DE69108948T2

DE69108948T2 - Mittel und Verfahren zur festen Aufrichtung einer Baukonstruktion.

Info

Publication number: DE69108948T2
Application number: DE69108948T
Authority: DE
Inventors: Jim L Drost; Myron K Gordin
Original assignee: Musco Corp
Current assignee: Musco Corp
Priority date: 1990-01-31
Filing date: 1991-01-25
Publication date: 1995-11-23
Anticipated expiration: 2011-01-26
Also published as: US5398478A; ES2074238T3; US7171793B2; DE69108948D1; CA2035014A1; EP0440531B1; US20020007613A1; ATE121490T1; EP0440531A1; CA2035014C

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Hochstellen von Bauelementen, und insbesondere Masten, die im Boden verankert werden, um eine beliebige Art von einem Element oder von Elementen in einem großen Abstand vertikal hochzustellen.
Eine Vielzahl von Bauelementen oder Dingen muß vom Boden aus aufgehangen werden. Beispiele sind Beleuchtungskörper, Sirenen, Antennen, Kabel und ähnliches. Oftmals müssen diese Bauelemente fest gelagert sein. Selbstverständlich besteht eine herkömmliche Einrichtung, um dies zu erreichen, darin, einen länglichen Mast zu verwenden.
Allgemein bekannte Beispiele für Masten dieser Art sind Telefonmasten, Masten für elektrische Kabel, Lichtmasten, Masten für Schilder und Stromversorgungsmasten. Die meisten dieser Arten von Masten sind im Boden verankert und erstrecken sich um ein Vielfaches von 10 Fuß in der Höhe vertikal nach oben.
Die weit verbreitete Verwendung dieser Arten von Masten ist ein Hinweis auf die Vorliebe, längliche Bauwerke oder Masten zu verwenden, um Objekte in die Luft hochzustellen. Aus was für Gründen auch immer, ob wirtschaftlichen oder praktischen, die Nachfrage nach Masten für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen ist sehr hoch.
Masten dieser Art können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden und können in einer Vielzahl von Arten aufgerichtet und installiert werden. Während jeder der üblicherweise verwendeten Masten das Ergebnis des Hochstellens von Objekten in der Luft erreicht, weisen die üblicherweise verwendeten unterschiedlichen Arten sowohl Vorteile als auch Nachteile auf.
Holzmasten stellen die am längsten verwendete und noch heute oftmals bevorzugte Mastart dar. Sie sind relativ preiswert, haben eine gute Festigkeit bezüglich des Verhältnisses Höhe zu Durchmesser, und können relativ einfach an eine Vielzahl von Anwendungen angepaßt werden.
Die Probleme und Nachteile von Holzmasten sind jedoch zumindest die folgenden:
Es ist schwierig, gerade Holzmasten, insbesondere für größere Höhen zu finden;
b. natürliche Vorgänge lassen das Holz verfaulen oder schwächen es zumindest;
c. Holz ist ziemlich schwer;
d. der Mast kommt in einem einzigen langen Stück, das schwierig zu transportieren sein kann;
e. Umweltprobleme, die mit der Verwendung von Bäumen verbunden sind, können sich negativ auf die Verfügbarkeit auswirken;
f. das Aussehen;
g. die Unsicherheit bezüglich der Festigkeit; und
h. das untere Ende ist im Boden vergraben und daher anfälliger für Fäulnis und Verfall.
Daher kann Holz zumindest für kürzere Masten eine billigere, leichter verfügbare Quelle darstellen, aber es ist nicht die bevorzugte Mastart, und zwar in einem signifikanten Anteil wegen der oben erwähnten Probleme.
Ein neuerdings verwendeter alternativer Mast besteht im wesentlichen aus Beton. Beton weist sogar bei sehr großen Masten eine sehr hohe Druckfestigkeit auf und mit einer Stahlarmierung weist er eine hohe Zugfestigkeit auf. Im Zusammenhang mit den Vorteilen in der Natur des Betons bieten derartige Masten eine relativ wirtschaftliche und sehr starke Alternative zu Holz.
Die Nachteile von Beton sind jedoch zumindest die folgenden:
a. Sehr schwer, sogar mit einem hohlen Kern (können nicht sehr lang ausgebildet werden;
b. erfordern einen großen Kran oder andere Maschinen, um sie zu heben;
c. das Gewicht bewirkt, daß sie sich neigen, wenn sie im Boden positioniert werden;
d. es ist ziemlich schwierig, Löcher zu formen oder sonstwie Bauelemente an derartigen Masten anzubringen; und
e. derartige Masten bringen in Folge des Gewichts, der Länge und Breite Versandprobleme mit sich.
Während Betonmasten einige Vorteile liefern, verhindern ihre Nachteile, daß sie die bevorzugte Mastart sind.
