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Verbesserte Stahlbewehrung für Betonpfeiler, Masten od.dgl.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige Konstruktion von
Zementmasten,-Pfeilern od.dgl. gegossenen Erzeugnissen.
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Im allgemeinen werden Betonmasten,-Pfeiler od.dgl. lange stangenartige
Körper aus Zement beim Gebrauch durch ein Biqpmoment beansprucht, dessen Grösse
längs der Längsachse der Körper einen vernder11chen Wert aufweist. Das bedeutet,
dass verschiedene Abschnitte dz er Masten oder Pfeiler unterschiedliche Bruchfestigkeiten
aufweisen müssen. Ferner ist es aus GrUnden der Dauerhaftigkeit oder der Lebensdauer
solcher stangenförmigen Betonkörper nicht wUnschenswert, dass sich Risse in der
Oberfläche dieser Betonkörper unter Einwirkung verschiedener Belastungen wie des
Winddrucks, dem sie beim Gebrauch unterworfen sind, und der normalerweise auf Sie
an ihrem Arbeitsplatz einwirkenden Stösse ausbilden. Bisher wares daher üblich,
solche Betonkörperin einem vorgespannten Zustand zu
verwenden, d.h.
in einem Zustand, in dem sie schon im Voraus einem geeigneten Druck unterworfen
wurden. Demzufolge wurden bei der Herstellung solcher stangenförmiger Betonkörper
vorgespannte Drähte aus Stahl hoher Festigkeit zu ihrer Verstärkung n axialer Richtung
verwendet.
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Gemäss der vorliegenden Erfindung kann man stangenförmige Betonkörper
mit einer sich längs ihrer Längenausdehnung verändernden Bruchfestigkeit dadurch
erhalten, dass man in axialer Richtung einen Verstärkungsmantel anbringt, welcher
eine geringere Anzahl von vorgespannten Stahidrähte + oher Festigkeit enthält, die
sichter die gesamte Länge des stangenförmigen Körpers erstrecken und dazu dienen,
dem Körper den erforderlichen Widerstand gegenSprünge zu vermitteln, welcher fener
eine Mehrzahl nicht vorgespannter Stahldrähte normalerFestigkeit enthält, die von
unterschiedlicher Länge, jedoch auf jeden Fall kürzer als der stangenförmige Körper
sind und als zusätzliche Vistärkung mit den längeren vorgespannten Stahldrähten
hoher Festigkeit kombiniert sind und welcher ferner eine spiralförmige oder Bandbewehrung
enthält, die mit den kombinierten vorgespannten Stahldrähten hoher Festigkeit und
den nicht vorgespannten Stahldrähten normaler Festigkeit vereinigt ist. Beispielsweise
kann man bei Betonpfeilern, die im Gebrauch ein Bruchfestigkeit aufweisen, deren
Wert bis auf einen Maximalwert in der Nähe des Erdbodens ansteigt, die Anforderungen
für eine solche Bruchfestigkeit dadurch erfUllen, dass man vörgespannte Stahldrähte
in Verbindung mit nicht vorgespannten Stahldrähten verwendet, nicht aber, dass man
ausschliesslich vorgespannte Drähte verwendet.
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Mit anderen Worten, dieVerwendung einer Kombination von vorgespannten
Drähten mit nicht vorgespannten Drähten ermöglicht die Erzeugung von Betonpteilern,
welche den gewünschten Widerstand
gegenüber Rissbildung aufweisen
und deren Bruch festigkeit sich längs der Pfeilerachse in vorgegebener Weise ändert.
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Gemäss der vorliegenden Erfindung können die Materialkosten für stangenförmige
Betonkörper verringert werden, während deren benötigte Festigkeit voll erhalten
wird, indem man eine axialeVerstorkung in kombinierter Form anwendet, die eine verminderte
Anzahl der teuren Sthldröhte hoher Festigkeit und eine beträchtliche Menge billiger
nicht vorgespannter Stahldrähte normaler Festigkeit aufweist.
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Bei der Durchführung der vorliegendenErfindung werden vorzugsweise
kaltgezogene Stahldrähte als vorgespannte Drähte hoher Festigkeit angewendet und
wormgewalzE Drähte als nicht vorgespannte Drähte normaler Festigkeit. Es soll darauf
hingewiesen werden, dass in Fällen, in denen die Bewehrung in einer einzigen Reihe
angebracht wird, die vorgespannten und die nicht vorgespanntenStahldröhte gemeinsam
in einer Reihe, in Form eines Kreises angeordnet sind.Dagegen sind bei Verstärkungen,
die aus zwei oder mehreren Reihen bestehen, die vorgespannten Stahldrähte nur in
der äussersten Reihe bzw. im Aussenkreis verwendet Bei der letztgenannten Anordnung
kann die erforderliche Anzahl vorgespannter Stahldrähte weitgehend verringert werden,
alle verwendeten Drähte sind in wirksamster Weise eingesetzt, um dem Pfeileraufbau
den gewUnschtenWiderstand gegen Rissbildung zu vermitteln.
