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Bezeichnung:
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"Verfahren zum Herstellen eines wartungsfreien, bzw.
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weitgehend wartungsfreien, Korrosionsschutzes für werkseitig fabrizierte
Paralleldrahtbündel und das dafür benötigte Montageverfahren bei Großbrückenbauten
und bei ähnlichen technischen Aufgaben." I. S t a n d d e r T e c h n ì k 1. Stand
der Technik Für den Bau von weitgespannten Schrägspannbrücken aus Stahl oder Stahlbeton
und für ähnliche technische Aufgaben, auch für den Reaktorbau, werden Zugglieder
mit besonders hohem Tragvermögen, wie es die Bündel aus parallelgeführten Drähten
aufweisen können, benötigt.
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Dazu sind Paralleidrahtbündel mit einer größeren Anzahl von DrAhten,
als sie bisher üblich war, herzustellen. Auch sind dabei Drähte mit stArkQren Querschnittenr
etwa 7 - 10 mm Durchmesser bei Nennzugfestigkeiten von 160 bis 180 kp/mm2 mit dem
Ziele zuverwenden, eine zulässige Tragkraft von möglichst 1000 Mp zu erreichen.
Zu diesem Zweck können durch ein neu entwickeltes Verfahren folgende Arbeitsgänge
ohne Schwierigkeiten ausgeführt werden: a) Auftrommeln solcher starken Paralleldrahtbündel
im zentralen Fertigungswerk, nachdem die Ankerkörper, um zuverlässig gleiche Drahtlängen
innerhalb der einzelnen Bündel zu gewährleisten, bereits dort vergossen sind.
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b) Abtrommeln der Paralleldrahtbündel auf der Baustelle nach erfolgtem
Antransport, ohne daß die Einzeldrähte bei die sem Verfahren irgendwelche Kerbverletzungen
oder Spannungen, die über den elastischen Bereich hinausgehen, erleiden müssen (DT-OS
22 38 714, DT-OS 23 57 006).
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Um eine wirtschaftliche Anwendung solcher Hochleistungszugglieder
bei Großbrückenbauten, insbesondere beim Bau von Schrägspannbrükken, zu ermöglichen,
ist es erforderlich, einen zuverlässigen Schutz gegen Korrosion mit ausreichender
Widerstandskraft gegen Langzeiteinflüsse der freien Witterung einwandfrei herstellen
zu können.
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Bisher sind keine voll befriedigende Korrosionsschutzmaßnahmen bekanntgeworden,
vor allem nicht solche, die gegen die Angriffe aus der Atmosphäre bei Abgase erzeugender
Industrie ausreichend wirksam sind. Außerdem können diese gewöhnlich erst nach erfolgter
Montage der Zugglieder in ausgesetzter Position, und zwar in der Luft von Hängekorben,
Gerüsten oder Kabelstegen aus, mit hohem Lohnkostenaufwand und unter Behinderung
durch ungünstige Witterungseinflüsse, endgültig durchgeführt werden. Hierdurch wird
eine laufende sorgfältige Überwachung der Qualität der durchgeführten Arbeit erschwert.
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Bisher sind an den korrosionsschützenden Überzügen aus Lacken und
Kunststoffen, die aus Preis- und Qualitätsgründen besonders für eine wirtschaftliche
Durchführung geeignet erschienen, infolge der UV-Einwirkung sowie der besonders
nachteiligen Einflüsse des Luftsauerstoffes bei Sonnenbestrahlung und bei höheren
Temperaturen nach gewisser Zeit erhebliche Schäden festgestellt worden. Die Lebensdauer
derartiger Korrosionsschutzüberzüge wird damit in einem praktisch schwer kontrollierbarem
Maße herabgesetzt. Die Reparatur der an exponierter Stelle befindlichen Zugglieder
ist schwierig und sehr kostenaufwendig.
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Hinzu kommt der Umstand, daß das Eindringen von Feuchtigkeit, besonders
von Gasen, bei noch unbeschädigter Kunststoffhaut durch Diffusion sowie von aggressiven
Flüssigkeiten bei sich allmählig bildenden Rissen und damit der Beginn der Korrosion
an den sehr empfindlichen hochfesten Drähten nur schwer zuverlässig überwacht werden
kann. Es ist dieses besonders deshalb sehr kritisch, weil im Laufe der Zeit bei
Kunststoffen, die der freien Witterung ausgesetzt sind, vor allem solche der Gruppe
der Thermoplaste'bislang eine Versprödung des Materials unaufhaltsam eintritt und
sich die auf der Oberfläche entstehenden Kerben bei irgendwelchen auftretenden mechanischen
Beanspruchungen in Rißform nach innen weiter fortpflanzen.
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Um feststellen zu können, ob und wann eine Zerstörung im Inneren
der Paralleldrahtbündel aufgetreten ist, muß nach gewissen Anfangsjahren eine ständige
sorgfältige und damit kostenaufwendige Einzelkontrolle an Ort und Stelle erfolgen.
Ein zuverlässiges Verfahren hierfür müßte noch erst entwickelt werden. Es ist daher
ein dringendes Bedürfnis, ein Korrosionsschutzverfahren zu finden, mit dessen Hilfe
eine Lebensdauer der Paralleldrahtbündel erreicht werderann derjenigen der mit~diesem
Zugglied aS-gespannten Brücke zumindest entspricht, wenn nicht diese sogar übersteigt.
Selbst höhere Investitionen bei der Herstellung därartiger korrosionsgeschützter
Paralleldrahtbündel erscheinen gerechtfertigt, wenn dadurch die bisherige Unsi~cE.erheit~bezügllctif
der Lebensdauer dieser Zugglieder, die Notwendigkeit ständiger sorgfältiger Uberwachung
sowie die verhältnismäßig hohen Reparaturkosten vermieden werden können.
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Besonders vorteilhaft erscheint daher ein Verfahren, welches ermöglichst,
einen derartigen Korrosionsschutz der Zugglieder, insbesondere der Paralleldrahtbündel,
vor erfolgter Montage auf der Baustelle unter einem kleinen Schutzdach aufzubringen.
Hier kann eine zuverlässige Überwachung der Güte des Korrosionsschutzes genau durchgeführt
werden. Unter diesen Voraussetzungen sind die -Investitiöen für die immer wieder
verwendbaren, leicht transportablen Vorrichtungen, die zur Durchführung des Korrosionsschutzverfahrens
notwendig sind, sowie für ein entsprechend angepaßtes spezielles Montageverfahren,
das bei derartig geschützten Zuggliedern benötigt wird, auch wirtschaftlich gerechtfertigt.
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Es liegen bereits einige Vorschläge für einen Korrosionsschutz für
Paralleldrahtbündel vor, vgl. u.a. DT-OS 23 57 006. Teilweise haben sich jedoch
bei der praktischen Anwendung Schwierigkeiten gezeigt. Teilweise haben sie sich
hinsichtlich eines wirksamen Langzeitschutzes gegen Witterungseinflüsse nicht so
recht erfolgversprechend erwiesen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, unter
Vermeidung der vorhin geschilderten Nachteile ein Verfahren zu entwickeln, mit welchem
ein voll wirksamer und vor allem beständiger Korrosionsschutz auf der Baustelle
in funktionellem Zusammenhang mit dem Abwickeln des Paralleldrahtbündels von der
Arllieferungstrommel
in einem zeitlich gleichlaufenden Arbeitsprozeß hergestellt wird. Dieser kann in
der Nähe der Einbaustelle in einem verhältnismäßig kleinem, leicht montierbaren
Schutzraum aus transportablen Einzelteilen mittels zusammensetzbarer, in Containern
verschickbarer-Vorrichtungen durchgeführt werden. Die Qualität ist somit leicht
zu überwachen.
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Darüber hinaus muß mit Hilfe dieses Verfahrens bei den sich anschließenden
Montagevorgängen jede nur denkbare Verletzung der Oberfläche des aufgebrachten Korrosionsschutzes
mit Sicherheit vermieden werden. Um die Einflüsse menschlicher Unzulänglichkeiten
und die damit möglicherweise in Zusammenhang stehende Bes chädi gungsmög lichkei
ten auszuschließen, muß das Montageverfahren automatisch, sich dabei selber kontrollierend
ablaufen.
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Somit stellt das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines
wartungsfreien oder, falls an Kosten gespart werden muß, nahezu wartungsfreien Korrosionsschutzes
in Verbindung mit dem dazugehörigen, den besonderen Eigenschaften dieses Korrosionsschutzes
angepaßten Montageverfahrens eine funktionelle, untrennbare Einheit dar. Es hat
sich nämlich gezeigt, daß es keinen Sinn hätte, einen hochwertigen, witterungsbeständigen
Korrosionsschutz vor der Montage auf dem Paralleldrahtbündel aufzubringen, wenn
es nicht möglich wäre, bei der nachfolgenden Montage mittels eines speziell hierfür
entwickelten Verfahrens eine angenähert gestreckte Form zu wahren.