Diese Arten der oben genannten Mängel haben dazu geführt, daß der bevorzugte Mast ein Stahlmast ist, der gewöhnlich mit einer gegossenen Betonfüllung im Boden verankert ist. Eine derartige Kombination erlaubt die Verwendung von hohlen Stahlrohren, die eine hohe Festigkeit aufweisen, aber dennoch leichtgewichtig sind, für den Bereich oberhalb des Bodens, während zur Verankerung in dem Boden der mit geringeren Kosten und höherem Gewicht verbundene Beton verwendet wird. Dies trägt ebenfalls zur Installation bei, weil die Betonsockel gegossen werden können und die Leichtbaustahlmasten dann darauf montiert werden können.
Diese Vorteile sind jedoch nicht umsonst. Die Nachteile dieser Mastart sind zumindest die folgenden:
a. Sehr teuer;
b. der Beton und die (gegebenenfalls verwendete) Armierung müssen herkömmlich entworfen werden;
c. eine schwere, dicke Grundplatte muß an das Leichtbaustahlrohr angeschweißt werden;
d. die Verzinkung, die der bevorzugte Schutzüberzug ist, ist empfindlich gegenüber Temperaturdifferenzen zwischen der dicken Grundplatte und dem dünnen Rohr;
e. die Betonfundamente müssen gemäß der jeweiligen Ausführung auf der Baustelle konstruiert werden;
f. es ist erforderlich, daß die Masten, die Betonfüllung und beliebige andere Zubehörteile häufig von unterschiedlichen Quellen kommen und daher nicht ordentlich zusammenpassen; und
g. Korrosionsprobleme.
Es wird klar, daß die Probleme mit Stahlmasten und Betonfundamenten nicht unerheblich sind. Weil die Verbindungstelle zwischen Stahl und Beton einen Großteil der Spannung aufnehmen muß, die durch den langen Hebelarm des sich nach oben erstreckenden Mastes entsteht, und wegen der Windbelastung und anderen Faktoren, ist es kritisch, daß die Verbindung zwischen dem Mast und dem Fundament bei jeder einzelnen Installation genau und korrekt vorbereitet wird. Das ist eine komplizierte Angelegenheit, die nicht nur korrekte Konstruktionsangaben und eine korrekte Herstellung des Betonfundaments und des Stahlmasts erfordert, sondern ebenfalls genaues und sorgfältiges Beachten der Konstruktions- und Installationsangaben durch das Baustellenpersonal beim Bilden des Betonfundaments.
Die herkömmliche Konstruktion muß nicht nur die Anforderungen bezüglich der Höhe und des Gewichts einschließen, die mit jedem einzelnen Mast verbunden sind, sondern muß ebenfalls die Art und Festigkeit des verwendeten Betons, die Konstruktion des Armierungsgerüsts in dem Beton und die Konstruktion und das Plazieren der Zubehörteile zum Befestigen des Stahlmastes an dem Beton in Betracht ziehen.
Für Durchschnittsfachleute ist es klar, daß eine herkömmliche Konstruktion der Betonfundamente einen erheblichen Aufwand an Ressourcen erfordert. Zusätzlich hängt der Erfolg der Konstruktion dann ganz von seiner Durchführung auf der Baustelle ab.
Unglücklicherweise besteht ein signifikantes und reales Problem darin, daß die Bauunternehmer, welche die Installationen ausführen, nicht so genau arbeiten. Ohne eine zuverlässige Abstimmung zwischen den Konstruktionsparametern des Betonfundamentes und den Parametern, die mit dem Stahlmast bei seiner tatsächlichen Installation verbunden sind, ist die gesamte Mastanordnung empfindlich für eine Beschädigung oder Versagen. Dementsprechend müssen beim Herstellen und Installieren der Betonfundamente erhebliche Ausgaben in Kauf genommen werden, um Toleranzen bei der Baustelleninstallation zuzulassen. Zusätzlich braucht der Beton bis zu 28 Tagen, um die erforderliche volle Festigkeit zu entwickeln und die zum Befestigen des Mastes verwendeten Bolzen zu verankern.
Ein zweites Hauptproblem bei Kombinationen von einem Stahlmast mit einem Betonfundament ist das der Korrosion. Während zur Zeit die Aufgaben bezüglich der Korrosion darauf gerichtet sind, zu versuchen, alle Metallkomponenten zu galvanisieren, stehen dem Erfolg zumindest die folgenden Hindernisse entgegen.
