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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mastanordnung, insbesondere einen Freileitungsmasten, die zumindest einen Mastabschnitt aus einem Holzwerkstoff, mindestens einem am Mastabschnitt befestigten Träger und Beschläge, die an gegenüberliegenden des Mastabschnitts angeordnet sind, aufweist.
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In Mittel- und Niederspannungsnetzen werden traditionell Rundholzmasten verwendet, die Traversen tragen, an denen Stromleitungen befestigt sind. Die Traversen sind üblicherweise Stahlrohre oder Doppel-T-Träger aus Stahl, die mit dem Holzmasten über abgewinkelte U-Profile in Verbindung stehen, wobei die U-Profile mit Spangen am oberen Ende des Holzmastes, dem sogenannten Mastzopf, befestigt sind. Häufig werden auch Holzdoppelmasten verwendet. Die Doppelmasten können beispielsweise in der Form der äußeren Schenkel eines A's angeordnet sein, wobei sie an ihrem oberen Ende durch die Spangen zusammengehalten werden und darunter in verschiedenen Höhen Querstreben zur Stabilisierung der Masten angeordnet sind. In einer anderen Ausführungsform verlaufen die aus jeweils einem Rundholz gebildeten Masten parallel, wobei Doppel-T-Stücke als Abstandshalter zwischen den Masten vorgesehen sind und die Masten jeweils in Höhe der Doppel-T-Stücke über lange Schraubenbolzen, die horizontal durch die Masten hindurch geführt sind, an die Doppel-T-Stücke angedrückt werden.
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Ein wesentlicher Nachteil solcher bekannten Holzmastkonstruktionen besteht darin, dass ihre Statik nicht berechenbar ist. Ein wesentlicher Grund hierfür ist, dass sich die Holzmasten aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur und -feuchte unterschiedlich stark ausdehnen. Daher basiert die Auslegung von Holzmasten in Bezug auf ihre Dicke sowie der Größe und Art der Verbindungselemente auf empirischen Erfahrungswerten mit dem Nachteil, dass die verwendeten Bauformen nicht wirtschaftlich sind.
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Dieser Nachteil besteht bei einer aus der
WO 2007/121881 A1 bekannten Mastanordnung nicht. Bei dieser Mastanordnung werden die Träger über mit Ankerstiften versehene Verbundanker, die in gegenüberliegende Außenseiten der Mastanordnung eingreifen, mit der Mastanordnung verbunden. Die vom Träger in die Mastanordnung einzuleitenden Kräfte werden von den Ankerstiften im Wesentlichen unabhängig vom Quellen und Schwinden des Holzes übertragen.
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Allerdings sind die Verbundanker, die üblicherweise aus einem Gussmaterial gefertigt sind, äußerst aufwändig in der Herstellung.
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Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine alternative Mastanordnung zur Verfügung zu stellen, bei der die genannten Nachteile nicht bestehen.
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Diese Aufgabe wird mit einer Mastanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Wenn hier und im Folgenden von einer Mastanordnung mit zumindest einem Mastabschnitt aus einem Holzwerkstoff die Rede ist, dann sind damit sowohl Mastanordnungen gemeint, die im Wesentlichen vollständig aus einem Holzwerkstoff gefertigt sind, aber auch solche, die abschnittsweise aus verschiedenen Werkstoffen gefertigt sind.
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Ein Kern der Erfindung besteht zunächst darin, die von dem Träger in den Mast einzuleitenden Kräfte von einem Träger über den Bolzen auf die Beschläge und von den Beschlägen auf die Schrauben zu übertragen, mit denen die Kräfte in das Holz eingeleitet werden. Insbesondere werden die vertikal wirkenden Lasten über den Bolzen in die Beschläge, von den Beschlägen auf die Schrauben und von dort in das Holz übertragen. Aber auch die Torsionskräfte, die über den einen oder die mehreren Träger auf den Mastabschnitt wirken, werden zumindest teilweise über diesen Weg in den Mast eingeleitet, wobei die Krafteinleitung über die bei Torsionslasten auf Zug beanspruchten Schrauben erfolgt. Dies gilt umso mehr, als die Schrauben schräg zur Richtung der Längsachse des Schraubbolzens verlaufen. Gleichzeitig kann über den durch den Mastabschnitt hindurchgeführten Schraubbolzen eine sichere Befestigung des Trägers am Mastabschnitt gewährleistet werden. Da die Kräfte im Wesentlichen durch die Schrauben – und nicht vom Schraubbolzen – in den Holzwerkstoff eingeleitet werden, ist das Einleiten von Kräften von einem etwaigen Quellen und Schwinden des Holzwerkstoffes weitgehend unabhängig.
