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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bewehrungsanordnungen
bei Betonfahrbahnen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Herstellung von Bewehrungsanordnungen bei Betonfahrbahnen, wie Betonstraßen,
Start- und Landebahnen für Flugzeuge u.dgl., wobei zur Bewehrung Betonstabstähle
verwendet werden.
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Die Aufgabe der Bewehrung von Betonfahrbahnplatten besteht bekanntlich
vor allem in der Aufnahme von Zugspannungen, die durch die Verkehrsbelastung, die
täglichen und jahreszeitlichen Temperaturunterschiede, das Schwinden und andere
Beanspruchungen der Platten hervorgerufen werden. Betonfahrbahnplatten werden, sofern
sie eine Bewehrung erhalten, hauptsächlich mit punktgeschweißten Betonstahlmatten
und in geringem Umfang mit Betonstabstählen oder mit Spannstählen bewehrt. Die Anordnung
der Bewehrungsstäbe erfolgt hierbei stets in der Weise, daß sich diese in Längs-
und Querrichtung der Fahrbahnplatten erstrecken.
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Die Bewehrung in der Betonplatte hat weiterhin die Aufgabe, entstehende
Risse sozusagen zu vernähen, d.h. die Rißabstände und Rißweiten in minimalen Grenzen
zu halten.
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Mit Hilfe einer verhältnismäßig starken und durchlaufenden Bewehrung
kann die Plattenlänge so weit vergrößert werden, daß im Grenzfalle sowohl auf Raum-
als auch auf Scheinfugen ganz verzichtet werden kann.GroBe Fugenabstände sind nun
im Hinblick auf die Verbesserung des Fahrkomforts und die Verringerung der Herstellungs-
und Unterhaltungskosten sehr erwünscht. Außerdem wird durch die Verringerung der
Fugen die Lebensdauer, d.h. die Haltbarkeit solcher Platten, die normalerweise die
größten Beschädigungen im Fugenbereich aufweisen, beträchtlich erhöht.
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Um diese Vorteile zu erreichen, wendet man bereits bei stark beanspruchten
Betonstraßen, Flugpisten aus Beton etc. vornehmlich solche "durchlaufenden Bewehrungen"
an.
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Sofern man hierbei Matten oder Stabstähle verwendet, werden diese
in Ublicher Weise durch Ubergreifungsstöße (Uberlappung) gestoßen. Dabei werden
die Stoßstellen versetzt angeordnet, um unnötige Querschnittsschwächungen der Bewehrung
zu vermeiden. Man hat jedoch auch schon die Stäbe auf andere Weise verbunden, z.B.
durch Schweissung oder Gewindemuffen. Letzteres geschieht vor allem bei der Verwendung
von Spannstählen.
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Ausgehend von den bei Matten sich rechtwinklig kreuzenden Längs- und
Querstäben hat man diese Anordnung der Stäbe auch bei den Stab- und Spannstählen
im Betonstraßenbau übernommen. Hierbei erstrecken sich die Stäbe der Hauptbewehrung
parallel zur Fahrbahnachse und die Stäbe der Querbewehrung hierzu rechtwinklig.
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Von Nachteil bei dieser Bewehrungsanordnung ist der Mehraufwand an
Stahl und die zusätzliche Verlegearbeit im Bereich der Stöße sowie die hiermit verbundene
Schwächung des Stahl- und Betonquerschnitts. Der Beton kann bei den im Stoßbereich
relativ eng liegenden Bewehrungsstäben nur ungenügend verdichtet werden, und es
kann zur Kiesnesterbildung kommen. Außerdem führt diese Inhomogenität des Betonquerschnitts
zu Rissen im Beton, die wiederum ein Rosten der Bewehrungsstäbe ermöglichen.
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Von großem Nachteil ist ferner das umständliche Verlegen der parallel
zur Fahrbahnachse verlaufenden Stäbe. Diese müssen zunächst den angelieferten Bunden
entnommen, dann ihren seitlichen Abständen entsprechend aufgefächert und schließlich
der Stöße wegen jeweils in ihrer Längslage zueinander versetzt angeordnet werden.