Die beste Umgebung für Korrosion ist im allgemeinen im Bereich einiger Fuß oberhalb und unterhalb der Bodenlinie. Bei den meisten derartigen Masten aus Stahl und Beton, wie sie oben beschrieben sind, werden die Betonsockelfundamente gegossen und von der Bodenhöhe abwärts gefüllt. Daher ist der am meisten korrosionsanfällige Bereich des Metalls an oder in der Nähe der Verbindungsstelle mit dem Beton, d.h. in diesem Bereich ist Korrosion am wahrscheinlichsten. In diesem Bereich ist Feuchtigkeit in Form von stehendem Wasser und Kondensation am stärksten konzentriert. Zusätzlich ist das ebenfalls ein Bereich, wo die Konzentration von Sauerstoff hoch ist, der eine der Hauptkomponenten von Korrosion und Rost ist.
Zweitens stellt die Verbindungsstelle zwischen dem Stahlmast und dem Betonfundament, wie oben erwähnt, häufig den Bereich mit der höchsten Spannung der Kombination dar. Im Stand der Technik ist bekannt, daß die Korrosion mit der Spannung zunimmt.
Drittens besteht der herkömmliche Weg des Befestigens der Verbindung darin, lange Bolzen durch eine Montageplatte des Stahlmastes in dem Beton anzubringen. Diese Bolzen tragen auch einen Hauptteil der Spannung und sind daher sehr anfällig für Korrosion.
Viertens kann das Galvanisieren bzw. Verzinken aus den folgenden Gründen einfach nicht sehr zuverlässig sein. Spannung ist ungünstig für die Galvanisierung bzw. Verzinkung. Eine ringförmige Grundplatte für den Metallmast muß an den rohrförmigen länglichen Bereich des Mastes angeschweißt werden. Die Oberfläche muß extrem sauber sein, damit die Verzinkung zuverlässig ist. Schutt oder Schmutz im allgemeinen, und insbesondere Flußmittel, das um die Schweißverbindungsstellen herum schwer zu entfernen ist, werden keine Verzinkung annehmen. Manchmal werden direkteingegrabene Stahlmasten verwendet. Dabei bestehen Korrosionsprobleme sowie Probleme bei der Installation, die ähnlich den oben beschriebenen sind.
Zusätzlich wird das Galvanisieren ausgeführt, indem das Metall erhitzt wird. Für ein zuverlässiges Galvanisieren muß das Metall gleichmäßig erhitzt werden. Die Grundplatte muß jedoch unter Zugrundelegung eines praktischen wirtschaftlichen Maßstabs aus viel dickerem Metall als der dünne röhrenförmige Mast gebildet sein. Es ist schwierig, daß ein Metallteil mit dickem Querschnitt und ein damit verbundenes Metallteil mit dünnem Querschnitt bei einer vernünftigen Produktionszeit bei Hitzeeinwirkung die gleiche Temperatur aufweist.
Zusätzlich muß die chemische Natur des Stahls oder des Metalls bekannt sein, um ein ordentliches Ergebnis beim Galvanisieren zu erzielen. Wärmeunterschiede können sogar die Schweißnaht sprengen oder die Verbindungsstelle oder den Mast beschädigen. Im allgemeinen besteht die Platte aus einem anderen Metall als der Mast.
Kurzum, die Montageplatte und der Metallmast müssen innen und außen galvanisiert werden, um der Korrosion zu widerstehen. Aus zumindest den obigen Gründen ist es sehr schwierig, eine derartige Kombination korrekt galvanisiert zu bekommen. Zumindest ist es sehr teuer, es ordentlich zu machen. Sogar wenn die Galvanisierung einmal durchgeführt worden ist, wird die hohe Spannung in dem Bereich die Galvanisierung beschädigen. Ein anderes Risiko besteht darin, daß die Schweißnaht wegen der unterschiedlichen Dicke des Metalls aufplatzt.
Es ist somit ersichtlich, daß die herkömmlichen Arten von Masten einfach mit signifikanten und realen Problemen verbunden sind, die ungünstig oder nachteilig sind. Im Stand der Technik besteht ein echter Bedarf für ein Mastsystem, das nicht diese Probleme hat.
Im Stand der Technik sind zusätzliche Probleme bezüglich der derzeitig verwendeten Masten bedeutsam. Ein sehr praktisches und reales Problem ist mit dem Versand derartiger Masten verbunden. Für viele Anwendungen werden Masten mit Längen von 30, 40 und sogar bis zu über 100 Fuß benötigt. Während einige Anwendungen viele Masten ähnlicher Längen erfordern, und daher mit der Bahn verschickt werden können, wo große Längen wahrscheinlich untergebracht werden können, erfordern viele Anwendungen derartiger Masten nur eine relativ geringe Anzahl. Eine solche Anzahl mit der Bahn zu verschicken ist teuer, insbesondere dann, wenn viele dieser Anwendungen noch eine andere Art des Überlandtransports zu dem Endbestimmungsort erfordern.