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Umgekehrt wären die Investitionen für die Vorrichtungen eines solchen
Montageverfahrens ohne Wert, wenn damit nicht die sich in diesem Zusammenhang stellende
Aufgabe als Ganzes überhaupt£ lösbar gemacht werden könnte. Die beantragten Schutzrechte
beziehen sich somit auf einen zusammengehörigen Prozeß, dessen Funktion gefährdet
wäre, wenn Teile herausgelöst werden würden.
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II. E r f i n d u n g Die vorliegende Erfindung betrifft nur mechanisch
durchführbare
Verfahrensvorgänge, die größtenteils auf der Baustelle
während des Abwickelns der angelieferten Paralleldrahtbündel von der Trommel unter
einem Dach und nach erfolgtem Aufbringen der Korrosionsschutzhaut zu einem geringen
Teil im Freien vorgenommen werden.
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Sie weisen folgende Einzelschritte auf: 1. Verkleben der Einzeldrähte
mit einem geeigneten Kunststoff, siehe Fig. 1, z.B. Polyurethane, Epoxy-Harze oder
Kunststoffe mit ähnlichen Eigenschaften, u.U. unter Beigabe eines passivierenden
Mittels wie Zinkchromat oder Bleioxyd, jeweils verträglich mit dem Material der
nachfolgend aufgebrachten umschließenden Haut, um 1.1 bereits einen inneren Korrosionsschutz,
dessen Wirksamkeit in Gütestufen den örtlichen Bedürfnissen angepaßt werden kann,
herzustellen und um 1.2 einen Teilbeitrag zum Erzeugen eines biegeelastischen Gesamtbündelkörpers
zu leisten, was für das Gelingen des nachfolgenden Montagevorganges wichtig ist.
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2. Herumlegen eines von einer Trommel, fortlaufend zum Arbeitsfortschritt
passend, abgewickelten Metallbandes verschiedener Materialien und Güten, vornehmlich
Stahlblech etwa 1 mm stark, nach bekannten und erprobten Verfahren mittels Rollengängen
und Ziehdüse, siehe Fig. 2a und 2b, so daß eine geschlossene zylindrische Rohrhülle
entsteht, deren Längsnaht durch ein erprobtes Gasschutzschweißverfahren unter einer
Glocke bei Einwirkung eines Schutzgases, z.B. Argon, sorgfältig unter entsprechend
erzeugtem Anpressdruck mit einem Schweißfaktor von 0.9-, möglichst 1, verschweißt,
mechanisch vom Zunder befreit und mittels geeigneter Säuren (bei Chrom-Nickelstahlblech
beispielsweise einem Salpeter säuregemisch aus etwa 50% Salpetersäure und 50% Wasser)
behandelt
wird.
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3. Die unter 2. erwähnte Rohrhülle wird entgegen bekannten Vorschlägen
ohne Spalt fest an den innenliegenden Stahldrahtkern mittels entsprechend ausgebildeter
Rollengänge angepreßt. Da sich aber ein Schweißen der Metallblechhülle, unmittelbar
an den sehr empfindlichen Drähten anliegend, verbietet, wird mittels einer automatisch
durch den Rollengang entsprechend vorzunehmenden Blechkröpfung an den Blechrändern
eine Abstand wahrende Rinne hergestellt.~Diese als "Schweißsckloß" siehe Fig. 3a,
bezeichnete Vorkehrung kann verschiedene Formen aufweisen. Es wird hier beispielsweise
eine Trapezform dargestellt, in der ein kurzer, entsprechend geformter Längsstab,
"Schweißschwert" genannt, in Verbindung mit dem Schweißgerät mitläuft. Dieses "Schweißschwert"
besitzt eine Bohrung, durch die während des Schweißvorganges laufend ein Kühlgas,
z.B.
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Araongas, eingepreßt werden kann, so daß von den innenliegendren
Drähten Hitzeeinwirkungen während des Schweißens zuver-* lässig abgehalten werden.
Dieses"Schweißschloß" kann sich z.B. oben auf der Rohrhülle befinden. Auf der entgegengesetzten
Seite wird durch eine Rolle während des Verformens der Blechhülle eine längsverlaufende
flache Welle, die "Dehnwelle", eingepreßt, siehe Fig. 3b, in deren Bereich die umschließende
Rohrhülle nicht an dem Paralleldrahtbündel anliegt, so daß sich hier wie innerhalb
des entgegengesetzt angeordneten "Schweißschlosses" zwei am Paralleldrahtbündel
entlanglaufende Hohlräume ergeben, deren Größenordnung sich nach den ihnen zugedachten
Funktionen richten muß.
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4. Theoretisch lassen sich für die Rohrhülle alle Metalle, die zuverlässig
verschweißt oder verlötet werden können, verwenden. Um jedoch im Anschluß an den
Ankerkörper aus Gußstahl eine Kontaktkorrosion zu vermeiden, dürfen hier keine metallischen
Werkstoffe mit unterschiedlichen elektrolytischen Potentialen miteinander in Verbindung
kommen, wenn Feuchtigkeit als Elektrolyt eine leitende Verbindung herzustellen vermag.
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Es muß somit eine sinnvolle Auswahl getroffen werden. Deshalb erwiesen
sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung vor allem 2 Lösungen als vorteilhaft:
a) Gut schweißbares Stahlblech der Güte St 37 und St 52, welches an der AuBenfläche
gegen Korrosion in der bekannten Weise durch möglichst dauerhafte Anstriche geschützt
werden muß, was aber eine Überwachung und Unterhaltung erfordert, daher nicht voll
wartungsfrei ist.
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b) Blechband aus gut schweißbarem, hochlegiertem, dauerhaft passiviertem
Stahl (Edelstahl), bei welchem durch Beigabe sogenannter "Stabi lisierungselemente"
der Kohlenstoff schneller und stabiler abgebunden wird als die beigegebenen Chromelemente,woduthdie
inte rkris tal line Korrosion zuverlässig verhindert werden kann. Beispielsweise
werden gewöhnlich zu diesem Zweck gewisse Anteile an Titan beigegeben.
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Schließlich läßt sich eine Lochfraßbeständigkeit vornehmlich durch
Beigabe von Molybdänanteilen erreichen.
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Eine der für diese Zwecke geeigneten Materialsorten hat die DIN-Bezeichnung:
10 Cr Ni Mo Ti 18 10 und die Werkstoff-Nr. 1.4571.
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(USA-Bezeichnung: AISI 316 Ti (stabilized).
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Durch eine gegen UV-Bestrahlung abgesicherte Zwischenlage aus geeigneten
Kunststoffen, beispielsweise Polyamid oder ähnliches Material, das bei Warmverguß
des Ankerkonus eine gewisse Hitzebeständigkeit besitzen muß, ist an der Einführung
in den Gußstahlankerkopf dafür zu sorgen, daß kein unmittelbarer Kontakt zwischen
dem hochlegierten Edelstahl und dem Stahlguß entstehen kann, siehe Fig. 6.
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Weiterhin muß nach erfolgter Montage durch eine Behandlung
mit
dem vorhin erwähnten Salpetersäuregemisch die Passivität der Rohrhüllenfläche auch
dort wieder hergestellt werden, wo diese während der Montage verunreinigt oder mit
anderen Metallen in Berührung gebracht worden war. Nach Erfüllung der geschilderten
Voraussetzungen ist die Rohrhülle aus hochlegiertem, stabilisiertem Edelstahl über
viele Jahrzehnte praktisch wartungsfrei. (Es wird auf die Erläuterungen zur allgemeinen
bauaufsichtlichen Zulassung nicht rostender Stahle - Mitteilungen des Institutes
für Bautechnik in Berlin vom 3. Februar 1975 - verwiesen.) Nach Aussagen anerkannter
Metallurgen übersteigt die Lebensdauer des Schutzrohres diejenigen des Brückenträgers.
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Dort allerdings, wo ein solches Bauwerk unmittelbar neben einem große
Mengen von Chlor oder Schwefelsäure in die Atmosphäre laufend ausstoßenden Industriewerk
- ein Zustand, der mit zunehmendem Umweltschutz immer seltener sein wird - liegen
sollte, wäre in längeren Zeitabständen die Passivität der Rohrhülle zu überprüfen
und durch Abwaschen mit Wasser oder einem Salpetersäuregemisch wieder aufzufrischen.
