath steel wires (4) run over each one in the middle of the trumpets (3) support piece (5) lying on the radially inner trumpet wall are guided, and that after the filling and hardening of the concrete, the base piece (5) in the Envelope extension (3) while tensioning the wires (4) moves radially outward and the space with mortar remaining in the envelope extension (3) around the base piece (5) is filled.

2. The method according to claim 1, characterized in that the wires (4) by means of a press (6) actuated ram (8) are tensioned from the inside of the pipe, the press being supported against temporary tie rods (9), which in turn in Pipe in the area (10) behind the base piece (5) are anchored.

3. The method according to claim 1, characterized in that the wires (4) are tensioned from the outside by means of a tension spindle (11) actuated by a press, the tension spindle being supported in the outer region (10) of the tube. Documents considered: German Patent No. 949 338; German Auslegeschrift No. 1 041 848; British Patent No. 653 769.