Im allgemeinen haben Lkws eine maximale effektive Aufnahmelänge von zwischen 40 und 48 Fuß, zumindest bei Sattelaufliegern. Die effektive Ladungsaufnahmelänge ist im allgemeinen jedoch nicht länger als etwa 48 Fuß. Daher ist es einfach nicht möglich, Masten mit viel größerer Länge ohne spezielle und teuere Genehmigungen anders zu versenden, als mit LKW-Gespannen.
Während Versuche unternommen worden sind, Betonmasten in Segmenten herzustellen, erfordert dies erhebliche Installationsanstrengungen und die Verbindungsstellen verursachen Risiken und Probleme. Zusätzlich ist zu verstehen, daß Holz- und Betonmasten mit ihrem großen Gewicht Versandprobleme aufweisen. Sogar bei dem Versand in LKW-Gespannen besteht eine Gewichtsbegrenzung auf etwa 45000 Pfund, und zwar sogar für die längsten Sattelauflieger. Das würde die Anzahl von derartigen Masten, die in einem LKW transportiert werden könnten, begrenzen, weil einige Masten, wie die aus Beton, jeweils einige 1000 Pfund und sogar um oder über 10000 Pfund wiegen können. Zusätzlich sind für zunehmend schwerere Ladungen Gewichtsgenehmigungen erforderlich. Folglich sind, je näher man an das maximale Gewicht pro Auflieger und LKW kommt, desto mehr Kosten damit verbunden, Genehmigungen und ähnliches für derartige schwere Ladungen zu erhalten. Das ist wichtig, weil es optimal wäre, daß ein LKW-Gespann alle Masten und Teile aufnimmt, die für eine Installation erforderlich sind. Wegen der Beschränkung der LKW-Länge und der Beschränkungen des Ladungsgewichts weisen Beton- und sogar Holzmasten gewisse Beschränkungen auf.
Des weiteren kann es zwar möglich sein, daß Stahlmasten, die mit herkömmlichen gegossenen Betonfundamenten installiert werden, in Lkws transportiert werden, aber ein Nachteil besteht wieder in dem Erfordernis, daß die Betonfundamente durch einen örtlichen Bauunternehmer erzeugt und installiert werden, wo die Qualitätskontrolle in den meisten Fällen weniger zuverlässig ist. Mit anderen Worten, die ganze Kombination (Mast und Fundament) kann nicht als Versandeinheit hergestellt und verschickt werden, und für eine erfolgreiche Installation lastet viel Vertrauen auf dem Installateur vor Ort.
Die obige ziemlich detaillierte Diskussion von herkömmlichen Masten ist dargelegt, um zu versuchen, das Verständnis der vielen Faktoren, die mit der Auswahl einer Art von Mast, seiner Herstellung, seiner Installation und letztlich seiner Erhaltung für eine ausgedehnte, wirtschaftliche und effektive Nutzlebensdauer verbunden sind, zu verbessern. Es gibt zur Zeit kein befriedigendes System, das an jede vorstellbare Situation anpaßbar ist, das darin flexibel ist, daß es in allen Arten von Grund- und Bodentypen und bei allen Arten von Witterungseinflüssen verankert werden kann, und das für alle Arten von Höhen, Windbelastungen und Arten von hochzustellenden Bauelementen verwendbar ist.
Des weiteren besteht aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ein echter Bedarf für ein Mastsystem, das einfach verschickt werden kann, und zwar egal ob nur wenige oder eine ganze Menge verschickt werden; das in Bezug auf die Arbeit und die Hilfsmittel einfach zu installieren ist; und das über eine lange Lebensdauer aufrechterhalten werden kann.
Letztlich besteht ein echter Bedarf für ein praktisches Mastsystem, das eine einfache Installation und ein einfaches Versenden des ganzen Systems zusammen ermöglicht, und zwar zusammen mit dem hochzustellenden Bauelement oder den hochzustellenden Bauelementen und beliebiger Zubehörteile, wie Kabel und ähnlichem.
Daher ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung und ein Verfahren zum festen Hochstellen eines Bauelementes zu schaffen, die bzw. das die Mängel und Probleme im Stand der Technik verbessert bzw. löst.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung und ein Verfahren, wie die oder das oben beschriebene, zu schaffen, die bzw. das universal angewendet werden können, um unterschiedliche Bauelemente in unterschiedliche Höhen für unterschiedliche Anwendungen hochzustellen, und zwar bezüglich unterschiedlicher Installationen des Sockels in dem Boden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung und ein Verfahren, wie die bzw. das oben beschriebene zu schaffen, die bzw. das wirtschaftlich in Bezug auf die Herstellung, die Materialien, den Transport, die Installation, die Arbeit und die Lebensdauer ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung und ein Verfahren, wie die bzw. das oben beschriebene zu schaffen, die bzw. das einfach zu montieren, zu installieren und zu erhalten ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung und ein Verfahren, wie die bzw. das oben beschriebene, zu schaffen, die bzw. das sowohl in ihren bzw. seinen einzelnen Komponenten als auch im Verbund haltbar und stark ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung und ein Verfahren, wie die bzw. das oben beschriebene, zu schaffen, die bzw. das ein Herstellen vor der Installation und den gleichzeitigen Versand aller oder der meisten Komponenten für jede Installation ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung und ein Verfahren, wie die bzw. das oben beschriebene, zu schaffen, die bzw. das den Widerstand gegenüber Korrosion verbessert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung und ein Verfahren, wie die bzw. das oben beschriebene, zu schaffen, die bzw. das eine Verbesserung bezüglich der durch Spannung verursachten Probleme ist.

