DE2261473B2

DE2261473B2 - In sich vorgespannte Bewehrung für Spannbetonbauteile

Info

Publication number: DE2261473B2
Application number: DE19722261473
Authority: DE
Inventors: Roger Paul Saint-Cloud Seine-Et-Oise Sonneville (Frankreich)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-12-17
Filing date: 1972-12-15
Publication date: 1979-07-19
Also published as: SE395297B; CA998829A; DE2261473C3; IT976071B; DE2261473A1; JPS4868615A; CH572562A5; GB1410226A; BE792249A

Description

Die Erfindung betrifft eine in sich vorgespannte Bewehrung für Spannbetonbauieile mit einer ein aus einem Rundrohr geformten Zugglied gegen einen Druckstab darin unter Spannung setzenden Spanneinrichtung und mit den Enden des Zuggliedes angeordneten Verankerungsteilen. Diese Bewehrungen sind vor allem bei Eisenbahnschwellen anwendbar.

Aus der deutschen Auslegungsschrift 10 41993 ist eine Bewehrung der genannten Art bekanntgeworden. Dort ergeben sich Schwierigkeiten bei der Verstärkung der Enden des rohrförmigen Zuggliedes, weil diese Verstärkung erforderlich ist, um das Zugglied unter Spannung zu setzen. Eine zweite Schwierigkeit besteht in der möglichen Knickung des steifen Druckstabs.

7.war sieht man an den Enden des Zuggliedes dickere Bereiche vor, damit dieser Bereich des Zuggliedes durch das dort vorgesehene Gewinde nicht geschwächt wird Zu diesem Zweck ist es erforderlich, das Ende des rohrförmigen Zuggliedes aufzustauchen, so daß es möglich ist, ein Gewinde aufzuwalzen, dessen Kerndurchmesser gleich dem Außendurchmesser des Zuggliedes oder etwas größer ist Stattdessen ist es aber auch möglich, an den Enden des Zuggliedes Rohrstücke mit größerer Wandstärke anzuschweißen, damit der Kerndurchmesser des Gewindes an den Enden des Zuggliedes nicht kleiner als der Außendurchmesser des Zuggliedes wird, um so das Zugglied genügend vorspannen zu können.

Hinsichtlich der Schwierigkeit hat man versucht, dem steifen Druckstab einen Durchmesser zu geben der sehr nahe am Innendurchmesser des rohrförmigen Zuggliedes liegt Weiter hat man die Enden des Druckstabs kegelförmig gestaltet und die vorgesehenen Schraubenköpfe innen konisch ausgedreht, um eine zentrische Lage des den Kern der Bewehrung bildenden Druckstabes im Zugglied zu erreichen, damit man auf diese Weise eine bessere Zentrierung der Kräfte erzielt, wenn man den Druckstab unter Druck setzt. Es ist infolgedessen bei einer solchen Bewehrung notwendig, einen steifen Druckstab mit beträchtlichem Durchmesser zu verwenden, wodurch der Materialaufwand der Bewehrung beachtlich erhöht wird.

Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß bei dieser bekannten Einrichtung nach der deutschen Auslegeschrift 10 41 993 die Übertragung der Kräfte zwischen dem Zugglied und dem Beton nicht in optimaler Weise verwirklicht wird, da der Querschnitt des Zuggliedes konstant ist, wenn auch mit Ausnahme von dicken Verstärkungen, die in der Nähe der Enden des Zuggliedes vorgesehen sind; jedoch sind diese dicken Verstärkungen nicht zu dem Zweck vorgesehen, um die Übertragung der Vorspannungskräfte auf den Beton zu verbessern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bewehrung der eingangs genannten Art, in der Weise zu verbessern, daß man eine verbesserte Verankerung der Bewehrung im Beton und gleichzeitig einen geringen Aufwand an Material erreicht, und zwar sowohl desjenigen Metalls, das für das Zugglied benötigt wird, als auch desjenigen Metalls, das für den steifen Druckstab gebraucht wird, der dazu dient, die eigentliche Zugbewehrung, nämlich des rohrförmige Zugglied, unter Vorspannung zu setzen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Zugglied wenigstens zwei Bereiche mit jeweils etwa elliptischem Querschnitt aufweist, daß die großen Achsen der Querschnitte zueinander unterschiedlich ausgerichtet sind und die kleinen Achsen dieser Querschnitte geringfügig länger als der Durchmesser des Druckstabs sind, daß die Verankerungsteile des Zuggliedes aus Endplatten für die Abstützung auf dem Beton bestehen, die an den Rundrohrenden mittels Reibung angeschweißt sind, und daß die Spanneinrichtung mit einer Endplatte im Eingriff steht.