Im allgemeinen genügt dazu völlig die reinigende Wirkung des Re Regens. ~ ~ Somit
läßt sich bei dem vorgeschlagenen Verfahren erfindungsgemäß mit einem Materialkostenaufwand,
der etwa 10 - 11% desjenigen der Drähte für die PDR beträgt, praktisch ohne Wartung
ein Dauerkorrosionsschutz sicher erreichen! 5. Die Drähte haften im Inneren der
Rohrhülle bereits weitgehend an der stark angepreßten Rohrhülle. Das Zusammendrücken
erfolgt erfindungsgemäß zu einem Zeitpunkt, in dem der Härteprozeß des zwischen
die Drähte und auf deren Außenumgrenzung aufgebrachten bzw. aufgespritzten, stark
klebenden Kunststoffes noch nicht eingesetzt hat. Die Menge ist deshalb so zu dosieren,
daß etwas Material sich in den Zwickeln der Außenumrandung sammelt. Geringes Überschußmaterial
soll in Teilen der Räume des "Schweißschlosses" und der "Dehnwelle"
Platz
finden, um Sprengwirkungen zu vermeiden. Nach vollzogener Montage werden diese beiden
längs des Paralleldrahtbündels verlaufenden Rinnen vom Brückendeck her mit demselben
Kunststoff, der auch innerhalb des Paralleldrahtbündels zum Zwickelausfüllen verwendet
wurde, mit entsprechend lang eingestellter Topfzeit verpreßt. Die Querschnittsgrößen-
des "Schweißschlosses" und der "Dehnwelle" wie auch die Menge des zwischen die Drähte
gespritzten Kunststoffes sind entsprechend zu dimensionieren, was durch vorangehende
Versuche exakt bestimmt werden muß.
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Auf die dargestellte Weise werden alle Hohlräume im Inneren der Rohrhülle
mit Kunststoffen, in die zuvor korrosionsverhindernde Mittel eingemischt worden
sind, ausgefüllt; die Schweißnaht wird auf diese Weise zusätzlich von innen her
gesichert, siehe Fig. 3a.
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6. Um die Rohrhüllen aus Stahlblech nicht den Dehnungsvorgängen auszusetzen,
die auf die Paralleldrahtbündel nach dem ~ Ansp-nen una dem dem Aufbringen von Eigengewichts-
und Verkehrslastanteilen einwirken, darf die Rohrhülle nicht zugfest an den Ankerkörper
angeschlossen werden. Es wird deshalb vorteilhaft an den Ankerkörpern ein teleskopartiger
Anschluß, der die Ubernahme von Längs zugkräften durch die Rohrhülle vermeidet,
angebracht, siehe Fig. 6-8. Die Vorhülse, welche beim Bau der 2. Rheinbrücke Mannheim-Ludwigshafen
erstmals am eigentlichen Ankerkörper vorgesehen wurde, wird aus gleichem Material
wie die Rohrhülle hergestellt, und zwar, falls ein wartungsfreier Korrosionsschutz
verlangt wird, aus hochlegiertem, stabilisiertem Edelstahl. Auf diese Vorhülse ist
ein Überwurfschraubring aus gleichem Material aufgeschraubt. Nach erfolgter Herstellung
des Paralleldrahtbündels und der festumschließenden Rohrhülle auf der Baustelle
wird eine zweiteilige, zweifach längsverschraubte Rohrschelle aus gleichem Material
um das Ende der Rohrhülle herumgelegt, wobei ein rundumlaufender schmaler Spalt
von wenigen mm vorzusehen ist. Einige Ringe mit verteilten
Abstandhaltern
sorgen für gleichmäßigen Abstand an allen Stellen. Die Abstandhalter müssen Öffnungen
für das spätere Einpressen von Kunststoff freilassen. Mittels des obenerwähnten
Schraubringes wird die Rohrschelle fest mit der Vorhülse und damit mit dem Ankerkopf
verbunden. Die Rohrschelle ist so geformt, daß sie das "Schweißschloß" und die "Dehnwelle"
mit geringfügigem Abstand umgreifen kann. Am Ende der Rohrschelle, welche dem Ankerkopf
abgewandt ist, ist diese so verkröpft, daß sie sich dicht an die Rohrhülle heranlegt.
Der etwa verbleibende Spalt wird mit kleinen Teflonkeilen ausgestopft. Ein abschließender
ringförmiger Vorsprung hält einen eingepaßten zweigeteilten Gummiring, der mittels
eines scharf angezogenen Bandes aus Edelstahl zusammengepreßt und fest auf das Ende
der Rohrschelle und auf die Rohrhülse so aufgedrückt wird, daß der Spalt am Ende
verdeckt ist. Die Länge der Rohrschelle hat sich nachdem größtmöglichen Dehnweg
des Paralleldrahtbündels zu richten, so daß auch dann, wenn die Verklebung zwischen
dem Rohrhüllenblech und dem Drahtkern unter Zugbelastung im Laufe der Zeit kriechen
sollte, das Rohrhüllenende mit Sicherheit innerhalb der Rohrschelle verbleibt und
damit der teleskopartige, keine Zugkräfte unmittelbar übertragende Anschluß gesichert
ist. Preßstutzen, Entlüftungs- und Kontrollstutzen sind so anzulegen, daß der Spalt
zwischen Rohrschelle und innengelegenen Rohrhüllen bei dem unter Ziff. 5 geschilderten
Verpressen von "Schweißschloß" und "Dehnwelle" an beiden Enden des Paralleldrahtbündels
zuverlässig mit aufgefüllt wird.
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7. Die fertiggestellten und mit dem Korrosionsschutz versenennen Teile
des Paralleldrahtbündels werden beim Austreten aus dem von einem Zelt oder von Fertigteildachwandteilen
geschützten Raum in geringen Abständen von Rollwagen bestimmter Bauart unterstützt.
Darauf werden sie nachfolgend zur Einbaustelle gefahren. Sie vermögen dabei nur
geringe Biegungen mit großen Krümmungsradien zu vollführen, was bei der Zuordnung
der Plätze zu beachten ist. Unmittelbar unter
der Montagestelle
wird das von der Rohrhülle umfaßte Paralleldrahtbündel vollends biegesteif gemacht.
Zusätzlich zu der nunmehr bereits ausgehärteten Verklebung der Drähte werden in
geringen Abständen kräftige stählerne Preßmuffen, siehe Fig. 4 u. 5, um das Paralleldrahtbündel
herumgelegt und mit hochzugfesten Schrauben fest angezogen.
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Die Preßmuffen besitzen innen eine Einlage aus Hartgummi oder Kunststoff
und abgerundete Kanten. Beim Zusammenpressen des Paralleldrahtbündels durch die
vertikal orientierten Preßmuffen können gewisse Dehnungen in horizontaler Richtung
durch elastische Verformungen des noch nicht: ausgefüllten "Schweißschlosses" und
der "Dehnwelle" aufgenommen werden, um damit künftigen Spannungsrißkorrosionen in
dem Blechmaterial der Rohrhülle vorzubeugen. Innerhalb der Preßmuffe sind freie
Räume für die Verformungsvorgänge der Rohrhülle an entsprechender Stelle vorgesehen.
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Bei Verbiegungen, die während des Montagevorganges in der Vertikalebene
mit konvexer Tendenz auftreten, versuchen die oben und unten im Bündelverband gelegenen
Drähte sidh der neutralen Zone zu nähern und die dort liegenden Drähte nach außen
zu drücken, siehe Fig. 9-11. Bei Verbiegungen bildet sich zunächst eine elliptische
Form des freien Bündels, bis schließlich einige der gedrückten Drähte nach außen
zu knicken und damit den Bündelverband aufæulösen versuchen.
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In den USA wurdenin den Jahren 1965 und 1966 derartige Vorgänge bei
durchgeführten Bündelversuchen mehrfach konstatiert und als WVogeLkäfigeffekt" bezeichnet.
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Die in entsprechenden Abständen angeordneten Preßmuffen wirken diesem
Effekt entgegen und leiten eine- kräftige, zentral "Advancements in suspension bridge
cable construction" von Durkee J.L., Kongress der Internat. Vereinigung für Brücken-
und Hochbau in Lissabon 1966. Bericht-Seite 435.
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gerichtete Druckkraft in das Bündel, womit die Drähte stark zusammengepreßt
und zusätalich zur Klebewirkung des Kunststoffes am gegenseitigen Verschieben oder
gar Aufbrechen des Bündelquerschnittes gehindert werden. Es entstehen Scherkräfte
innerhalb des Drahtgebildes, die einen biegesteifen Querschnitt mit einem Trägheitsmoment
herstellen, welches den Gesamtkörper, Stahldrähte und ausgefüllte Kunststoffzwickel,
umfaßt. Dieser Körper wird nicht die Biegesteifigkeit eines massiven Stahlkörpers
gleicher Ausdehnung erreichen. Der Elastizitätsmodul muß durch Versuche für jeden
gängigen PDB Querschnitt ermittelt werden, wobei in der Formel E = M g R 1-die rechts
stehenden Werte, das sind im Zähler die gemessene Durchbiegung bzw. der Krümmungsradius
bei aufgebrachtem äußerem Biegemoment undim Nenner das Trägheitsmoment des Gesamtkörpers,
teil durch Rechnung, teils durch einen Großversuche zu ermitteln sind.