Kurzdarstellung der Erfindung

Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch ein System und ein Verfahren nach dem beigefügten Ansprüchen gelöst.
Das erfindungsgemäße System liefert eine starke, fast einheitliche Mastanordnung, die an jede vorstellbare Situation oder Örtlichkeit angepaßt werden kann. Die Stärke des Sockels kann ausgelegt werden, um sich an unterschiedliche Masthöhen und unterschiedliche Bodeneigenschaften anzupassen, indem die Aufmachung des Betons des Sockels und eine beliebige Verstärkungsstruktur verändert werden, was die Breite des Sockels, die Länge des Sockels und andere Faktoren betrifft. Es können ebenfalls vorab definierte einfache Verfahren oder Feldmodifikationen durchgeführt werden. In allen Fällen werden alle Metallteile des Mastes außerhalb des Bereichs starker Korrosion in der Nähe des Bodens gehalten. Dennoch besteht der Teil des Systems oberhalb des Bodens fast vollständig aus leichtgewichtigem, aber dennoch starkem Stahl. Der Sockel wiederum besteht aus relativ schwerem, stabilem Beton, der nicht korrodieren kann.
Die Erfindung betrifft ebenfalls die Fähigkeit des Systems, das es leicht adaptierbar, montierbar und installierbar ist. Die Erfindung überwindet vorteilhaft die mit der Installation verbundenen Probleme, wie das Reduzieren der Arbeitskosten, der Materialkosten und der Herstellkosten. Sie liefert ebenfalls Wege, um sicherzustellen, daß die Installation zuverlässig ist, wie das Liefern von Wegen, um den Sockel und/oder die Mastsegmente lotrecht zu machen, um sicherzustellen, daß sie während und nach der Installation im wesentlichen vertikal sind.
Des weiteren überwindet die Erfindung das ernste Problem im Stand der Technik, daß es nicht möglich ist, das System der Mastanordnungen für jede Installation herzustellen und diese Masten dann einfach zu versenden, zu installieren und zu erhalten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines zum Stand der Technik gehörenden Holzmastes, der in den Boden eingesetzt ist.
Fig. 2 ist eine ähnliche Vorderansicht eines zum Stand der Technik gehörenden Mastes aus im wesentlichen Beton, der in den Boden eingesetzt ist.
Fig. 3 ist eine ähnliche Vorderansicht eines Stahlmastes mit einem gegossenen Betonfundament in dem Boden, wie es im Stand der Technik bekannt ist.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht des Fundaments und des unteren Teils der Stahl- und Betonmastkombination des Standes der Technik aus Fig. 3.
Fig. 5 ist die Ansicht eines Schnittes entlang der Linie 5-5 aus Fig. 4.
Fig. 6 ist eine Vorderansicht mit einer Teilschnittansicht des Sockels einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 7 ist eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht, die eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 8 ist eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht, die ein Verfahren zur Installation des Metallmastabschnitts auf dem Betonsockel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 9 ist eine vergrößerte Vorderansicht einer Ausführungsform des Betonsockels für die vorliegende Erfindung.
Fig. 10 ist eine noch weiter vergrößerte Teilansicht eines oberen konischen Abschnitts des Betonsockels und des unteren konischen Bereichs des Stahlmastabschnitts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die darstellt, wie diese beiden Elemente aufeinandergesetzt und zusammengeschlossen werden.
Fig. 11 ist eine Vorderansicht eines konischen Betonsockels und eines konischen unteren Teils des Mastabschnitts in einem System gemäß der vorliegenden Erfindung, das die Verwendung eines Überzugs zur Unterstützung bei der Installation des Systems zeigt.
Fig. 12 ist eine Vorderansicht eines Sockelelements in einem System gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das Sockelelement zum Verankern in dem Boden in einem vorgebohrten oder ausgehobenen Loch angeordnet ist, die weiterhin einer Einrichtung zum Ausrichten oder Lotrechtmachen zeigt, die verwendet wird, um sicherzustellen, daß die Basis bei der Installation lotrecht oder vertikal ist.
