DE1683945A1

DE1683945A1 - Verfahren zur Herstellung von Spannbetonrohren

Info

Publication number: DE1683945A1
Application number: DE19671683945
Authority: DE
Inventors: Jones Alan Peter
Original assignee: Rocla Concrete Pipes Ltd
Current assignee: Rocla Concrete Pipes Ltd
Priority date: 1966-04-06
Filing date: 1967-04-05
Publication date: 1971-03-04
Also published as: ES338911A1; NL6704767A; SE315537B; GB1142535A; CH450262A; BE696634A; AU391366A

Description

EDUARD LORENZ . BERNHARD SEIDLER

RECHTSANWÄLTE Bayerisches Oberstes Landesgericht · Oberlandesgericht München · Landgerichte München I und Il

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Rocla Concrete Pipes Limited ^ 5 ßpril Melbourne (Victoria, Australien)

Verfahren zur Herstellung von Spannbetonrohren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spannbetonrohren.

Bs ist seit langem bekannt, zur Herstellung von vorgespannten Rohren diese in Stahlformen auszubilden und dann vor dem Aushärten in der Form auszudehnen. Dabei bestehen die Stahlformen gewöhnlich aus zwei oder mehreren Segmenten, so daß sie durch mechanische Kräfte aufgeweitet werden können. Das Aufweiten dieser Formen erfolgt durch eine Relativbewegung zwischen den Segmenten, so daß die aufgeweiteten Formen nicht genau kreisförmig sind und die Rohrenden anschließend kreisförmig geschliffen werden müssen, damit sie gekuppelt werden können. Die beschriebenen Formen sind ferner sehr kompliziert und kostspielig.

Die bekannten Verfahren, und Vorrichtungen zur Herstellung von Spannbetonrohren haben folgende Nachteile: a) Es sind komplizierte und teure Formen und

Maschinen erforderlich.
to) "'.'■-"■■■■■-■..-. Der Wirkungsgrad der zum Vorspannen ausgeübten Kräfte let gering.

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c) Die zum Vorspannen ausgeübte Kraft kann nicht genau vorherbestimmt werden.

d) Die Herstellungskosten sind hoch. *

e) Die Rohre weichen von der Kreieform ab und müssen an den Enden geschliffen werden.

f) Im Bereich der Bahtstellen der Form sind infolge der Relativbewegung der Formsegmente Schwächungszonen in dem Rohr vorhanden.

Angesichts dieser Überlegungen schafft die Erfin-

™ dung ein Verfahren zur Herstellung von Spannbetonrohren, in dem ein Betonrohr mit eingebetteten Bewehrungselementen ausgebildet und die Innenwandung des. Rohrs bei noch nicht ausgehärtetem Beton mit einem Druckmitteldruck beaufschlagt und dadurch das Rohr ausgedehnt wird, wobei die Bewehrungselement e gespannt werden, das Rohr unter der Einwirkung des Druckmitteldrucks solange in der Form gehalten wird, daß der Beton soweit erhärten kann, daß er eine Entspannung der Bewehrungselemente verhindert, und dann der Druck weggenommen wird. Dieses Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus einem Werkstoff besteht, der so elastisch ist, daß er eine elastische Dehnung der Form in einem solchen Maße gestattet, daß die erforderliche Spannung der Bewenrungselemente erzielt wird. =

Das Rohr kann in der Form nach einem Rollenaufhängungeverfahren (roller suspension process) oder im Schleuderguß oder nach, änderen Verfahren ausgebildet werden.

Zum Ausüben des Druckes kann man die Innenfläche des Rohrs mit wasserundurchlässigem, biegsamem Blattmaterial auekleiden und Wasser unter Druck in das innere des einleiten.

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Die Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung von Betonrohren mit darin eingebettetenfiewehrungeelementen. Diese Vorrichtung besitzt eine hohle Form, in der ein Rohr ausgebildet werden kann» und eine Einrichtung zum Ausüben eines Druckmitteldrucke auf die Innenwandung eines in der Form ausgebildeten Rohrs, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Form einstückig ist und aus einem Werkstoff besteht, der so elastisch ist, daß er eine elastische Ausdehnung des Rohrs in einem solchen Maße gestattet, daß die Bewehrungselemente des Rohrs die erforderliche Spannung besitzen. |

Die Form kann aus Kunststoff bestehen, der beispielsweise mit Glasfasern verstärkt ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung und ihre Wirkungsweise nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

Fig. 1 in einer Stirnansicht die Vorrichtung in dem Zustand zum Ausdehnen eines darin ausgebildeten Betonrohrs,

Fig. 2 die Vorrichtung in einem Längsschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1 und

Fig. 3 einen Teil der Vorrichtung im Längsschnitt, wobei das Ausbringen eines fertigen Hohrs erläutert wird.