Bisher hat dieser Arbeitsaufwand u.a. dazu geführt, daß Stabstähle im deutschen
Betonstraßenbau nur in ganz geringem Umfange verwendet wurden. Der verhältnismäßig
geringe Preis für Betonstabstähle im Vergleich zu den vorgefertigten Betonstahlmatten
wirkt sich durch die sehr hohen Verlegekosten im Endergebnis nicht positiv aus,
so daß die Verwendung von Stabstählen bisher meistens unwirtschaftlich war. In den
Vereinigten Staaten hat man diesen Nachteil weitgehend beseitigt, und zwar mit Hilfe
von halbautomatischen Maschinen. Hierbei konnte der Personal- und damit der Lohnaufwand
wohl verringert werden, aber auch diese Verlegetechnik ist noch sehr lohnintensiv.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bewehrung aus Betonstabstählen
für Betonfahrbahnen zu schaffen, die als durchlaufende Bewehrung stoßfrei gehalten
werden kann, und bei der der Aufwand für die Verlegearbeit wesentlich reduziert
ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
daß die Betonstabstähle
vorbestimmter Länge wenigstens der Längsbewehrung unter einem Schrägwinkel zur Fahrbahnachse
vor oder unmittelbar nach dem Betonieren verlegt werden. Unter Schrägwinkel wird
hierbei ein Winkel von weniger als 900 zur Fahrbahnachse verstanden. Vorteilhaft
können die Stabstähle mit einem Neigungswinkel, der von der Fahrbahnachse und der
Stabachse gebildet wird, von etwa 50 bis etwa 450 zur Fahrbahnachse in der Betonbahn
angeordnet werden.
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Durch eine solche Verlegung der Betonstabstähle in der Betonfahrbahn
können Stöße jeder Art vermieden werden, da es möglich ist, entsprechend lange Stäbe
zu verwenden, die sich von einer Seite bis zu der anderen Seite der Fahrbahn erstrecken.
Ferner kann die Bewehrung aus Betonstabstahl mit verhältnismäßig geringem Personal-
und/oder Maschinenaufwand verlegt werden. Durch die Wahl einer bestimmten Neigungsrichtung
der Bewehrungsstäbe hat man außerdem im Bereich von Straßenkrümmungen die Möglichkeit,
Beanspruchungen in der Platte aus Fliehkräften mit Hilfe der Bewehrung aufzunehmen.
Es ist ermöglicht, Betonfahrbahnen ohne Anordnung von Raum- oder Scheinfugen und
ohne Vorhandensein von Stoßstellen in wirtschaftlicher Weise bei Verwendung von
Betonstabstählen herzustellen.
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Die Querbewehrung kann, falls eine angeordnet wird, entweder wie bisher
quer zur Fahrbahnachse oder auch vorteilhaft schräg zu dieser angeordnet werden.
Man kann auch so vorgehen, daß anstelle der bisher üblichen Längs- und Querbewehrung
zwei oder mehr als zwei unter einem Winkel schräg zur Fahrbahnachse verlaufende
Scharen der Stäbe vorgesehen werden. Hierbei können die Stahlstäbe der Schar symmetrisch
schräg zur Fahrbahnachse verlaufen. Es kann aber auch eine asymmetrische Verlegung
vorgenommen werden,
bei der die eine Stabstahlschar in einem anderen
Schrägwinkel zur Fahrbahnachse als die andere Stabstahlschar angeordnet ist. Es
hängen die theoretisch auf die Längs-und die Querrichtung entfallenden Stahlquerschnittsanteile
von dem jeweiligen Neigungswinkel der Bewehrung zur Fahrbahnachse ab. Vorteilhaft
werden Stahlstäbe in einer solchen Länge verwendet, daß die Stabstähle unter Berücksichtigung
ihres Neigungswinkels zur Fahrbahnachse sich von der einen Seite bis zu der anderen
Seite der Fahrbahn als einstückige Stabstähle erstrecken. Dies bedeutet beispielsweise,
daß bei einem Neigungswinkel der Bewehrungs-Stäbe zur Fahrbahnachse von 30° und
einer Fahrbahnbreite von 7,5 m somit 15 m lange Bewehrungsstäbe erforderlich sind.