Fig. 13 ist eine der Fig. 12 ähnliche Vorderansicht, die eine alternative Kombination zum Ausrichten und Lotrechtmachen des Sockelelements zeigt.
Fig. 14 ist die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie 14-14 aus Fig. 13, die aber eine zusätzliche Querstange durch das Sockelelement und zwei zusätzliche Ausgleichshebevorrichtungen umfaßt, und zwar zusätzlich zu den in Fig. 13 gezeigten.
Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht einer in den Fig. 13 und 14 dargestellten Hebevorrichtung.
Fig. 16 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform einer Hebevorrichtung.
Fig. 17 ist eine Schnittansicht eines Sockelelementes in einem System gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine Einrichtung zum Heben und Positionieren des Sockelelements in einem vorgebohrten oder ausgehobenen Loch in einer im wesentlichen lotrechten Position zeigt.
Fig. 18 ist eine perspektivische Teilansicht des Sockelelements in einem System gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine Gabeleinrichtung zum Heben und Positionieren einer Sockeleinrichtung in einem ausgehobenen Loch in einer im wesentlichen lotrechten Position zeigt.
Fig. 19 ist eine perspektivische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform zum Heben und Lotrechtausrichten eine Sockelelements in einem ausgehobenen Loch.
Fig. 20 ist die Ansicht eines Schnittes entlang der Linie 20-20 aus Fig. 19.
Fig. 21 ist noch eine weitere alternative Ausführungsform einer Einrichtung zum Ausgleichen oder Lotrechtmachen für die vorliegende Erfindung.
Die Fig. 22 und 23 sind Seitenansichten, die ein Verfahren zum Vormontieren und Installieren eines Mastsystems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen.
Die Fig. 24A, 24B, 24C und 24D sind Querschnittsansichten von alternativen Mastanordnungen, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
Fig. 25 ist eine Darstellung einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das Sockelelement und der Mastabschnitt nicht zusammenpassende konische Bereiche aufweisen, sondern sich bis zum Stoßen an ein Anschlagelement gleitend zusammenfügen.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Nun wird die ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargelegt. Es ist verständlich, daß die ausführliche Beschreibung dazu dient, das Verständnis der Erfindung zu fördern, indem spezielle Formen, welche die Erfindung annehmen kann, diskutiert werden. Insbesondere beschränkt sie die Erfindung nicht in ihrer allgemeinen Form, und das ist auch nicht beabsichtigt.
Die ausführliche Beschreibung wird unter besonderer Bezugnahme auf die Zeichnungen durchgeführt, welche die Fig. 1 bis 25 umfassen. Es werden Bezugszeichen verwendet, um einzelne Teile oder Stellen in den Zeichnungen zu bezeichnen. Für die gleichen Teile oder Stellen werden überall in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, es sei denn sie werden anders bezeichnet.
Die allgemeine Erfindung ist in der Kurzbeschreibung der Erfindung beschrieben worden. Es ist zu verstehen, daß das durch die Masten hochgestellte Bauelement in der folgenden Beschreibung von speziellen bevorzugten Ausführungsformen, Beleuchtungskörper oder Felder von Beleuchtungskörpern sein werden, wie sie üblicherweise zur Beleuchtung von Sportplätzen, wie Softballfeldern, Tennisplätzen und ähnlichem, genutzt werden. Ein Beispiel für eine Art solcher Felder und Körper kann in dem US- Patent Nr. 4,190,881 der gemeinsamen Inhaber Drost und Gordin gefunden werden, das am 26. Februar 1980 erteilt wurde. Wie des weiteren verstanden werden wird, löst die vorliegende Erfindung und alle ihre bevorzugten Ausführungsformen zumindest alle der dargelegten Aufgaben der Erfindung. Sie liefert ein Mastsystem, das für spezielle Anwendungen vorab hergestellt werden kann. Wie des weiteren verstanden werden wird, werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zeigen, wie das System der Erfindung für eine besondere Anwendung und Örtlichkeit vorab hergestellt werden kann. Des weiteren ist die Erfindung im Grunde darin universal, daß sie an nahezu alle Kombinationen von Höhe, Gewicht, Örtlichkeit, Bodenverhältnissen, Versanderfordernissen und Installationsproblemen angepaßt werden kann. Sie kann ebenso die sehr wichtige Ausrichtung sowohl vertikal als auch rotierend aufrechterhalten.
Die Erfindung löst alle ihre Aufgabe wirtschaftlich und, indem sie einen starken, zuverlässigen, langlebigen Mast und einen eben solchen Sockel liefert.