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Die Herstellung eines biegesteifen Paralleldrahtbundel-Trägers ist
eine Voraussetzung für das Montieren der verhältnismäßig steifen Blechrohrhüllen.
Sollen die während der Montage auftretenden Spannungen in der Edelstahlblechrohrhülle
zur Sicherheit eine Grenze von 78% der o,2% Grenze (2300 ko/cm2) ca. 1800 kp/cm2
nicht -überschreiten, so dürfen folgende Krümmungsradien bei einem E-Modul = 1.7
. 106 kp/cm2 für hochlegierten Edelstahl nicht über schritten werden.
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Drahtzahl umhüllender Größter Kleinster zu-Kreis Abstand lässiger
Krümvom Mit- mungsradius je punkt mm mm m 85 71,4 36,1 34 151 94,8 53,1 50 253 122,4
61,6 58 313 136,1 68,5 65 In diesem Zusammenhang sind erfindungsgemäß noch andere
vorteilhafte Verfahrensmaßnahmen vorgesehen, mit denen wahlweise eine völlige Biegesteifigkeit
der zunächst verklebten Drähte hergestellt werden kann: 1. Es werden unmittelbar
auf die zusammengeklebten Drähte in kurzen Abständen hoch zugfeste Kunststoffbfnden
aufgezogen, 2. es werden in entsprechenden Abständen hochzufeste Metallbänder oder
Bandagen aus voroerecktem Drahtgewebe mit hoher Zugkraft aufgebracht, 3. es werden
Mehrfachwendel aus runden oder profilierten Drähten aus Stahl oder hochzugfestem
Kunststoff mit starkem Zug um die Drähte des Paralleldrahtbündels geschnürt und
an beiden Enden unter Spannung befestigt; 4. es wird Draht dicht an dicht mit starker
Zugwirkung unter Anwendung der im Hängebrückenbau bekannten Vorrichtungen um die
verklebten Drähte herumgeschnürt, und zwar so, daß der zwischen die Paralleldrahtbündel
gespritzte
Kunststoff die Hohlräume füllt und auch die herumgewickelte Drahtlage einbettet
und somit abdichtet.
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In diesen Fällen ist die schützende Blechhaut außen um das Paralleldrahtbündel
herumzulegen.
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a. mit längs führender Schweißnaht ähnlich wie im vorstehend genannten
Beispiel, b. mit verfalzten, dichten Rändern versehenen Stahlblechbändern, welche
nach dem Prinzip des "Parallelwickelverfahrens1' oder nach einem " Mehrf achwi ckelverf
ahren" (sog. Kreuzwickelverfahren) unter starkem Zug um das vorher zusammengeschnürte
Drahtbündel kontinuierlich maschinell herumgelegt werden.
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Die hierzu erforderlichen Wickelmaschinen sind bereits Stand der
Technik, weshalb sie hier nicht im Einzelnen beschrieben werden.
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8. Um die biegesteifen Zugglieder hochziehen und mit den Ankerkörpern
in gestreckter Form unmittelbar vor die Verankerungsstellen im Pylon bzw. im Versteifungsträger
bringen zu können, sind im wesentlichen zwei Verfahrensmöglichkeiten vorgesehen:
8.1 Das dem Pylon abgewandte PDB-Ende auf einem niedrigen Schienenwagen gelagert,
wird erfindungsgemäß mittels einer kräftigen Winde, die mit einer Sicherungsbremse
ausgestattet i.st, gestreckt. Der dem Pylon zugewandte Ankerkopf wird mit einem
Wagen, der hinter 2 am Pylon angebrachten Schienen greift, unmittelbar am Pylon
bis zur Ankerlochhöhe hochgefahren. Das Paralleldrahtbündel bildet eine Kettenlinien,
die durch entsprechende Rückhaltekraft so gestreckt werden muß, daß der geringste
Mindestradius der noch zulässigen
Krümmung nicht unterschritten
wird. Da die längeren Paralleldrahtbündel mit zunehmendem Freivorbau des Versteifungsträgers
immer oberhalb der vorangehend montierten Paralleldrahtbündel verankert werden,
muß der mittels einer Winde von der Pylonspitze her angehobene Montagewagen einen
Seitenverschubteil besitzen. Auf diese Weise kann das obere Paralleldrahtbündel-Ende
mit zugehörigem Ankerkopf am unterhalb verankerten kürzeren Paralleldrahtbündel
vorbeigefahren und dann, seitlich versetzt, vor die Verankerungsöffnung geführt
werden. Ist der obere Teil festgelegt, so kann der untere Anker in die dafür vorgesehene
Öffnung des Versteifungsträgers gezogen und mittels Preßen angespannt werden. Dieses
Verfahren wird nur bei Paralleldrahtbündeln mit geringer Länge und kleinerem Einheitsgewicht
wegen der anwachsenden Größe der Seilzugwirkung angewandt.
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8.2 Es wird deshalb das vom Bau der 2. Rheinbrücke Mannheim-Ludwigshafen
her bekannte Montageverfahren mit verwandt.
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Hierbei wurde von einem hilfsweise, ausreichend hoch über den Pylon
hinweg gespannten Tragseil aus mit verschiedenen Seilzügen das aufzuziehende~Paralleldrahtbündel
gleichmäßig unterstützt und mittels einer gerade noch zulässigen Krümmung angehoben.
Das Hilfsseil wurde vor dem Montagederrick auf der Vorbauseite und dem Spannbock
auf der Landseite von zwei Rückverankerungszügen gefaßt, um mittels dieser Aufspaltung
zusammen mit dem seitlich verschiebbaren Umlenkbock auf dem Pylon die erforderlichen
Seitenbewegungen vornehmen zu können.
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Das als Stand der Technik anzusehende Ausgangsverfahren ist in der
Fachzeitschrift "Der Stahlbau", 1973, Heft 6, Absatz 4.3. beschrieben. Es wird in
einigen bedeutenden Punkten nunmehr erfindungsgemäß weiterentwickelt. Die Anwendungstechnik
wird automatisiert, um menschliche Unzulänglichkeiten beim Bedienen der Aufzugswinden
auszuschalten und damit eine Unterschreitung der Mindestkrümmungsradien sicher zu
verhindern.
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Die Erläuterung soll anhand eines Beispiels, das auch zeichnerisch
dargestellt ist (Fig. 15 - 27), erfolgen. Es wird beim Paralleldrahtbündel mit 313
Drähten 7 mm in den beiden Endfeldern in Abständen von etwa 15 m und in den weiter
anschließenden mittleren Feldern etwa alle 21 m eine Preßmuffe mit Aufhängemöglichkeit
angebracht (Fig. 12). Die Abstände lassen sich aus den Biegemomenten infolge Eigengewicht
und den entstehenden Krümmungsradien bestimmen. Das bedeutet, daß bei einem 135
m lang angenommenen Paralleldrahtbündel etwa 8 Aufhänger mit entsprechenden zweisträngigen
Seilgängen notwendig sind. Bei anderen Paralleldrahtbündel-Längen ist die Stückzahl
selbstverständlich zu variieren und der Montagevorgang den Gegebenheiten genuß Beispiel
anzupassen.
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Bei einem vorerst gering angesetzten E-modul von 1,5 106 kp/cm² für
einen biegesteif hergerichteten Parallel-Träger liegen bei den vorstehend angedeuteten
Unterstützungsabständen die Durchbiegungen in einer solchen Größenordnung, daß die
für die Hüllrohre geringst-zulässigen Krümmungen mit Abstand nicht unterschritten
werden. Innerhalb der sich damit ergebenden Grenzen muß der Hubvorgang automatisch
gesteuert werden. Es werden dazu an passender Stelle, etwa in der Nähe des Pylonen,
die in wenigen Transportcontainern - u.U. fahrbar - zusammengefaßten Batterien von
automatisch feinregulierbaren Winden (im vorliegenden Beispiel sind es 9) mit einer
Maximalzugkraft von etwas über 1,5 Mp im einzelnen und dem dazugehörigen Steuergerät
aufgestellt (Fig. 13 und 14 zeigen 11 Winden + 1 Reserveplatz).