In einer solchen Bewehrung erfüllen die Deformationen des rohrförmigen Zugglieds eine doppelte Funktion, denn sie stellen einerseits in den Übergangsbereichen zwischen unterschiedlichen Querschnitten eine verbesserte Verankerung im Beton sicher und gleichzeitig ermöglichen es diese Deformationen des Zuggliedes aufgrund ihrer unterschiedlichen Richtungen, die freie Knicklänge des Druckstabs, mit dem das Zugglied unter Spannung gesetzt wird, herabzusetzen, wodurch der Druckstab besser geführt und eine Knickung desselben

verhindert wird. Man kann infolgedessen den Durchmesser des Druckstabs vermindern, wodurch sich ein wesentlich geringerer Metallverbrauch ergibt

Die Maßnahme, daß man auf das rohnörmige Zugglied zwei Endlatten durch Reibung aufschweißt, hat die Vorteile, daß der Querschnitt des Zugglieds in diesen Bereichen nicht verändert und auch nicht verstärkt zu werden braucht, und daß das Schweißen mittels Reibung zur Ausbildung eines Wulstes längs der inneren Oberfläche des rohrförmigen Zugglieds führt, der ebenfalls zur Führung des steifen Druckstabs mit: beiträgt

Eine bevorzugte Aijsführungsform der erfindungsgemäßen Bewehrung zeichnet sich dadurch aus, daß da« Zugglied einen mittigen Bereich, dessen große Querschnittsachse vertikal verläuft, und zwei Zwischenbereiche, deren große Querschnittsachsen horizontal verlaufen, sowie zwei Endbereiche von kreisförmigem Querschnitt aufweist Dadurch ergibt sich tine spezielle Ausbildung des Zugglieds, die besonders vorteilhaft im Falle seiner Anwendung bei Eisenbahnschwellen in Mischbauweise ist, d. h. von Schwellen jenes Typs, der zwei Betonblöcke oder Stichbalken aufweist, die durch eine in den Blöcken gleichermaßen als Bewehrung: dienende Querverbindung verbunden sind.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen 3 bis 6 enthalten. Ausführungsbeispiele einer Bewehrung nach der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Längsschnitts durch eine Ausführungsform der Bewehrung,

F i g. 2, 3 und 4 vergrößerte Schnittansichten entlang der Linien 9-9,10-10,11-11 der F i g. 1,

Fig.5 einen Längsschnitt durch eine Eisenbahnschwelle in Mischbauweise mit einer Bewehrung entsprechend den F i g. 1 bis 4,

F i g. 6 eine Teilschnittansicht durch eine abgewandelte Ausführungsform einer Spanneinrichtung und

F i g. 7 eine Schnitteilansicht einer Schwelle in Mischbauweise, bei der an einer zwischen Endpiatten gelegenen Stelle ein radialer Flansch vorgesehen ist

In F i g. 1 ist eine Bewehrung dargestellt, die ein als Stahlrohr ausgebildetes Zugglied 41 aufweist, auf das Endplatten 42,43 durch Reibschweißung aufgeschweißt sind, und das mit einer Spanneinrichtung zum Vorspannen der Bewehrung versehen ist

Im einzelnen weist die Endplatte 42 einen geschlossenen Boden und einen Flansch mit größerem Durchmesser auf, wohingegen die Endplatte 43, deren Durchmesser dem Durchmesser eines Flanschs der Endplatte 42 entspricht, in ihrem Mittelabschnitt mit einer Öffnung versehen ist, die ein Innengewinde 45 aufweist und deren Durchmesser etwa dem Innendurchmesser des Zuggliedes 41 an dieser Stelle entspricht Im Inneren des Zuggliedes 41 ist ein Druckstab 44 angeordnet, der seinerseits rohrförmig oder aus Vollmaterial gefertigt sein kann, und der an einem Ende am Boden der Endplatte 42 anliegt, während er im Bereich der Endplatte 43 durch einen Bolzen 46 verlängert ist, der ein Gewinde besitzt, das mit dem Innengewinde 45 der Endplatte 43 in Eingriff steht, so daß letztere eine Schraubenmutter für den Bolzen 46 bildet. Auf diese Weise kann eine Druckkraft auf dem Druckstab 44 ausgeübt werden. Das Zugglied 41 hat keinen gleichbleibenden Querschnitt entlang seiner Länge und weist drei hauptsächliche Bereiche auf, nämlich einen mittigen Bereich La und zwei Zwischenbereiche L) und L\. wobei diese drei Bereiche durch Übereanesbereiche