Die dargestellte Vorrichtung besitzt ein aus Stahl bestehendes Formgehäuse 2, das auf einem geeigneten, nicht gezeigten Traggestell montiert ist und eine allgemein zylindrische Hohlform 1 enthält, die aus glasfaserverstärktem Harz besteht. Das glasfaserverstärkte Harz der Form 1 hat einen Elastizitätsmodul von 7. 10■ kg/cm und eine Zugfestig-

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■Ζ ρ

keit von etwa 2,1 . 1O^ kg/cm . Es ist somit viel elastischer als Harz, und die Form kann durch, die Einwirkung eines Innendruckes elastisch ausgedehnt werden. Die Form sitzt in dem Gehäuse 2 auf Tragringen 3, 4 aus Gummi und kann sieh daher etwas ausdehnen. Die Enden der aus dem Gehäuse und der Form bestehenden Anordnung sind mit Formendringen 6, 7 versehen. Zwischen dem Ring 6 und dem Gehäuse ist ein Dichtungsring 5 eingesetzt.

In der Form 2 wird nach einem beliebigen, geeigneten Verfahren ein Muffenrohr 8 aus Stahlbeton ausgebildet, das einen aus Stahl bestehenden Bewehrungskäfig 8A. besitzt, der in dem Beton 8B eingebettet ist. Das Rohr 8 kann beispielsweise im Schleuderguß oder nach dem Rollenaufhängungsverfahren ausgebildet werden, das in der australischen Patent- , schrift 118 079 beschrieben ist. Der Bewehrungskäfig 8A besteht aus axialen und Umfangsdrähten, die in der üblichen Weise angeordnet sind. In den Zeichnungen sind nur die axialen Drähte gezeigt. Die Formendringe 6, 7 sind mit Löchern 10 versehen, die in der Umfangsriehtung in Abständen voneinander angeordnet sind und die Enden der axialen Drähte des Bewehrungskäfigs 8A aufnehmen. Auf diese Weise wird der Käfig bei der Ausbildung des Rohrs festgelegt. Bei der Ausbildung des Rohrs wird die Form seiner Muffe durch einen Formring aus Stahl bestimmt. Räch der Ausbildung des Rohrs wird dieser Formring aus Stahl entfernt und durch einen Dichtungsring 9 aus Polythen ersetzt. Ferner wird in das Rohr eine biegsame Hülse 11 aus Polythen eingesetzt. Die ganze Innenwandung des Rohrs ist daher mit einer Auskleidung aus Polythen bedeckt, die einen biegsamen Kern bildet, so daß das Rohr unter der

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Wirkung eines von innen ausgeübten Wasserdruckes ausgedehnt werden kann, der Beton aber vor dem Wasser geschützt ist.

Danach wird in den Kern eine Verschlußeinrichtung 12 eingesetzt, so daß im Innern des Kerns eine Ringkammer 13 gebildet wird. Die Verschlußeinrichtung 12 besitzt ein langes Stahlrohr 14, das am einen Ende mit einem auswärts vorstehenden Endflansch 16 versehen ist, der einen gefalzten Rand, 16A hat, der im Ende der Hülse 11 festgelegt ist und an dem äusseren Ende des Formendringes 7 angreift. Der Rand 16A ist ferner mit einem Dichtungsring 17 aus Gummi versehen,, der dicht an der Innenfläche der Hülse anliegt. Das Rohr 14 ist am anderen Ende mit einer Scheibe 18 abgeschlossen, von der ein zentraler Bolzen 19 vorsteht, der am Ende ein Gewinde 21 hat und ein Verschlußglied 22 trägt. Dieses besitzt eine Nabe 23» die mit Hilfe von mehreren Speichenplatten 26 eine Felge 24 trägt und eine Bohrung besitzt, mit der sie auf den Bolzen 19 aufgeschoben werden kann. Das Verschlußglied 22 wird mit einer Mutter 27 festgelegt. Die Felge 24 ist so ausgebildet, daß sie an dem Dichtungsring 9 und dem Formendring 6 angreift, so daß beim Festziehen der Mutter 27 die Enden des Rohrs infolge der Klemmwirkung zwischen der Felge 24 und dem gefalzten Rand 16A des Flansches 16 gegen eine Axialbewegung festgehalten werden. Die Felge 24 besitzt einen, ringförmigen Teil 24A, der einen Endverschluß für die Kammer 13 bildet. Zwei O-Ringe 28, 29 aus Gummi gewährleisten · einen wasserdichten Abschluß.