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Bei der genanntenAnordnung kann dieVerwendung vorgespannter Stahldrähte
weitgehend durch die Tatsache eingespart werden, dass eine ausserordentlich grosse
Adhäsionskraft zwischen dem
Zement und der rauhen Oberfläche der
warmgewalzten Stahldrähte wirkt, welche eine grosse Rolle bei der Entstehung der
Widerstandsfähigkeit des Erzeugnisses gegen Rissbildung spielt.Auf diese Weise können
nicht nur die Kosten des für die Bewehrung erforderlichen Stahlmaterials gesenkt;
sondern gleichzeitig auch die Herstellungsschwierigkeiten weitgehend wrringert und
damit die Herstellungskosten vermindert werden.
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Praktische Versuche des Erfinders haben gezeigt, dass in Biegeversuchen
mit verstärktenBetonpfeilern die ersten Risse in der Betonoberfläche auftreten,
wenn die Biegebeanspruchung einen Wert von ungefähr 2400 kg/cm² erreicht, sofern
die verwendeten nicht vorgespannten Drähte aus kaltgezogenemStahl bestehen, dass
aber die erforderliche Biegebeanspruchung einen Wert von ungefähr 3200 kg/cm² erreicht,
wenn nicht vorgespannte warmgewalzte Drähte verwendet werden. Aufgrund dieser Ergebnisse
konnte der Erfinder die Gesamtmenge an Bewehrungsstahl dadurch varrringern, dass
er die Gesamtzahl und Menge der vorgespannten Drähte festlegt und zwar unter Berücksichtigung
der Abhängigkeit der Widerstand-sfestigkeit gegenüber Rissbildung von derAdhäsionswirkung
zwischen den warmgewalzten Drähten und demBeton.
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So ist eine Aufgabe der Erfindung darin zu schein, stangenförmige
Betonpfaler mit zufriedenstellender Bruchfestigkeit und Widerstandsföhigkeit gegenüber
Rissbildung dadurch zu schaffen, dass man nicht vorgespannte Stahldrähte so anordnet,ddmit
man zu einer kombinierten Wirkung kommt, welche in der Erreichung einer Bruchfestigkeit,
die mit derjenigen bei Verwendung vorgespannter Stahldrähte vergleichbar ist, und
gleichzeitig zu einer Widerstandsfähigkeit des stangenförmigen Körpers gegenüber
Rissbildung kommt.
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Wie aus dem Vorstehenden zu erkennen ist, ist ein Vorteil der Erfindung
darin zu sehen, dass man die Menge der benötigten vorgespannten Stahldrähte hoher
Festigkeit verringern und ferner auch für die gewünschte Bruchfestigkeit und Widerstandsfähigkeit
gegenüber Rissbildung bei Betonpfeilern, Masten und dergl. die Konstruktionsausführung
derAxialbewehrung, der Formen und der Vorspannvorrichtungenetc. vereinfachen kann.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
die Verwendung warmgewalzter Drähte in Betonpfeilern als Teil ihrer axialen Bewehrung
bei Feuereinwirkung zur Ausscha-ltung ernstlicher Verringerung der Widerstandsfähigkeit
gegenüber Rissbildung dienen kann, während eine solche bei Verwendung herkömmlicher
Pfeiler mit ausschliesslich vorgespannten Deuten auftreten kann, und dass ferner
auch die entgegengesetzten Wirkungen von Schlägen, denen die Pfeiler häufig ausgesetzt
sind, auch verringert werden.
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Einzelheiten derErfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.
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Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Teil eines erfindungsgemässen
Betonpfeilers.
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Fig. la zeigt in perspektivischer Darstellung den oberen Abschnitt
desin Fig, 1 dargestellten Betonpfeilers.
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Fig, 2 zeigt einenQuerschnitt längs der Linie II-II der Fig. 1.
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Fig. 3 zeigt einen Queschnitt längs der Linie III-III der Fig, la.
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Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung die kreisförmige Anordnung
der axialen Verstärkungen, welche in dem Betonpfeiler nachpen Fig. 1, la, 2 und
3 vorgesehen sind.
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Fig. 5 zeigt einen Teillängsschnitt einer weiteren erfindungsgemässen
Ausführungsform, bei der vorgespannte Drähte in zwei Reihen angeordnet sind, wobei
die in der einen Reihe vorgesehenen Drähte in radialer Ausrichtung mit denen der
anderen Reihe liegen.
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59. 6 zeigt einen Querschnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 5.