miteinander verbunden sind und ovale Querschnittsformen mit unterschiedlich ausgerichteten großen Querschnittsachsen haben. Dementsprechend haben die Zwischeabereiche L\ und Li einen in Fig.2 dargestellten Querschnitt, dessen große Querschnittsachse horizontal verläuft, während die große Querschnittsachse des mittigen Bereichs L₂ um 90° gedreht und damit vertikal (Fig.3) ausgerichtet ist Im Bereich seiner freien Enden weist das rohrförmige Zugglied 41 zwei Endbereiche La, Ls mit Kreisquerschnitt (F i g. 4) auf, die eine Reibschweißung der Endplatten 42, 43 durch Drehung ermöglichen. In den nicht kreisförmigen Bereichen ist die Länge der kleinen Querschnittsachse etwas langer als der Durchmesser des Druckstabs 44 gewählt Letzterer hat hierbei einen merklich kleineren Durchmesser als es der Nenndurchmesser des kreisförmigen Zugglieds 41 ist und kann damit leicht an einer Wulst 47 vorbeigeführt werden, die sich beim Reibschweißen der Endplatten 42,43 auf dem rohrförmigen Zugglied 41 bildet

Die dargestellte Form gibt man dem Zugglied 51 durch Kaltpressen in einer Presse entlang zweier diametral gegenüberliegender Mantellinien. Diese Deformation kann sowohl vor als auch nach dem Anschweißen der Endplatten 42,43 erfolgen.

Die Anwendung einer derartigen Bewehrung bei einer in Mischbauweise ausgeführten Schwelle wird anhand der Fig.5 veranschaulicht Diese Schwelle weist zwei Stichbalken 51 aus Beton auf, die jeweils eine Schiene tragen sollen und die durch eine Querverbindung 52 miteinander verbunden sind, wobei die Querverbindung 52 ähnlich den F i g. 1 bis 4 durch das rohrförmige Zugglied 41 gebildet ist Das Zugglied hat in dem zwischen den beiden Betonblöcken gelegenen freien Bereich 53 einen ovalen Querschnitt, dessen große Querschnittsachse vertikal ausgerichtet ist Dieser vertikal verformte Bereich des Zugglieds 41 kann sich auch noch über eine gewisse Distanz in das Innere der Betonblöcke erstrecken.

In jeder der beiden, im Inneren der Betonblöcke angeordneten Bereiche 54 der röhrenförmigen Bewehrung ist der Querschnitt des Zuggliedes ebenfalls elliptisch; seine große Querschnittsachse ist jedoch horizontal ausgerichtet Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die abgeplatteten Bereiche 54 merkbar kürzer als die Stichbalken 51. Das rohrförmige Zugglied 41 der Bewehrung ist von einem Spiralenband 55 aus hartem Stahl umgeben, das die Bewehrung des Stichbalkens vervollständigt. Das Spiralenband 55 ist jedoch nicht unbedingt erforderlich.

In einem Zahlenbeispiel wird eine in Mischbauweise schon hergestellte Schwelle mit einem rohrförmigen Zugglied mit 60 mm Außendurchmesser und 33 mm Wandstärke hier aufgeführt.

Wird das Zugglied so verformt, daß es eine innere kleine Querschnittsachse oder einen minimalen Durchtrittsquerschnitt von wenig mehr als 40 mm anstelle der 53 mm des nicht verformten, kreisförmigen Querschnitts hat, so steigt das Trägheitsmoment der Querverbindung bezüglich der Horizontalachse im nicht von Beton umgebenden mittleren Bereich von 25 cm⁴ für das kreisförmige Zugglied auf mehr als 33 cm⁴ für den ovalförmigen Querschnitt Die Verformung hat damit die Steifigkeit der Querverbindung um mehr als 30% in gewünschter vertikaler Richtung verbessert, ohne daß das Gewicht des Zuggliedes verändert wurde.

Die Abplattung des Zuggliedes 41 unter den Schienen gestattet es in diesem Beispiel außerdem, daß die Dicke

um fast 13 mm verringert wird, wobei der gleiche minimale innere Durchtrittsquerschnitt von 40 mm und die gleiche Betondeckschicht über und unter dem Zugglied beibehalten wurde.