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Eine besonders effektive Verbindung zwischen Träger und Mastabschnitt besteht dann, wenn sich zwei durch einen Beschlag zu beiden Seiten des Schraubbolzens hindurchgeführte Schrauben in horizontaler Projektion innerhalb des Mastabschnitts kreuzen. Damit verlaufen die auf die Schraube(n) wirkenden Zugkräfte im Wesentlichen entlang der Längsachse dieser Schraube(n), so dass die Kräfte optimal von der Schraube in den Mastabschnitt eingeleitet werden. Insbesondere bei einer solchen Schraubenanordnung, aber auch in anderen Anordnungen, bei denen die Schraubenspitzen aufeinander zu oder voneinander weglaufen und sich die Längsachsen der Schrauben in horizontaler Projektion außerhalb des Mastabschnitts kreuzen, hat es sich als praktikabel erwiesen, wenn die Schrauben in einem Winkel von etwa 60° zu einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht zu dem Schraubbolzen verläuft.
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Dabei wird es in aller Regel sinnvoll sein, wenn die Schrauben im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Mastabschnitts, gegebenenfalls in unterschiedlichen horizontalen Ebenen, in den Mastabschnitt eingreifen.
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Wenn im Vorstehenden von horizontaler Projektion oder horizontalen Ebenen die Rede ist, bezieht sich dies auf eine Projektion oder Ebene bei aufrecht stehendem Mastabschnitt. Es ist damit eine Projektion auf eine Ebene bzw. eine Ebene senkrecht zur Längsachse des Mastabschnitts gemeint.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung greift mindestens jeweils eine der durch einen der Beschläge hindurchgeführten Schrauben bis mindestens zur Mittelebene des Mastabschnitts, die senkrecht zum Schraubbolzen verläuft, vorzugsweise darüber hinaus, in den Mastabschnitt ein. Durch ein tiefes Eingreifen vorzugsweise aller Schrauben in den Mast ist eine besonders gute Krafteinleitung vom Träger über die Schrauben in den Mastabschnitt gewährleistet.
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Der Beschlag ist vorzugsweise eine Platte. Eine Platte hat gegenüber den vorbekannten, eingangs zitierten Verbundankern den Vorteil, dass sie leichter herstellbar ist. Selbst und gerade wenn sie als Gussteil gefertigt wird, ist die Herstellung wegen des gleichmäßigen Querschnitts einfach. Sie kann aber auch mit Stanz- oder Schneidtechniken aus größeren Platten hergestellt werden.
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In einer einfachen Ausführungsform liegen die Beschläge mit ihren der Mastanordnung zugewandten Seiten vollständig an den Außenseiten des Mastabschnitts an.
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Alternativ können die Beschläge an ihren dem Mastabschnitt zugewandten Seiten einen oder mehrere erhabene Abschnitte aufweisen, mit denen sie an den Außenseiten des Mastabschnitts anliegen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass zwischen Mastabschnitt und Beschlag hinterlüftete Bereiche vorhanden sind, so dass die Gefahr von Staunässe und ein hierdurch bedingtes Faulen der Mastabschnittsoberfläche deutlich reduziert ist. Der oder die erhabenen Abschnitte jedes Beschlages können dabei verschiedenste Formen haben und beispielsweise rautenförmig, streifenförmig oder punktförmig sein. Auch kann der Beschlag mit durchgehenden Ausnehmungen versehen sein, so dass er die von ihm überdeckte Außenseite des Mastabschnitts nicht vollständig abdeckt.