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Zu Beginn des Montagevorganges ist das Paralleldrahtbündel von den
erwähnten Winden geringfügig - etwa 1 m - vom Brukkendeck abzuheben und horizontal
in gestreckter Lage zu justieren (Fig. 15 und 16). Der Ankerkörper am Freivorbauende
liegt in dieser Höhe auf dem schienengeführten Wagen. Alle- Reglungsorgane werden
auf Null gestellt. Die
Rückhaltewinde mit einer Seilrolle am vordersten
Ende des zum Auslegen des Paralleldrahtbündels Is in horizontaler Lage durch einen
schmalen Vorbauteil verlängerten Brückenträgers ist vor dem Abheben leicht anzuziehen,
so daß ein Zurückpendeln des mit einigen anfangs schräg wirkenden Seilzügen gefaßten
Paralleldrahtbündels verhindert wird.
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Den einzelnen Winden wird eine Hubgeschwindigkeit so vorgegeben, daß
sich nahezu eine Drehung um den unteren auf dem Wagen drehbar auf liegenden Ankerkopf
ergibt. Der Hubvorgang wird von dem Seilzug, der sich dem Pylon nächsten befindet,
eingeleitet. Die entsprechende Winde übernimmt die Aufgabe einer Leitwinde, die
mit einer Hubgeschwindigkeit von etwa 5 m je Minute das Paralleldrahtbündel zunächst
etwas über die Sollage anhebt, siehe Fig. 17, wobei durch entsprechende Steuerung
ein ganz stetig verlaufender Durchhang, immer voll in den vorgegebenen Bereich der
jeweils vorgegebenen Krümmungsverhältnisse, eingestellt wird.
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Damit wird das Sehnenmaß des Bündels etwas verringert, was das Einführen
der beiden Ankerkörper in die Brückenkonstruktion ermöglicht. Auf diese Weise läßt
sich zunächst der untere Ankerkopf in die Verankerungskammer des Versteifungsträgers
einfädeln und dort festlegen, siehe Fig. 18. Hierzu könnte ein am Derrick angelegter
Seilzug dadurch Hilfe leisten, daß er kurz hinter dem Ankerkörper angreift und das
Abheben vom Wagen und das anschließende Ablassen beim Einfädelvorgang unterstützt.
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Danach wird der obere Ankerkopf in die dazugehörige Verankerungskammer
des Pylon eingeführt und befestigt. Hierzu muß die für das Einfädeln benötigte Sehnenverkürzung
aufgehoben und das Bündel durch die Windensteuerung ganz gestreckt werden, siehe
Fig. 19.
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Um die Horizontalbewegungen zu vereinfachen, sind die Seilzüge am
Hilfsseil über Laufkatzen, die in den erforderlichen Abständen miteinander verbunden
sind, befestigt,
und zwar so, daß das Paralleldrahtbündel nach
vollzogenem Anheben in schräger Lage an den annähernd senkrecht stehenden Seilzügen
hängt. Mittels eines am Ende angreifenden über den Pylonkopf zur Windenbatterie
laufenden Zugseiles können leicht die erforderlichen Verholvorgänge vorgenommen
werden, siehe Fig. 20. Da die Seile von den Winden zu den Seilzügen der Hubvorrichtungen
ebenfalls über die auf dem Pylon angebrachten Rollen und damit nahezu in gleicher
Richtung laufen, siehe Fig. 21, brauchen die Hubwinden beim Längsverholen nur gleichartige
Drehbewegungen zu machen, um die Höhe zu halten. Müssen aber beim Einfädeln der
Ankerstücke am Ende kleine Höhenregulierungen vorgenommen werden, so übt der entsprechende
Seilzug am Ende eine Leitfunktion auf die benachbarten Seilzüge aus, um mittels
Regelung innerhalb der zulässigen Grenzen die jeweils gewünschte gestreckte Form
der Paralleldrahtbündel zuverlässig zu sichern. Durch die Aufspaltung des hilfsweise
gestreckten Tragseiles ist die Bewegung der Laufkatzen in Richtung auf dem Montagederrick
hier begrenzt.
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Um zwischen dem letztgenannten Gerät und der Aufspreizrolle des Hilfsseiles
noch eine weitere Aufhängemöglichkeit für das Paralleldrahtbündel während des Hubvorganges
zu schaffen, wird dort je eine Laufkatze auf jeden Rückhalteverankerungszug gesetzt,
falls die Verhältnisse eine zusätzliche Unterstützung für das Paralleldrahtbündel
erfordern, siehe Fig. 15, 17, 18 u. 19. Jede Katze übernimmt mit dem zugehörigen
Seilzug etwa die halbe Last aus dem letzten Aufhängungsabschnitt des Paralleldrahtbündels.
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Auch diese annähernd parallel miteinander arbeitenden Laufkatzen werden
mittels einer zusammenfassenden Seilrolle an das die übrigen Laufkatzen in gewissen
Grenzen hin-und herbewegende Zugseil angehängt, so daß auch indiesem Bereich Längsverholungen
möglich gemacht sind.
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Ist nach dem Hubvorgang das Paralleldrahtbündel oben und unten verankert,
so wird es angespannt. Nunmehr können
von einem am Zugglied hängenden
mit Gummi belegten Rädern versehenen Aufzugwagens aus alle Steuerungsorgane und
Preßmuffen gelöst und abgelassen werden. Die Seilzüge können mittelS der Laufkatzen
zu den unteren Aufhängepunkten des Hilfsseiles in der Nähe des Montagederricks abgelassen
und dort abgenommen oder für den Einbau weiterer Paralleldrahtbündel vorbereitet
werden, was sich kostenmindernd auswirkt.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, daß ohne weiteres menschliches
Einwirken nach Inbetriebnahme der Leitwinde die Drehzahlen der übrigen Winden während
der Anhebe- und Drehvorgänge am biegesteifen Paralleldrahtbündel so durch zeitweiliges
Zurückhalten oder Freigeben automatisch gesteuert werden, daß die stetige, nahezu
gestreckte Form innerhalb der jeweils vorgegebenen Abweichungen als äußerste Grenzwerte
sicher eingehalten wird.
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Es werden während des Anhebens die laufend registrierten kritischen
Spannungen und Lastdifferenzen oder systemgeometrisch wirksamen Lageveränderungen
am Objekt benutzt (Meßstrecken, Schaltkontakte), um Steuerungsimpulse für Drehzahlen
und Drehrichtungen der Winden funktionell mit Methoden der Steuerungstechnik auszulösen.
Es werden nachfolgend erfindungsgemäß drei Beispiele von den sich bietenden Möglichkeiten
angedeutet: a) Neben den Aufhängepreßmuffen sind am Metallhüllrohr oben und unten
sowie links und rechts Dehnmeßstreifen angebracht, siehe Fig. 12. Die bei etwaigen
Verbiegungen ausgelösten Spannungszunahmen dürfen die vorberechneten Grenzwerte
nicht erreichen. Mittels der elektronischen Regeltechnik werden diese Werte zur
Steuerung der Winden genutzt.
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b) Unmittelbar über den Aufhängepreßmuffen sind vor den
Rollen
der Seilzüge vollverschlossene Kraftmeßdosen zwischengeschaltet. Diese zeigen Veränderungen
mit einer Genauigkeit von 0,01 % der Last an. Im behandelten Beispiel werden dabei
3 Mp kaum erreicht werden. Die Schemadarstellung, siehe Fig. 22 und 23, läßt erkennen,
daß die Lastdifferenzen sich infolge der ausgeprägten Biegesteifigkeit des Paralleldrahtbündels
sehr deutlich abzeichnen müssen. Diese Lastveränderungen treten bei zwei benachbarten
Kraftmeßdosen dadurch in Erscheinung, daß ein Aufhängepunkt zu stark gezogen und
durch solche unharmonischen Stützenhebungen Biegemomente und damit konzentrierte
Auflagerreaktionen ausgelöst werden. Die durch die Kraftmeßdosen registrierten Unterschiede
der Seilzuglasten an den Aufhängepunkten werden während des Anhebens elektronisch
als Impulse für die Regeltechnik und zur Steuerung der Winden genutzt.
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c) Die einfachste und preiswerteste Methode zum Steuern der Winden
läßt sich durch das Nutzbarmachen systemgeometrischer Veränderungen einzelner Objektfestpunkte
während des Anhebens erreichen, wobei eine elektroniscÄe Regeltechnik nicht mehr
nötig wird. Es werden an den Aufhängepreßmuffen in überlappender Folge immer über
3 benachbarte Gruppen hinweg leichte, hochfeste Drähte mit straffem Federzug gespannt.
Diese werden genau auf eine gerade Linie während des Justierens des über Gelände
an die Seilzüge angehängten Paralleldrahtbündel vor Beginn des Anhebens eingerichtet.