Außerdem konnte der Durchmesser des Dnickstabes von 53 mm auf 40 mm verringert werden, wobei die Knickgefahr ausgeschaltet wird, da der hier in drei Bereichen geführte Druckstab eine hinsichtlich der Euler'schen Knickformeln beträchtlich verringerte freie Spannweite hat.

In Fig.6 ist eine abgewandelte Spanneinrichtung veranschaulicht, bei der an der Endplatte 3 eine Spannplatte 5 befestigt ist, die mit Hilfe von Bolzen 6 zur Endplatte 3 gezogen werden kann, wobei die Bolzen 6 in Gewindelöcher 7 der Endplatte 3 geschraubt sind.

Zieht man die Bolzen 6 fortschreitend und gleichmäßig an, so drückt die Spannplatte 5 den Druckstab 4 zusammen, während der die Endplatte 3 und die Spannplatte 5 trennende Abstand aufgrund elastischer

Zugverformung des rohrförmigen Zuggliedes 1 und elastischer Druckverformung des Druckstabs 4 ausgeglichen wird. Bezeichnet man den Abstand, um den dei Druckstab 4 über die äußere Fläche der Endplatte 3 vorragt, mit d, so kann man diesen Abstand d im entspannten Zustand, wie F i g. 6 zeigt, so wählen, daß das Zugglied 1 die gewünschte Spannung hat, wenn der Abstand </auf 0 verringert ist.

Gemäß F i g. 7 sind an einer zwischen den Endplatten 3; 42, 43 gelegenen Stelle radiale Flansche 32 vorgesehen. Im einzelnen ist in F i g. 7 eine Schwelle, die in Mischbauweise gefertigt worden ist, dargestellt, und diese Schwelle besteht aus zwei durch eine Querverbindung E verbundenen Stichbalken aus Beton. Die Querverbindung E ist als Rohr 31 ausgebildet. Schraubenförmige Bänder 33 verstärken den Beton gegenüber radial nach außen gerichteten Kräften, die im Augenblick des Vorspannens auf den Beton einwirken.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. In sich vorgespannte Bewehrung für Spannbetonbauteile mit einer ein aus einem Rundrohr geformten Zugglied gegen einen Druckstab darin unter Spannung setzenden Spanneinrichtung und mit an den Enden des Zuggliedes angeordneten Verankerungsteilen, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugglied (1, 41) wenigstens zwei Bereiche (L_u L₃; L₂) mit jeweils etwa elliptischem Querschnitt aufweist, daß die großen Achsen der Querschnitte zueinander unterschiedlich ausgerichtet sind und die kleinen Achsen dieser Querschnitte geringfügig länger als der Durchmesser des Druckstabs (4, 44) sind, daß die Verankerungsteile des Zuggliedes (1, 41) aus Endplatten (3, 42, 43) für die Abstützung auf dem Beton bestehen, die cn den Rundrohrenden mittels Reibung angeschweißt sind, und daß die Spanneinrichtung mit einer Endplatte (3, 43) im Eingriff steht

2. Bewehrung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugglied (1, 41) einen mittigen Bereich (Le), dessen große Querschnittsachse vertikal verläuft, und zwei Zwischenbereiche (L\, L₃), deren große Querschnittsachsen horizontal verlaufen, sowie zwei Endbereiche (Li_n is) von kreisförmigen Querschnitt aufweist.

3. Bewehrung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Druckstabs (44) etwa dem Abstand der Endplatten (42,43) entspricht, und daß eine Endplatte (43) eine Öffnung mit einem Innengewinde (45) sowie einen in das Innengewinde schraubbaren Bolzen (46) als Spanneinrichtung aufweist.

4. Bewehrung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstab (44) einen mit einem Gewinde versehenen Kopf aufweist, der unmittelbar in die Endplatte (43) schraubbar ist.

5. Bewehrung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Druckstabs (4) etwas größer als der Abstand der Endplatten (3) ist, wobei die Spanneinrichtung aus einer Spannplatte (5) und Bolzen (6) besteht, die durch Randlöcher der Spannplatte gesteckt, in Gewindelöcher (7) der benachbarten Endplatte (3) schraubbar sind.

6. Bewehrung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Endplatten (3, 42, 43) Verankerungsteile in Form radialer Flansche (32) angeschweißt sind.