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Die Form der Beschläge und insbesondere ihrer dem Mastabschnitt zugewandten Seiten sollte jeweils der Form der Außenseite des Mastabschnitts angepasst sein. Werden sie für einen Mastabschnitt mit ebener Außenfläche verwendet, sollten sie eine entsprechend ebene Anlagefläche aufweisen. Sollen die Beschläge jeweils für eine gewölbte Außenfläche eines Mastabschnitts, beispielsweise für einen Rundholzmast, verwendet werden, ist es sinnvoll, wenn sie eine konkave Anlagefläche aufweisen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung können in den Beschlag Senkbohrungen für die Schrauben eingelassen sein. Die durch die Senkköpfe der vorzugsweise zu verwendenden Schrauben und durch die Senkbohrungen gebildeten Anlageflächen sind klar definiert, so dass eine gute Kraftübertragung zwischen Beschlag und Schraube gewährleistet ist.
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Die Beschläge bestehen vorzugsweise aus Stahl oder einem harten Nichteisenwerkstoff, insbesondere Aluminium, hochfester Kunststoff, hochfester Konstruktionsholzwerkstoff oder Kunststoffholz. Die Form des Beschlags kann mehreckig, insbesondere rechteckig sein, aber ebenso auch kreisrund oder oval, oder sie kann eine ganz andere Form haben.
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Um den oder die Träger gegen ein Kippen um die Achse nur eines Schraubbolzens zu verhindern, sind vorzugsweise insgesamt zwei oder mehr, vorzugsweise vertikal übereinander angeordnete Schraubbolzen vorgesehen. Alternativ, aber weniger bevorzugt kann der Beschlag beispielsweise auf seiner dem Mastabschnitt abgewandten Seite Stege zum Halten des Trägers in seiner (vertikalen) Position aufweisen.
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Die erfindungsgemäße Befestigung eines Trägers an einem Mastabschnitt ist insbesondere für Freileitungsmasten geeignet. Dafür sind vorzugsweise zwei Träger zum Halten einer Traverse vorgesehen, die an gegenüberliegenden Seiten des Mastabschnitts anliegen, wobei der Mastabschnitt dann ein Mastzopf ist.
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Der Holzwerkstoff des Mastabschnitts ist vorzugsweise Furnierschichtholz. Furnierschichtholz hat den Vorteil, dass es gegenüber Holz deutlich höher belastbar ist und ein nachteiliges Quellen und Schwinden bei sich ändernden Umgebungsbedingungen kaum oder gar nicht auftritt. Die Schraubbolzen können dabei sowohl längs zu den Schichtebenen des Furnierschichtholzes, als auch quer dazu verlaufen. Alternativ zu Furnierschichtholz kann der Mastabschnitt auch mit anderen hochfesten Holzwerkstoffen wie beispielsweise Holzkunststoff verwendet werden. Unabhängig davon ist die Erfindung grundsätzlich auch für Masten mit Mastabschnitten aus Holz verwendbar.
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Die Erfindung wird anhand von Figuren, mit denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wird, näher erläutert.
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Es zeigen
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1 einen erfindungsgemäßen Mastzopf mit einer Traverse in isometrischer Darstellung;
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2 den in 1 dargestellten Mastzopf ohne Träger und Traverse;
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3 den in 2 dargestellten Mastzopf im Teilschnitt;
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4a bis c die Lage der Schrauben und Beschläge der erfindungsgemäßen Mastanordnung zueinander;
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5 einen als Platte ausgebildeten Beschlag der erfindungsgemäßen Mastanordnung in Aufsicht; und
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6 die in 5 dargestellte Platte im Querschnitt.