Treten irgendwo infolge unharmonischen Winden zuges beim Anhieven unzulässige örtliche
Verbiegungen ein, so berühren die Drähte jeweils an der kritischen Stelle Kontakte,
sobald die Grenzwerte erreicht sind. Der ausgelöste Impuls wird zur Steuerung der
betreffenden Winden benutzt.
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Es lassen sich damit bereits sehr geringe Verbiegungen feststellen
und für die Windensteuerung verwerten, wobei zwei Möglichkeiten genutzt werden können:
Wie
Fig. 24 und 25 kenntlich machen, soll der Draht jeweils gerade zwischen den beiden
äußeren Aufhängepreßmuffen einer Dreiergruppe gespannt werden. Wandert der mittlere
Punkt im behandelten Beispiel um etwa 20 cm nach der einen oder anderen Seite je
nachdem, ob sich eine Krümmung oben oder unten im Paralleldrahtbündel ergeben hat,
so würde bei einem 42 m langen Gruppenabschnitt bereits mit der gewählten Stichhöhenbegrenzung
ein Krümmungsradius von mehr als 900 m feststellbar.sein. Verringert man, um das
Einfädeln der Ankerkörper in die Stahlkonstruktion zu erleichtern, beim erläuterten
Beispiel u.U.
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die Krümmung bis auf R zu 250 m, so ergäbe sich eine Stichhöhe von
etwa 80.m.
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Dieses Verfahren bringt demnach gegenüber den zulässigen Verbiegungen
derartig große Reserven an Sicherheit, daß sich ein etwaiger kleiner Durchhang des
Spanndrahtes nicht schädlich auswirken kann. Außerdemläßt sich~der~Einfluß dieses.Dur-chhanges
beim Justieren in horizontaler Lage vor dem Anheben des Paralleldrahtbündels weitgehend
durch Verschieben der Kontaktschalter eliminieren.
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Bei einer Anordnung nach Fig. 26 und 27 wird der federgezogene Draht
auch im Bereich der mittleren Aufhängepreßmuffe gefaßt und somit im betrachteten
Beispiel nur über 21 m weit. gespannt sein. Die während des Hubvorganges etwa auftretenden
Verbiegungen werden durch Winkelveränderungen der Drehschenkel erfaßt. Diese Winkelschenkeldrehungen
werden zum Betätigen von Schaltkontakten benutzt, um die Steuerungsimpulse für die
Winden zu erzeugen. Hierbei ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, die zulässigen
Krümmungen der Größe nach in Stufen zu
regeln. Werden während der
Einfädelvorgänge eine gewisse Sehnenverkürzung und damit stärkere Krümmungen des
Paralleldrahtbündels benötigt, so gibt man kleinere zulässige Winkelmaße vor. Bei
Einstellung größerer Winkel erzeugt die Steuerungstechnik eine nahezu gestreckte
Form.
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Es soll erwähnt'werden, daß selbstverständlich anstelle der scharf
gespannten Drähte auch Lichtstrahlen besonderer Art verwendet werden könnten, was
aber besonders Energiequellen an den betreffenden Stellen notwendig macht und die
Kosten erhöht.
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9. Das weitgehend automatisierte Montageverfahren, dessen Vorrichtungen
und Steuerungsorgane in einigen wenigen Containern von Baustelle zu Baustelle gebracht
und immer wieder verwendet werden können, benötigt wenig Fachpersonal. Es macht
das Montieren mit sehr geringen Zeitbedarf möglich. Es lassen sich Zugglieder in
Form steifer, langer Stäbe montieren.
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Die sonst kaum vermeidbaren äußeren Verletzungen, insbesondere der
Korrosionsschutzschichten, sind auf diese Weise sicher auszuschließen. Hiermit wird
es möglich, die hochlegierte Edelstahlblechhülle aus besonders stabilisiertem Material,
die von international anerkannten Metallurgen und Korrosionsschutzsachverständigen
der Bundesrepublik Deutschland und der Schweiz unter Berücksichtigung der vorliegenden
extremen Beanspruchungen als besonders zuverlässiger und geeigneter Korrosionsschutz
beurteilt wird, einwandfrei mit den vorgeschlagenen Verfahrens gängen herzustellen
und nunmehr auch zu montieren. Stellt man an die Qualität des Korrosionsschutzes
und vor allem an dessen Witterungsbeständigkeit aus irgendwie gegebener Veranlassung
geringere Ansprüche, so kommen auch andere weniger beständige Schutzumhüllungen
in Betracht. Das vorstehend erläuterte Montageverfahren macht es möglich, noch vor
dem Anheben auf dem
Boden verhältnismäßig starre, durchlaufende
Schutzummantelungen auf das umschnürte Paralleldrahtbündel aufzubringen und danach
in schonender Weise zu montieren. Hierfür werden folgende Materialien vorgeschlagen:
a) liminares Aufbringen von glasfaserbewehrtem ungesättigten Polyester, b) Mehrfaches
i'echanisches Umwickeln der innen mit Kunststoff und passivierenden Mitteln ausgefüllten
PDB mit möglichst witterungsbeständigen Binden; bevorzugt sind Trägerfolien , die
mit Butylkautschuk beschichtet sind, wobei während des Aufwickelns durch entsprechend
erhitzte Preßrollen die einzelnen Schichten aufeinander vulkanisiert werden, c)
oder Umhüllen mit einem glasfaser-verstärktem Zementmörtel bei Dampferhärtung, dem
u.U. etwas Acrylharz zur Vermeidung von Makrorissen beigegeben wird, wobei nach
der Montage Anstriche oder Beschichtungen zum Abdecken etwaiger Mikrorisse mit möglichst
witterungsbeständigen, leicht reparierbaren Kunststoffen vorgenommen werden, d)
bereits praktiziertes Aufbringen einer Polyurethanhaut, die sich mit dem ins Innere
eingespritzten Polyurethan mit Zinkchomat zu einem einheitlichen Schutzkörper verbindet.
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In diesen Fällen muß jedoch eine sorgfältige Wartung erfolgen, damit
frühzeitige Ausbesserungen vorgenommen werden, was bei der bevorzugten Verwendung
einer Schutzhülle aus entsprechend hochlegiertem Edelstahl entfallen kann.
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Das Nichtvorhandensein der vorstehend erläuterten Montagemöglichkeiten
hat das materialschonende Verwenden von vorfabrizierten Paralleldrahtbündeln mit
hoher Tragkraft und das mittels Vorrichtungen noch am Boden vorgenommene Anbringen
eines teilweise oder auch völlig wartungsfreien Korrosionsschutzes mit großer Lebensdauer
und besonders hoher Schutzwirkung bislang verhindert.
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1 III Anhand der beigefügten Zeichnungen - Fig. 1 - 27 nur schematische
Skizzen - wird eine ins Einzelne gehende Erläuterung der Erfindungsgedanken gegeben:
Fig. Bez.
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Nr. Nr. Bezeichnung 1 Vorrichtung zum Auffüllen der Hohlräume innerhalb
der Drähte des Bündels mit einem stark k 1 e b e n d e n Kunststoff, dem ein Antikorrosions-Chemikal
beigemischt ist, Seitenansicht 1 Paralleldrahtbündel (künftig mit PDB bezeichnet)
2 waagerechte herausnehmbare kugelgelagerte Laufrolle 3 senkrechte herausnehmbare
kugelgelagerte Laufrolle 4 zweiteilige Spritzglocke für das Einsprühen von Kunststoff
mit Konvervierungsmitteln in das PDB - zweiteilige elastismiceEinfässung am Zu--~
gang der Spritzglocke 6 wie vor am Ausgang 7 Spritzdüse für Kunststoff und Konservierungsmittel
8 zweiteilige trompetenartige Formdüse mit Ablauf für Überschußkunststoff 2 a Vorrichtung
zum Kaltverformen des Blechbandes mittels Rollengängen zum Urrhüllen der PDB und
Verschweißen des Blechrohres mit Längsschweißnaht, Seitenansicht 2 b wie Fig. 2
a, Aufsicht 9 Lenkrollen für das Kaltverformen des Blechbandes zu einem Hüllrohr
und festem Anpressen an das PDB, Rollen zum Ausformen und Zusammenpressen des "Schweißschlosses"
und zum Eindrücken der unten liegenden Dehnwelle (Letzteres nicht dargestellt)
Fig.
Bez. Bezeichnung Nr. Nr.