Zur Verdeutlichung der Vorteile der Erfindung wird die Beschreibung zunächst noch einmal kurz einige der Probleme und Mängel der üblicherweise verwendeten Masten des Standes der Technik wiederholen. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dann kurz unter besonderer Bezugnahme auf die Verwendung als Lichtmasten diskutiert, und dann werden die Besonderheiten der Erfindung bei der Anwendung auf Lichtmasten dargelegt.
Fig. 1 zeigt einen Lichtmast 10 aus Holz mit einem oberen Abschnitt 12 und einem unteren Abschnitt 14. Eine Gruppe von Beleuchtungskörpern 18 enthält drei Querträger 20, von denen jeder eine Vielzahl von Beleuchtungseinheiten 22 trägt und durch (nicht gezeigte) im Stand der Technik bekannte Mittel an dem oberen Abschnitt 12 des Mastes 10 befestigt ist.
Der Mast 10 ist in einem vorgebohrten bzw. ausgehobenen Loch 26 im Grund bzw. Boden 24 installiert. Wie es im Stand der Technik normalerweise getan wird, ist der Raum um den Mast 10 in dem Loch 26 mit einem Füllmaterial gefüllt, um zu versuchen, den Mast 10 besser im Boden 24 zu verankern. Beispiele für die Materialien 28 sind Erde, gestampftes Gestein oder Schüttbeton, wie sie im Stand der Technik bekannt sind. Beton hat den Vorteil, daß er für ein zuverlässiges Fundament nicht so stark von der Fähigkeit des Bauunternehmers abhängt. Gestein ordentlich in ein tiefes Loch zu stampfen, ist schwierig und zeitaufwendig.
Die Probleme mit Holzmasten sind schon vorab diskutiert worden. Kurz zusammenfassend, sie sind ziemlich schwer, sind empfindlich für Fäulnis und Zerfall, und es ist schwierig, große und gerade Masten zu finden. Das Verdrehen und Verziehen kann ebenfalls Probleme verursachen, wie eine falsche Ausrichtung des durch den Mast gehaltenen Bauelements, z.B. der Beleuchtungskörper. Vielleicht noch bedeutender ist, daß die Installation des unteren Abschnitts 14 in den Boden 24 ein exaktes und ordentlich ausgeführtes Vorgehen erfordert, um sicherzustellen, daß der Mast vertikal oder lotrecht ausgerichtet ist, und daß er so bleiben wird. Der Transport langer Masten ist ebenfalls ein Problem.
Wie von den Durchschnittsfachleuten bestätigt werden wird, werden die Masten manchmal einfach in das Loch 26 eingesetzt, daß dann mit der ausgehobenen Erde wieder aufgefüllt wird. Erde hat einfach nicht die Dichte oder die Eigenschaften, um den Mast über die Zeit gegenüber einer axialen, einer Drehbewegung (Rotations-) oder einer seitlichen Bewegung in einer ausgerichteten Position zu halten. Durch Hinzufügen von Material 28 wird die wirksame Fläche von dem im Boden 24 befindlichen Teil des Mastes 10 vergrößert, und die Eigenschaften des Materials sind derart, daß sie die Stabilität verbessern.
Das Verfahren hängt noch stark von der Art der durch die Installateure durchgeführten Installationsarbeit ab. Es ist ersichtlich, daß das Holz in Bodenhöhe, wie vorab beschrieben ist, Feuchtigkeit ausgesetzt ist.
Es ist ebenfalls zu verstehen, daß dann, wenn Schotter als Material 28 beim Installieren einer beliebigen Art von Mast verwendet wird, es entscheidend ist, daß er richtig festgestampft wird, oder der Mast wird sich neigen. Das macht die Miete oder Verwendung einer pneumatischen Stampfmaschine und Kenntnisse darüber erforderlich, wie das Stampfen richtig durchzuführen ist. Das ist eine zeitaufwendige Aufgabe.
Fig. 2 zeigt in ähnlicher Weise einen Betonlichtmast 30 mit einem unteren Ende 32, das in ähnlicher Weise, wie die Ausführungsform der Fig. 1 im Boden 24 verankert und von Material 28 umgeben ist. Zusätzlich ist bei dieser Ausführungsform des Standes der Technik ein oberer Abschnitt 34 aus Stahl auf das obere Ende 36 des Mastes 30 aufgesetzt und ein Feld 18 von Leuchten ist wiederum mit dem oberen Abschnitt 34 verbunden.
Die Probleme mit Betonmasten sind vorab diskutiert worden. Obwohl Korrosion im Bereich der Bodenhöhe wegen der Verwendung von Beton kein Problem ist, bewirkt das extreme Gewicht einer solchen Masse häufig, daß der Mast 30 in den Boden einsinkt oder sich in anderer Weise neigt oder seitlich bewegt. Bei der Installation von Betonmasten existieren ähnliche Probleme wie bei dem Mast 10 aus Fig. 1. Der Transport von langen Masten ist wegen der Länge und des Gewichts ebenfalls ein Problem.