Es kann sich hierbei um Stäbe in Lagerlängen handeln.
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Als Stabstähle kommen Betonrippenstähle in Frage, vorzugsweise solche
mit höherer Festigkeit, und zwar mit einer Mindeststreckgrenze beginnend ab etwa
40 kp/mm2 und höher.
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Für die Verlegung der Bewehrungsstäbe in der Schräglage dient zweckmäßig
ein Magazinwagen, der einen der Schräglage der zu verlegenden Stabstähle in dem
Neigungswinkel entsprechend verlaufenden Verteilerbehälter aufweist. Dieser erhält
zweckmäßig einen verschließbaren Ringschlitz für die Abgabe der Stabstähle, wobei
sich an diesen Längsschlitz Leitflächen oder Fördervorrichtungen anschließen können,
die gewährleisten, daß der Stabstahl in dem vorbestimmten Schrägwinkel in dem Beton
bei der Herstellung der Betonfahrbahn zu liegen kommt. Die Betätigung des Verschlusses
für die Abgabe der einzelnen Stabstähle
kann bei dem Weiterfahren
des Magazinwagens längs der Betonfahrbahn taktmäßig erfolgen. Dies kann beispielsweise
dadurch geschehen, daß die Freigabe eines Stab stahls aus dem Verteilerbehälter
in Abhängigkeit von der Bewegung des Magazinwagens vorgenommen wird. Hierbei kann
die Betätigung für die Freigabe beispielsweise von der Radumdrehung mindestens eines
Laufrades des Magazinwagens abgeleitet werden. Auf diese Weise ist die Gewähr gegeben,
daß die Stabstähle in regelmäßigem Abstand und in der vorbestimmten Schräglage zur
Fahrbahnachse in dem Beton verlegt werden.
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Der als Verteiler dienende Magazinbehälter kann in seiner Länge stufenlos
verändert werden und damit allen gängigen Fahrbahnbreiten angepaßt werden.
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Wenn zwei Scharen von Stäben verlegt werden sollen, so kann man zwei
Magazinwagen verwenden, die in der vorgesehenen Schräglage verlaufende Verteilerbehälter
für die Stabstähle aufweisen, wobei die Magßzinwagen hintereinander herfahren. Man
kann jedoch auch bei zwei oder mehreren Scharen von Stäben mit einer Verlegvorrichtung
auskommen, Hierbei wird nach dem Verlegen einer Schar von Stäben die Vorrichtung
umgestellt, d.h. man nimmt die Verlegevorrichtung von den Schienen ab, verschwenkt
diese um 1800 und setzt diese danach wieder auf die Schienen auf, so daß anschließend
an die erste verlegte Schar die nächste Lage der Stäbe verlegt werden kann. Man
kann aber auch auf ein und demselben Magazinwagen zwei Verteilerbehälter anordnen,
die von einer Fahrbahnseite aus in dem durch die Schräglage der Stahlstäbe vorbestimmten
Schrägwinkel angeordnet sind. Der Magazinwagen kann außerdem noch eine Arbeitsplattform
tragen, auf der Hilfsgeräte, Werkzeuge u.dgl. angeordnet sein können.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
nachstehend erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verlegungsart von Bewehrungsstabstählen
für Betonfahrbahnen gemäß der Erfindung in Draufsicht und im Schema.
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Fig. 2 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Verlegungsart
von Stabstählen gemäß der Erfindung schematisch in Draufsicht.
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Fig. 5 stellt die Verlegung von zwei im Schrägwinkel zur Fahrbahnachse
zueinander verlaufenden Stabstahlscharen in Draufsicht schematisch dar, wobei die
Verlegung der Stabstähle mit Hilfe von zwei Magazinwagen erfolgt.
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Fig. 4 und 5 zeigen im Längsschnitt und im Querschnitt einen Magazinwagen
gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung mit einer gesteuerten Austragvorrichtung.