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10 Blechband für Hüllrohr von Rolle' nicht dargestellt, zulaufend
und Blechrohrhülle 11 zweiteiliger iehtrichter für das Fornlen und Anpressen des
Hüllrohres 12 Halterung für die Umbiegerollen 13 Preßrolle vor der Schweißstelle
zum Zusammenpressen des Schweißschlosses und der Schweißnalit 14 Schweiß- und Polierscheibe
für Schweiß naht 15 W I G - Schweißgerät (Argonarc-Gasschutzschweißung) 16 Schweißwert
für Kühlgaszuführung 17 Halterung für das Schweißgerät 18 Speziaiwagen zur Unterstützung
der PDB 19 wie vor zur Aufnahme des Ankerkopfes mit kippbarem Oberteil und Angriff
für den Rückhaltewinde zug 20 kippbare Lagerung für Ankerkopf 21 feinregulierbare
Zugvorrichtung 3 a Aufkröpfung des Blechbandes an den Rändern oben, damit Abstand
des PDB während des Schweißens von den wärmeempfindlichen Drähten gewahrt wird (Schweißschloß),
gleichzeitig elastische Verformbarkeit beim Zus-nmenpressen, Querschnitt 22 aufgekröpftes
Blech des angepreßten Hüllrohres, "Schweißschloß" 23 im Gasschutzverfahren verschweißte
und danach abgeschliffene Schweißnaht 24 Hohlräume zwischen den Drähten des PDB,
die während des Spritzvorganges und nachfolgenden Zusammenpressens mit Kunststoff
aufgefüllt werden 25 Raum des Schweißschlosses nach erfolgter
Fig.
Bez. Bezeichnung Nr. Nr.
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Montage zusammen mit den teleskopartigen Anschlüssen an den Ankerkörpern
mit Kunststoff und Konservierungsmitteln ausgepreßt 26 Preßmuffe aus Stahlguß 27
Hartgummieinlage zur Schonung der Blechhülle während des Zusammenpressens 3 b Eingerollte,
kaltverformte Welle in der Blechhülle unten (elastische Verformungsmöglichkeit der
Blechhülle während des Zusammenpressens), Querschnitt 28 Blechwelle 26 Preßmuffe
aus Stahlguß 27 Hartgummieinlage 29 Raum der Preßwelle nach der Montage zusammen
mit 25 ausgepreßt 4 Stahlgußpreßmuffe um die Blechhülle und PDB (zweiteilig), Querschnitt
26 zweiteilige Stahlgußmuffe 27 Hartgummieinlage 28 Preßwelle 30 Schrauben zum Zusammenpressen
der beiden Teile 31 Aussparung in der Muffe für das Schweißschloß 32 Aussparung
in der Muffe-für die Dehnwelle 5 Stahlgußpreßmuffe wie 4, Seitenansicht 26 Preßmuffe
30 HZ-Schrauben 6 Teleskopartiger Anschluß des Hüllrohres an den Ankerkopf mit zugehöriger
Abdichtung, Längens chni tt
Fig. Bez. Bezeichnung Nr. Nr.
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41 Ankerkopf Stahlguß 42 Köpfchenplatte zum Anhängen der Drähte 43
Verankerte Drähte des PDB 44 Vorhülse (Edelstahl) 45 Isolierbuchse evtl. aus hitzebeständigem
Kunststoff (Polyamid oder Polyocadiazole) 46 Uberwurfring (Edelstahl) 47 Zweiteilige
Rohrschelle (Edelstahl), verschraubt im Inneren zur Zentrierung eingepaßte Abstandhalter
aus Kunststoff mit Längsperforierung im Hinblick auf das Auspressen 48 Rohrschellenpaßfläche,zur
Dichtung mit Nut versehen 49 Abkröpfung der Rohrschellenteile bis zum völligen Anliegen
an Rohrhülle, an Schweißschloß und Dehnwelle (verbleibende Schlitze vor dem Verpressensorgflfig
mit Teflon -~~ keilen abdichten) 50 Zweiteilige Abschlußgummimuffe innen mit Rundnut
versehen und an Form des Schweißschlosses und der Dehnwelle angepaßt, mittels Rleber
aufgeklebt und danach fest angepreßt (einziger Teil, der einer Uberwachung und nach
gewissen Zeitabschnitten einer Auswechselung bedarf!) 51 Edelstahlband mittels Verschraubung
fest auf 50 angezogen 52 Einpreß- und Kontrollstutzen für Kunststoff 53 Eingepreßter
Kunststoff mit Konservierungsmittel 7 wie Fig. 5, Schnitt durch Rohrschelle am Uberwurfring
8 wie Fig. 5, Schnitt durch Rohrschelle etwa in der Mitte
Fig.
Bez. Bezeichnung Nr. Nr.
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9 Verformungstendenzen des gebogenen Drahtbündels (schematische Skizzen)
Biegung in Blattebene, Längsansicht 10 wie 9, Querschnitt Bei beginnender Biegung
entstehen im Bündelinneren Druckkräfte senkrecht zur Ebene des Biememomentes 11
wie 9, Querschnitt Die gezogenen Drähte des unteren Randes streben zur neutralen
Zone. Die gedrückten Drähte des oberen Randes, welche mit zunehmender Verbiegung
gegenüber den unteren Drähten an Länge gewinnen, streben zum Ausgleich ebenfalls
zur neutralen Zone und drücken, um Raum zur Verminderung der sie beanspruchenden
Druckspannungen zu gewinnen, senkrecht zur Richtung des Biegemomentes nach außen,
solange sie am Ausknicken aus dem Bündelverband gehindert sind. Um das Ausknicken
zu vermeiden und einen möglichst einheitlich wirkenden biegesteifen Körper zu erzeugen,
müssen die Drähte durch Preßringe, welche im Inneren des Bündelkörpers Scherkräfte
erzeugen, in gewissen, u.U. durch Versuche zu ermittelnden Abständen, zusammengedrückt
werden. Zuvor sind die Hohlräume zwischen den Drähten durch Kunststoffe mit hoher
Klebewirkung und großer Scherfestigkeit auszufüllen.
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12 Preßmuffe mit Aufhängevorrichtung und Dehnmaßstreifen, Seitenansicht
56 Aufhängeteil mit Bohrung in den oberen Flanschen der Muffe 57 Dehnmeßstreifen,
von denen Schwachstromleitungen am PDB entlang zum Steueraggregat führen, um dorthin
die bei etwaigen Verbiegungen im Hüllrohr auftretenden Spannungen zu melden.
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13 Windenbatterie im Container, Ansicht
Fig. Bez.
Bezeichnung Nr. Nr.
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In einem Container werden die insgesamt für das Bauvorhaben benötigten
feinregulierbaren Winden, dabei eine Reservewinde, nebst Antrieben und Steuervorrichtungen
zusammengefast; u.a. Steuerschrank, -aggregat, Ablage für Meßdosen, Haken, Seile,
Rollen, Werkzeuge, Signaleinrichtungen und Zubehör. Diese Geräte kommen verschlossen
auf die Baustelle, um dort von wenigem Fachpersonal mit nur einigen Hilfskräften
aufgebaut und betrieben zu werden.
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58 Winden 59 Pylon 60 Umlenkrollen am Pylon 61 Lage der Umlenkrollen
für denjenigen Fall, daß von der gleichen Windenstelle aus das Anheben im Bereiche
des landseitigen Feldes über den Pylon vorgenommen wird.
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14 Wie 13, Aufsicht 15 Montage des biegesteif hergerichteten PDB mittels
Seilzügen und Laufkatzen, mehrfach an einem hilfsweise gestreckten Tragseil, Seitenansicht
Anfangsstellung, Seitenansicht 62 Montage Derrick 63 Rückhaltebock 64 Aufgesetzter
Bock auf Pylon, querverschieblich am Pylon jeweils verankert.
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65 hilfsweise überspanntes Tragseil 66 Rückverankerungszüge, mittels
Windenzug seitlich versetzbar, um Tragseil schwenken zu können.
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67 Aufhängung auf Tragseil längsbeweglich mittels Laufkatzen 68 Zugseil
an dem die Laufkatzen angeklemmt werden
Fig. Bez. Bezeichnung Nr.
Nr.
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69 Klemmvorrichtung 70 Rollen auf Pylonaufsetzbock für Hilfstragseil
71 Rollen auf Pylonaufsatzbock für das Zugseil, an das die Laufkatzen angeklemmt
werden 72 untere Rolle des Seilzuges zum Anheben des Paralleldrahtbündels 74 Rollenaggregat
für die Zugseile am Pylonaufs atzb ock 75 Zugseile zum Anheben, führen über 76,
74 und 60 bzw. 61 zur Hubwinde 58 76 Führungsrollen zum Ordnen von Hubseilen der
dahinter liegenden Seilzüge 77 Seilzug am Montagederrick zum Aufheben des PDE-Endes
vom Wagen und Einfädeln in Verankerungskammer 78 Rückhalteseilrolle am Ende des
mittels Montagederricks zur Verlängerung der Konstruktion am Freivorbauende vorgehängten
Deckenplattenteiles.