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In den Fig. 1 und la ist ein langer rohrförmiger Betonpfeiler lo mit
einer erforderlichen Anzahl von vorgespannten Drähten 1 versehen, die sich in Längsrichtung
des Pfeilers über seine Gesamtlönge erstrecken. Sie sind in gleichenAbständenin
einem Kreis eines entsprechenden Durchmessers angeordnet und dienen dazu, dem Betonpfeiler
lo eine sogenannteVorspannung zu vermitteln. Um diese Stahldrähte in einem vorgespannten
Zustand zu halten, sind ringförmige Befestigungsplatten 8 und 9 jede mit Ausnehmungen
zur Halterung der Drähte an den gegenüberliegenden Enden der Pfeilerlöngen vorgesehen
und die Verstä-rkungsdröhte 1 sind in den Stahlplatten 8 und 9 dadurch befestigt,
dass die an den gegenUberliegenden Enden angeordneten vergrösserten Kopfstücke 11
und 12 in die entsprechenden Ausnehmungen
der ihnen angrenzenden
Platten eingeführt sind. Anschliessend wird der Beton in die Form eingefüllt und
die Befestigungsplatten 8 und 9 werden auseinanderbewegt, um die Drähte zu spannen.
DiesesVerfahren sowie die Vorrichtung hierzu sind herkömmlicher Art und, soweit
sie oben beschrieben wurden, auch bereits bekannt. Gemäss der vorliegenden Erfindung
sind jedoch auch normale, nicht vorgespannte Stahldrähte verschiedener Länge in
dem gleichen Kreis, in dem die vorgespannten Drähte 1 liegen, angeordnet und zwar
in vorgegebener Reihenfolge, die mit 2,3,4, 5 und 6 bezeichnet ist. DieseDrähte
erstrecken sich vom unteren Endo'des Pfeilers bis anfallen kurz unterhalb seines
oberen Endes. Der Durchmesser der nicht vorgespannten DrUhte entspricht vorzugsweise
dem der vorgespannten Drähte 1. Die Anzahl der nicht vorgespannten Drähte, die in
den Zwischenräumen der vorgespannten Drähte 1 angeordnet sind, und die Längen der
nicht vorgespannten Drähte werden entsprechend der Länge des Durchmessers und der
erforderlichen Festigkeit des Betonpfeilers oder Mastes, der herzustellen ist, gewählt.
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Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der kreisförmigen Anordnung
dedvorgespannten Drähte 1 und der nicht vorgespannten Drähte kürzerer Längen 2,3,4,5
und 6, die in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1, la, 2 und 3verwendet sind. Die
Bezugszeichen unter den vertikalen Laien der Fig.4 geben die jeweiligen LängeQder
verwendeten Drähte an. Wie gezeigt weisen die nicht vorgespannten Drähte 2,3,4,5
und 6 zunehmend verringerte Längen- auf und sind sogenannte "schwarze" oder graue
wamgewalzte Stahldrähte. Für die vorgespannten Stahldrähte sollte kqltgezogenes
Material hoher Festigkeit ausgewählt werden, um die gewünschten Eigenschaften zu
erzielen.
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Zusätzlich zu der in Axialrichtung verlaufenden Bewehrung, bestehend
aus den vorgespannten (1) und den nicht vorgespannten (2,3,4,5,6) Stahldrähten,
wenn sie sich in Längsrichtung des Betonpfeilers erstrecken, ist ein Stahldraht
7 geeigneterSturke spiralförmig um die Axialbewehrung gewickelt, um einen mantelartigen
Aufbau zu vervollständigen, indem die vorgespannten Drähte 1 alle mit ihren gegenüberliegendenEnden
in den StahlpLatten 8 und 9 befestigt und in Spannung gehalten sind. Ein solcher
mantelförmiger Aufbau wird als zusammengesetzte Bewehrung bei dem bekannten Zentrifugalkompaktverfahren
bei der Herstellung von langen kegelstumpfförmigen oder zylindrischenBetonpfeilern
lo verwendet.
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In den Fig.5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel derErfindung
dargestellt. Dies ist dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzliche vorgespannte Drähte
la aufweist, die radial innerhalb der normalen vorgespannten Drähte 1 angeordnet
sind, um mit diesen eine Doppelreihe vorgespannter Drähte zu bilden.
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Die Bezugszeichen 2,3,4 in Fig.6 kennzeichnen nicht vorgespannte Stahldrähte
entsprechend denen des ersten Ausführungsbeispiels, welche soh in ihrer Länge voneinander
unterscheiden.
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Diese nicht vorgespannten Drähte sind im gleichen Kreis wie die radial
aussenliegendenvorgespannten Drähte 1 angeordnet und um die kreisförmigeAnordnung
dieser nicht vorgespannten und vorgespannten Drähte ist ein Stahldraht 7 spiralförmig
gewickelt.
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In den Fig. 5 und 6 sind Abstndstücke 13 vorgesehen, die in dem Betonkörper
des Pfeilers lo in Längsabständen voneinander eingebettet sind.DieseAbstandstücke
13 weisen jeweils eine Mehrzahl von Öffnungen auf, um die Bewehrungsdrähte aufnehmen
zu können. Bei durch dieAbstandstUcke 13 eingesetzten vorgespannten
1,
1a und nicht vorgespannten 2,3,4 Stahldrähten wird der Beton eingebracht und die
Bewehrungsdrähte an ihrer durch die Abstandstücke. bestimmten Lage relativ zueinander
festgehalten. Fortsätze 14 sind an jedem Abstndstück 13 längs dessen Umfang *4 ausgebildet.
Diese dienen insbesondere Einsellungszwecken.