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Bei dem Beispiel der Fig. 1 sind für die Betonfahrbahn 1 die Stäbe
2 der Längsbewehrung in einem Schrägwinkel zur achse Fahrbahnlängs/ angeordnet,
wobei die Schräge einen Winkel von weniger als 900 zur Fahrbahnlängsachse einnimmt.
Die Stabstähle 3 der Querbewehrung können wie bisher quer zur Fahrbahnachse gelagert
sein.
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Bei der Ausführungsform der Fig. 2 sind sowohl die Stabstähle 2 der
Längsbewehrung als auch die Stabstähle 4 der Querbewehrung in einem Schrägwinkel
zur Fahrbahnachse verlegt, wobei die Schrägwinkel zur Fahrbahnachse für die Stähle
2 und 4 gleich groß sind und der Schrägverlauf der Stabstähle zur Fahrbahnachse
symmetrisch ist. Der bevorzugte Bereich für die Schräglage der Stabstähle erstreckt
sich
von etwa 50 bis etwa 450 Neigung zu der Fahrbahnachse.
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Wenn die verschiedenen Stabstahlscharenunter einem Schrägwinkel gleicher
Größe, jedoch jeweils zur anderen Seite der Fahrbahnachse gerichtet, verlegt sind,
ergibt sich eine Stabstahlmatte von rautenförmigen Maschen. Die Stabstähle der Schare
önnen an vorbestimmten Kreuzungspunkten miteinander fixiert sein, z.B. durch Schweißen.
Diese Fixierung erfolgt zweckmäßig an den Kreuzungsstellen, die nahe den Längsseiten
der Betonfahrbahn liegen. Dadurch erhält man eine dynamisch beanspruchbare Bewehrung
in der Betonfahrbahn. Durch die Punktschweißstellen in der Randzone der unter einem
Schrägverlauf verlegten Stabstähle ergibt sich weiterhin eine Sicherung gegen Verschieben
der einzelnen Stabstähle zueinander. Eine solche dynamisch beanspruchbare Matte
ist insbesondere für Betonfahrbahnen für den Straßenverkehr wegen des dauernden
Lastwechsels von wesentlicher Bedeutung.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind die Scharen der Stabstähle
2 und 4 etwa in einem Schrägwinkel von 450 zur Fahrbahnlängsachse verlegt, so daß
die Stabstahlschare sich im Winkel von 900 kreuzen. Die Stabstähle haben eine solche
Länge, daß sie sich von der einen Seite zur anderen Seite der Fahrbahn erstrecken.
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Zur Verlegung der Stabstahlscharensind zwei Magazinwagen 5 und 6 dargestellt,
die mit ihren Rädern 7 und 8 längs der Schienen 9 und 10 verfahrbar sind, die die
Seiten der Betonfahrbahn begrenzen. Der Magazinwagen ist mit seinen Enden jeweils
mittels Drehzapfen auf einem oder mehreren Radsätzen gelagert, die auf den seitlichen
Begrenzungsschienen oder sonstigen Leitvorrichtungen für
die Betoniervorrichtung
fahren. Auf dem Magazlnwagen sind Verteilerbehälter 11 und 12 angeordnet, die entsprechend
der Schräglage der Stabstähle in dem gleichen Schrägwinkel zur Fahrbahnachse verlaufen.
Der Verteilerbehälter besitzt einen Abgabeschlitz, aus dem jeweils ein Stabstahl
freigegeben wird, wenn der Magazinwagen eine vorbestimmte Strecke zurückgelegt hat.
Der Verschluß für den Abgabeschlitz oder eine entsprechende Fördervorrichtung kann
mit einem oder mehreren Rädern der Radsätze in der Weise verbunden sein, daß bei
einer bestimmten Anzahl von Radumdrehungen oder Bruchteilen hiervon jeweils die
Verschlußvorrichtung für einen Stab geöffnet und dann wieder geschlossen wird. Dieser
Stab kann direkt nach unten fallen oder über eine Leit- oder Fördervorrichtung in
seine vorgesehene Lage gebracht werden.