Zum Einsetzen der Verschlußeinrichtung 12 wird das Rohr 14 bei abgenommenem Verschlußglied in das Rohrinnere geschoben. Das Rohr wird mit vornliegender Scheibe 18 ein-

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geschoben, bis der Rand des Flansches 16 an der Hülse 11 und dem Formendring 7 angreift, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Dann werden das Verschlußglied 22 und die Mutter 27 auf den Bolzen 19 aufgesetzt und wird die Mutter festgezogen, so daß das Rohr axial festgelegt und die Kammer 13 dicht • abgeschlossen ist.

Der Flansch 16 ist mit einem Rohr 30 versehen, durch das Druckmittel in die Kammer 13 eingeleitet werden kann. Das Ruhr 14 ist mit einem Druckmesser 35 zum Messen des Druckes in der Kammer versehen. Das Rohr 30 ist mit einem P Vorrat von unter Druck stehendem, heißem Wasser verbunden. Heißes Wasser wird in die Kammer 13 eingeleitet und darin unter einem vorherbestimmten Druck gehalten, so daß der Beton 8B des Rohres, der Bewehrungskäfig 8A und die Form 1 sich gemeinsam ausdehnen. Infolge ihrer Elastizität kann sich die Form 1 ausdehnen und dabei einen genau kreisförmigen Querschnitt beibehalten. Der Beton wird durch das heiße Wasser erwärmt, so daß sein Erhärten beschleunigt wird. Der Wasserdruck wird aufrechterhalten bis der Beton so hart geworden ist, daß er den Druck- und Manipulationsspannungen gewachsen ist, die bei der Wegnahme des Wasserdruckes und dem Herausnehmen des Rohrs aus der Form auftreten.

Ifach genügendem Erhärten des Betons wird der Wasserdruck weggenommen, so daß der Bewehrungskäfig 8A trachtet, sich auf seine ursprünglichen Abmessungen zurückzuziehen. Dadurch wird der Beton sowohl in der Umfangsrichtung als auch axial auf Druck beansprucht. Die Druckspannung in dem Beton wird durch die Einstellung des hydrostatischen Druckes bestimmt.

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Nach dem Wegnehmen des Wasserdruckes werden die Verschlußeinrichtung 12, die Polythenhülse 11, der Dichtungsring 9 und die Formendringe 6, 7 entfernt. Danach werden Stahlscheiben 31, 32» die mit Gummidichtungen versehen sind, auf das Spitzende des Rohrs und das benachbarte Ende des aus Stahl bestehenden Formgehäuses 1 aufgesetzt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Die Scheibe 32 trägt eine Wasserzuleitung 36, durch die unter Druck stehendes Wasser in den Raum zwischen den beiden Scheiben gepumpt wird. Auf diese Weise wird das Rohr aus der Form herausgedrückt. Diese Bewegung des Rohrs aus der Form wird dadurch erleichtert, daß die Form von dem M Muffenende zu dem Spitzende des Rohrs leicht einwärts verjüngt ist und daß sich die Form unter Druck etwas .auedehnt.

Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung von Spannbetonrohren hat gegenüber den bekannten Verfahren folgende Vorteile:

1. Die Form ist nahtlos. Die Herstellungs- und Betriebskosten der Form sind viel kleiner als bei den üblichen, aus Segmenten aufgebauten Stahlformen.-Ferner hat das fertige Rohr keine Schwächungsstellen, wie sie in Rohren vorhanden

sind, die mit Segmentforaen hergestellt wurden. ■

2. Das hergestellte Rohr ist genau kreisförmig und braucht nach seiner Entnahme aus der Form nicht nachbehandelt zu werden.

3· Da der Werkstoff der Form einen relativ niedrigen. Elastizitätsmodul hat, werden weniger als 20 Jt des Innendruckes für das Ausdehnen der Form verbraucht, so daß mehr als 80 j( dieses Druckes zum Ausdehnen des Rohrs und der Bewehrung ausgenutzt werden. Infolgedessen steht die in dem

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fertigen Rohr vorhandene Vorspannung in einer sehr genauen ... Abhängigkeit von dem ausgeübten Innendruck und kann das Verfahren mit einem viel höheren Wirkungsgrad und einer höheren Genauigkeit ausgeführt werden als die üblichen Verfahren.

• -

4. Das fertige, nahtlose Rohr wird mit Kosten erhalten, die beträchtlich niedriger sind als bei allen anderen Verfahren, und hat ein besseres Aussehen.