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1 zeigt eine Mastanordnung mit einem Mastzopf 1, an dem über U-Profile 2, 3 als Träger eine Traverse 4 befestigt ist. Der Mastzopf 1 ist dabei im Längsschnitt dargestellt, so das Teile der Befestigung der Träger 2, 3 am Mastzopf 1 zu sehen sind. Zur Befestigung sind an gegenüberliegenden Seiten des Mastzopfes 1 jeweils zwei vertikal übereinander liegende, als Platten 5, 6, 7, 8 ausgebildete Beschläge vorgesehen, an denen die Träger 2, 3 anliegen. Die Platten 5, 6, 7, 8 sind mit hier nur schematisch dargestellten Schrauben, die in den Mastabschnitt eingreifen, befestigt. Zur Befestigung der Träger 2, 3 an den Platten 5, 6, 7, 8 sind zwei vertikal übereinander angeordnete Schraubbolzen 11, 12 durch die Platten 5, 6, 7, 8 und eine hierfür vorgesehene Bohrung im Mastzopf 1 hindurchgeführt und an ihren freien Enden mit Muttern so verschraubt, dass sie fest an die Platten 5, 6, 7, 8 angepresst werden.
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2 zeigt den Mastzopf 1 mit daran anliegenden Platten 5 und 7, ohne Traverse, Träger und Schraubbolzen. In 3 entspricht der Darstellung in 2, allerdings ist der Mastzopf 1 wieder im Längsschnitt dargestellt. Hier sind die durch die Platten 5, 6, 7, 8 hindurchgeführten und in den Mastzopf 1 eingreifenden Schrauben 13, 14, 15, 16 deutlicher zu erkennen. Auch sind in 3 die Durchgangsbohrungen 11', 12' im Mastzopf 1 für die hindurchzusteckenden Schraubbolzen 11, 12 zu sehen.
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Die 4a bis 4 c zeigen die Lage der Schrauben zueinander. Mit den Schrauben 13a, 13b, 15a 15b ist die Platte 6 am Mastzopf 1 befestigt, und mit den Schrauben 14a, 14b, 16a, 16b die Platte 5. Alle Schrauben sind in einem Winkel α von 60° zur Anlagefläche angeordnet. Sie greifen bis in etwa 2/3 der Dicke des Mastzopfes in diesen ein.
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Paarweise benachbarte Schrauben 13a und 13b, 14a und 14b, 15a und 15b sowie 16a und 16b kreuzen sich in horizontaler Projektion innerhalb des Mastzopfes 1. Letzteres ist insbesondere in 4b veranschaulicht, in der die Längsachsen der Schrauben 13a, 13b, 14a, 14b über die Länge der Schrauben in Aufsicht dargestellt sind. Dabei sind die Längsachsen mit den Bezugsziffern der entsprechenden Schrauben gekennzeichnet. Damit die Schrauben sich kreuzen können, sind die Senkbohrungen 17a, 17b, 18a, 18b, 19a, 19b und 21a, 21b in den Platten 5, 6 für jedes sich kreuzende Schraubenpaares in ihrer Höhe jeweils leicht versetzt zueinander angeordnet.
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Außerdem sind die Schrauben nahezu horizontal in den Mastzopf 1 eingeschraubt, wobei allerdings die durch die Platte 5 geführten Schrauben 14a, 14b, 16a, 16b leicht aufwärts und die durch die gegenüberliegende Platte 6 geführten Schrauben 13a, 1b, 15a, 15b leicht abwärts in den Mastzopf eingreifen, damit sie nicht miteinander kollidieren. Dies wird insbesondere in 4c deutlich, in der die Lage der Schraubenachsen zueinander in Seitansicht dargestellt ist.
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In den 5 und 6 ist eine für die beschriebene Mastanordnung verwendete, rechteckige Platte dargestellt. Sie weist eine zentrale Bohrung 31 auf, durch die ein Schraubbolzen hindurchgesteckt wird. Darüber hinaus sind in den Eckbereichen vier Senkbohrungen 32, 33, 34, 35 vorgesehen, deren Bohrachsen 36, 37 in der Horizontalen in einem Winkel α von 60° zur Anlagefläche 36 der Platte verlaufen und sich paarweise kreuzen. Es ist deutliche erkennbar, dass der Abstand der Senkbohrungen 32, 35 und 33, 34 jeweils rechts und links von der zentralen Bohrung 31 zueinander gleich ist, die Senkbohrungen 32, 35 aber in ihrer Höhe gegenüber den Senkbohrungen 33, 34 etwas tiefer angeordnet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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