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Wird von freinregulierbarer Winde, die automatisch mitgesteuert wird,
bedient, um während der "Schrägzugphase" einen allmählich nachlassenden Horizontalzug
auf den Ankerkopf 41 am Freivorbauende ausüben zu können. Während des Anhebens dreht
sich der Ankerkopf 41 auf dem kippbar eingerichteten Wagen (siehe Fig.
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2 a, Bez.Nr. 19 u. 20) 79-80 frei 16 wie Fig. 15, Aufsicht 17 wie
Fig. 15, Seitenansicht, jedoch Zwischenstellung Das Paralleldrahtbündel 1 wird mit
dem Ankerkopf 41' etwas über das Sollmaß mit einer gleichmäßigen Krümmung angehoben,
wobei ein gewisser Durchhang zur Verkürzung der Sehnen-
Fig. Bez.
Bezeichnung Nr. Nr.
-
länge in der Steuerung vorgegeben worden ist. Die damit zugelassenen
Krümmungen sind wesentlich geringer als die Biegeradien, bei denen die Elastizitätsgrenze
für das Rohrhüllenmaterial, auch bei den vorgesehenen Zuggliedern mit größter Tragkraft,
erreicht wird.
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77 62 Eine Winde am Montagederrick hebt den Ankerkopf 41 vom Wagen
ab. Sie unterstützt das Einführen des Ankerkopfes in die im Versteifungsträger vorgesehene
Verankerungskammer. Dabei wird eine gewisse Horizontalbewegung der beweglichen Aufhängeteile
durch Nachlassen des Zugseiles 68 mit einer äquivalenten Bewegung der Hubwinden
und damit der Hubseile 75 ausgelöst, die den Einfädelvorgang erheblich erleichtert.
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18 Wie Fig. 15, Seitenansicht, jedoch weitere Zwischenstellung Nach
Festlegen des unteren Ankerkopfes 41 wird das der obere Kopf 41' gesenkt und vor
die Verankerungskammer im Pylon gefahren, wobei u.U. ein seitliches Verholen des
Hilfs-~ tragseiles und u.U ein Längsverholen der be- -weglich angehängten Seilzüge
mittels der Laufkatzen leicht erfolgen kann. Bei dem Absenken des Ankerkopfes bildet
die den unmittelbar am Pylon befindlichen Seilzug 72, 73 und 74 bedienende Winde
die Leitwinde. Die nachfolgenden Seilzüge folgen narmonisch, sobald die vorgegebenen
Grenzkrümmungen erreicht werden.
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19 wie Fig. 15, Seitenansicht, jedoch Endzustand In der Regelung,
die die Winden steuert, wird die 2. Stufe, mit der die zugelassenen Tolleranzen
einer Durchbiegung vermindert werden, dazu benutzt, daß sich das Paralleldrahtbündel
streckt und der vorerst absichtlich zur Sehnenverkürzung vorgesehene Durchhang verschwindet.
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Das Anspannen der Ankerkörper 41 und 41' bereitet jetzt keine Schwierigkeit
mehr. Von einem am schrägen frisch montierten Paralleldrahtbündel hochgezogenem
Arbeitskorb aus, werden die Aufhängerpreßmuffen 56 der Reihe
Fig.
Bez. Bezeichnung Nr. Nr.
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nach gelöst und abgelassen.
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20 Hebezeug in Details, Seitenansicht 69 Klemmvorrichtung, mit deren
Hilfe die Laufkatzen an das Verholseil befestigt werden.
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Die Abstände sind so zu wählen, daß die Seilzüge 72-74 senkrecht
stehen, wenn das Pralleldrahtbündel in schräger Lage angehoben ist.
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76 Führungsrollen zum Ordnen von Hubseilen der dahinter liegenden
Seilzüge 85 straff gespannte Meßdrähte 87 Federzugstrammer 88 Ringscheiben mit veränderlichen
Marken zum Messen eintretender Winkelveränderungen 89 Meßfenster an den Aufhängepreßmuffen
56 angebracht 2f a Seitlich verschiebbarer Aufsatzbock auf der Pylonenspitze zur
Rollenführung 4nsicht in Längsrichtung -64 Aufsatzbock, Fachwerkkonstruktion 70
Umlenkrollen für Hilfstragseil 71 Umlenkrollen für Zugseil der Laufkatzen 74 Umlenkrollen
für Hubseil der Seilzüge 21 b wie Fig. 21 a Seitenansicht 22 Prinzip der Kraftabhängigen
Steuerung, Seitenansicht 81 Es wird das zwischen den 3 Aufhängepunkten 81, 82 82
und 83 befindliche biegesteif hergerichtete Tragglied (Paralleldrahtbündel) betrachtet.
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83 Wird während des Hubvorganges z.B. die Aufhängung 82 unstetig
angehoben, so muß der bei der Justierung in horizontaler Lage ausgeglichene Wert
A P = Pn Pn~l stark zu-
Fig. Bez. Bezeichnung Nr. Nr.
-
nehmen. Die Kräfte der Zugseile' P -1 und Pn+l werden aufgrund der
her- n beige führten Biegesteifigkeit des Traggliedes, vornehmlich Paralleldrahtbündels,
spürbar verringert. Werden dabei gewisse vorgegebene Grenzwerte, die für jeden Fall
vorher zu ermitteln sind, überschritten, so reagieren die Winden entsprechend.
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23 Kraftmeßdosen Lage über den Aufhängepreßmuffen schematisch dargestellt.
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84 Die Kraftmessdosen werden bei horizontaler Aufhängung des Traggliedes
justiert. Sie messen während des Hebevorganges die veränderten Kräfte laufend. Die
Meßwerte werden mittels Schwachstromleitungen an den Paralleldrahtbündeln entlang
zum Boden und gesammelt zur Steuerungsanlage im Windencontainer geleitet.
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24 Darstellung der systemgeometrischen Regeltechnik, gestreckte Lage,
Seitenansicht 85 Gespannte hochfeste Stahldrähte jeweils über einen Bereich von
3 Aufhängemuffen 56 hinweg, an den äußeren Muffen des betreffenden Bereiches 56'
und 56"' befestigt. An der mittleren Preßmuffe zeigt der Draht bei eintretender
Durchbiegung die Stichhöhen an.
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86 Grenzmarken, in denen bei sich ändernder Durchbiegung der Draht
pendeln kann. Wird eine gewisse vorgegebene Grenzdurchbiegung = 1/2 . a überschritten,
so wird die Windentätigkeit entsprechend ausgelöst.
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Da die Kontrollbereiche sich gemäß Darstellung in überlappender Weise
übergreifen, läßt sich die Durchbiegung an allen Aufhängepreßmuffen auf diese Weise
kontrollieren.
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Es ist möglich, durch entsprechende Verwendung von 2 Markenbereichen
2 Durchbiegungsstufen vorzugeben.
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87 Federzugstrammer, um den Durchhang zu eliminieren.
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Fig. Bez. Bezeichnung Nr. Nr.
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25 wie Fig. 24, jedoch gekrümmte Lage, Seitenansicht Bei 56" berührt
der Draht die Marke 86, ein vorgegebener Biegeradius ist erreicht.
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26 wie Fig. 24, gestreckte Lage, Seitenansicht Der gespannte Meßdraht
wird mit entsprechender Vorrichtung auch am mittleren Aufhängepunkt 56" gefaßt,
es werden die Winkel der Drähte zwischen den Punkten 56' und 56" sowie 56" und 56"'
als Messwerte genutzt.
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88 Gegenseitig verschiebbare Ringscheiben, auf denen Marken bestimmte
Grenzwinkel vorgeben.
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27 wie Fig. 26, gekrümmte Lage, Seitenansicht Sobald die Krümmung
ein vorgegebenes Grenzmaß erreicht, streifen die Drähte, welche einen stumpfen Winkel
an der mittleren Aufhängung des jeweiligen Meßbereiches bilden, die entsprechenden
Marken. Es bereitet keine Schwierigkeiten, diese Marken so anzuordnen, daß mindestens
in 2 und u.U.sogar in 3 Stu--fen die die-jeweils-zugelassenen Biegeradien- - - -verfolgt
und die Regeltechnik entsprechend gesteuert werden kann.
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89 Meßfenster sind an den Aufhängepressmuffen 56 in geeigneter Weise
angebracht, um die erläuterte Winkelmesstechnik zur Begrenzung der jeweils während
des Hebevorganges an den einzelnen Aufhänges tel len auftretenden Krümmungen anzuwenden
und die Meßwerte zur Windensteuerung zu verwenden.