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Das Verlegen der Stäbe bei zwei Scharen kann beispielsweise in der
Weise erfolgen, daß zwei in einem durch die jeweilige Stablänge sich ergebenden
Abstand hintereinander fahrenden Magazinwagen, die miteinander verbunden sein und
eine gemeinsame Arbeitsplattform und einen gemeinsamen Antrieb aufweisen können,
die Stäbe wie vorstehend angegeben freigegeben werden. Eine solche fahrbare Verlegevorrichtung
kann wiederum mit dem Gerät für das Einbringen, Verdichten und Glätten des Betons
gekoppelt sein. Bei einer weiteren Ausführungsform können das bzw. die Verteilermagazine
oder Fördervorrichtungen an Kranhaken hängen.
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Die Fig. 'S und 5 zeigen eine Ausführungsform eines Magazinwagens
13 mit einem Verteilerbehälter 14. Der Nagazinwagen 13, der sich in einem Schrägwinkel
zur Fahrbahnachse der Betonfahrbahn erstreckt, ist an den Enden mit Laufrädern oder
einem Laufradsatz 15 und 16 versehen, die bzw.
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der auf Schienen 17 und 18 laufen, die sich zu beiden
der
herzustellenden Betonfahrbahn erstrecken. Als Verteilervorrichtung ist eine Walze
19 vorgesehen, die um die Achse 20 drehbar gelagert ist. Diese Verteilerwalze 19
besitzt auf dem Umfang verteilt Längsnuten 21, die zur Aufnahme je eines Stabstahls
dienen, die in dem Verteilerbehälter 14 vorrätig gehalten werden. Der Verteilerbehälter
14 ist in der Querschnittsgestaltung so ausgebildet, daß die Stabstähle in der unteren
Zone des Verteilerbehälters so ausgerichtet sind, daß sie in eine freie tiut der
Verteilerwalze 19 einfallen können. Die Steuerung der Drehung der Verteilerwalze
19 kann von der Umdrehung eines Laufrades, z.B. des Laufrades 15, abgeleitet werden.
Hierzu kann diiüber die Stirnseite des Verteilerbehälters 14 verlängerte Achse 20
mittels eines Getriebes 21 mit dem Laufrad 15 gekoppelt sein. Bei entsprechender
Untersetzung des Getriebes 21, das aus miteinander kämmenden Zahnrädern bestehen
kann, wird durch die Öffnung 22 des Verteilerbehälters 14 in einem vorbestimmten
Abstand taktweise ein Stabstahl frei und ausgetragen, so daß er in einem vorbestimmten
Abstand in einem Schrägwinkel in der herzustellenden Betonfahrbahn zu liegen kommt.
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Die zu verlegenden Stäbe können ferner vor dem Einfüllen oder während
der Lagerung oder auch nach dem Verlassen des Verteilerbehälters oder der Fördervorrichtung
mit Abstandshaltern versehen werden, die ihre unverschiebliche Lage im Betonquerschnitt
gewährleisten. Es kann ferner eine Arbeitsplattform dem Magazinwagen oder der Fördervorrichtung
angegliedert sein, auf der z.B. Punktschweißgeräte angeordnet sind, mit deren Hilfe
die sich kreuzenden Stäbe an den Kreuzungsstellen verbunden werden.
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Das beschriebene Bewehrungssystem kann in dem Beton-
straßenbau
auch dann angewendet werden, wenn keine durchlaufende Bewehrung, sondern eine durch
Quer- und Längsfugen getrennte abschnittsweise Bewehrung verlegt werden soll. In
diesem Fall werden keine einheitlichen Stablängen, sondern unterschiedlich große
Stablängen verwendet.
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Die schräge Anordnung der Bewehrungsstäbe im Betonstraßenbau u.dgl.
ermöglicht ein schnelleres und einfacheres und damit wirtschaftlicheres Verlegen
von Betonstabstählen, den Verzicht auf die Anordnung von Stößen, die konsequente
Anwendung einer durchlaufenden Bewehrung und eine gute Vernähung von in der Fahrbahnplatte
entstehenden Rissen.