Als Beispiel für die Ergebnisse, die bei der Herstellung von Rohren mit Hilfe einer Vorrichtung der, dargestellten ATft erwartet werden können, sind nachstehend,, die Konstruktion und Prüfungsergebnisse für ein Druckrohr von 457 mai Innendurchmesser aus Spannbeton angegeben, das bei 14 kg/cm geprüft wurde: ,

Innendurchmesser des Rohrs: 457 mm

Wandstärke des Rohrs: Innendurchmesser der Form: Wandstärke der form: Werkstoff der Form:

Längs bewehrung: Umfangebewehrung:

58 mm _: ^

533 mm ·,

3|2 mm Glasfaserverstärktes Harz mit

einem Elastizitätsmodul von 4-/2

7.10^kg/cm und einer Zugfestigkeit von etwa 2,1.10* kg/cm Harter, gezogener Stahldraht, 8/8 g. Harter, gezogener Stahldraht, 24/1Og pro Fuß (1 Fuß = 30,5 cm).

Querschnittsflache der Umfangebewehrung: Innendruck:

Druckfestigkeit der Form UBd des Kerns:

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TJ

0,66 cm /ca 17,6 kg/cm²

3,5 - kg/cm²

. ρ

Wirksamer Vorspanndruck: 14 kg/cm

Vorspannung des Stahls nach

einem Verlust von 20 36: 38,7 kg/mm

Spannung des Stahls unter

dem Innendruck: 48,5 kg/mm

-

Vorspannung des Betons: 66,8 kg/cm

Spannung infolge des Prüfdrucks: 84 kg/cm Zugspannung in dem Beton

unter dem Prüfdruck: 17,6_ekg/cm

Vorstehend wurde ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung und ihre Arbeitsweise beschrieben. Dieses Aueführungsbeispiel und die Konstruktion des Rohrs können im Rahmen der Erfindung abgeändert werden. Beispielsweise ist glasfaserverstärktes Harz ein besonders zweckmäßiger Werkstoff für die Form, doch kann man auch andere Werkstoffe verwenden, die eine*geeignete Festigkeit und einen geeigneten Elastizitätsmodul besitzen. Es versteht sich daher, daß die Erfindung in keiner Weise auf die vorstehend angegebenen Einzelheiten eingeschränkt ist, sondern auch alle im Bahnten des Erfindungsgedankens liegenden Abänderungen umfaßt.

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Claims

Patentanspruches ■

T. Verfahren zur Herstellung von Spannbetonrohren, in dem ein Betonrohr mit eingebetteten Bewehrungselementen ausgebildet, die Innenwandung des Rohrs bei noch nicht ausgehärtetem Beton mit einem Druckmitteldruck beaufschlagt und dadurch das Bohr ausgedehnt wird, wobei die Bewehrungselemente gespannt werden, das Bohr unter der Einwirkung des Druckmitteldrucks solange in der Fora gehalten wird, daß der Beton soweit erhärten kann, daß er eine Entspannung der Bewehr ungselemente verhindert, und dann, der Druck weggenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Tora aus einem Werkstoff besteht, der so elastisch ist, daß er eine elastische Dehnung der Pom in einem solchen Maß· gestattet, daß die erforderliche Spannung der Bewehrungselemente erzielt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohr am einen Ende verschlossen und zu« Herauedrücken des Bohre aus der form dieses Sude mit einem Druckmitteldruck beaufschlagt wird.
3· Vorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung von Betonrohren mit eingebetteten Bewehrungselementen, mit einer hohlen Form, in der ein Betonrohr ausgebildet werden kann, und einer Einrichtung zum Ausüben eines Druckmitteldrucks auf die Innenwandung eines in der Form ausgebildeten Rohrs, dadurch gekennzeichnet, daß die Form einstückig ist und aus einem Werkstoff besteht, der so elastisch ist, daß er eine elastische Ausdehnung des Rohrs in einem solchen Maße gestattet, daß die Bewehrungselementβ des Rohrs die erforderliche Spannung besitzen.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ausüben von Druckmitteldruck auf die Innenwandung des Rohre eine Kammer besitzt, die von einer inneren zylindrischen Wand begrenzt ist, die im Abstand τοη der Innenwandung des Bohre angeordnet ist, sowie von einer biegsamen Auskleidung, welche die Innenwandung des Rohrs berührt.
5. Torrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Yerschlußeinrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, ein Ende des Rohrs zu verschließen und

auf das geschlossene Ende einen Druckmitteldruck auszuüben, -so daß-das fertige Rohr aus. der Form gedrückt wird.
6. Torrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die form leicht konisch ist, um das Entfernen des Rohrs aus der Form zu erleichtern.

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