Daher stellt Fig. 3 den bevorzugten Lichtmast des Standes der Technik dar, nämlich einen Stahlmast 40, der (siehe Fig. 5) mit Bolzen 46 verbunden ist, die in dem Material 28 befestigt sind, das im allgemeinen Beton ist. Ein Feld 18 von Leuchten ist durch im Stand der Technik bekannte Mittel an dem oberen Ende des Stahlmastes 40 befestigt, während das untere Ende des Mastes 40 einen ringförmigen Flansch 44 aufweist, der den röhrenförmigen Mast 40 umgibt, der an den Mast 40 angeschweißt ist und der durch Bolzen an dem Material 28 befestigt ist. Das Material 28 ist gegossener Beton mit einer Armierung der bzw. die vor Ort installiert wird und verwendet wird, um das vorgebohrte bzw. ausgehobene Loch 26 zu füllen. Es ist jedoch zu sehen, daß der Flansch 44 in dem Bereich mit starker Korrosion in der Nähe des Bodens liegt.
Zusätzlich nimmt die an dem Flansch 44 geschaffene Verbindung, wie im Stand der Technik bekannt ist, einen großen Betrag der Spannung aus der gesamten Kombination auf. Dies stellt daher einen Unzuverlässigkeitsfaktor in dem Sinne dar, daß ein erheblicher Teil der Spannung an einem Ort konzentriert wird. Das ist insbesondere dann zutreffend, wenn man die potentiellen Korrosionsprobleme, die durch die Verbindung geschaffen werden, mit einbezieht. Es ist weiterhin zu verstehen, daß sich häufig Feuchtigkeit im Inneren dieser hohlen Masten ansammelt und korrodiertes Material und Feuchtigkeit durch den Mast in das Gebiet um den Flansch 44 herum fallen können. Dies kommt zu der möglichen Korrosion hinzu. Korrosion ist praktisch für diese Arten von Masten ebenso ein großes Problem von innen nach außen wie von außen nach innen.
Obwohl der Mast aus Fig. 3 der teuerste ist, ist er aus den vorab beschriebenen Gründen auch der am meisten bevorzugte, weil er leicht, stark, ästhetisch ansprechend und seine Installation relativ einfach ist und zwar im Vergleich zu einer Bodenbetonfüllung (Fig. 3) oder einer ordentlich gestampften Schotterfüllung, und im Vergleich zu Installationen, wie sie in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind, die einen großen Kran erfordern, um das große Gewicht der Holz- oder insbesondere der Betonmasten zu handhaben. Zusätzlich muß der Kran, wenn das Material 28 Zement ist, um optimale Ergebnisse zu erzielen, die Masten solange halten, bis der Beton im wesentlichen abgebunden hat. Dies erfordert Zeit und Geld, um den Kran für diesen Zeitraum zu mieten, und die Arbeiter für diesen Zeitraum einzustellen, und zwar im Gegensatz zu dem Mast 40 aus Fig. 3, wo die Betonfüllung 28 abbinden kann (das Abbinden erfordert bis zu 28 Tagen) und der Mast 40 dann nachträglich installiert wird. Es ist zu verstehen, daß die Abbindezeit für Beton im allgemeinen in Bereichen von Stunden liegt. Ein Beton-LKW kann bei einem Mal nicht Stunden warten. Daher ist im allgemeinen eine LKW-Fahrt pro Mast erforderlich, was sehr teuer sein kann. Außerdem kann über eine Zeitspanne von Stunden nur ein Mast installiert werden, es sei denn, daß mehrere Krane verfügbar sind.
Die Fig. 4 und 5 zeigen detaillierter die Einzelheiten des Mastes und des gegossenen Fundaments 28 und 42 aus Fig. 3. In Fig. 4 ist zusehen, daß der Flansch 44 unter Verwendung von langen Bolzen 46, die sich tief in das Material 28 hinein erstrecken und dort eingesetzt werden, wenn der Beton geformt wird, an dem Füllmaterial 28 befestigt ist. Des weiteren stellen die Linie 48 im allgemeinen die Armierung bzw. Verstärkungsstäbe dar, die für jede einzelne Anwendung in das Material 28 eingelegt werden müssen. Weil sich die Bolzen 46 tief in das Material 28 hineinerstrecken muß ein erheblicher Teil der Spannung des ganzen Systems von dem Material 28 getragen werden, damit die Bolzen 46 nicht herausgezogen werden. Folglich muß das spezielle und besondere Design von jedem Fundament 28 für jede Anwendung (Masthöhe, Gewicht, Windbelastung etc.) genau vorausbestimmt und in das Fundament 28 eingebracht werden, damit es erfolgreich ist.
Fig. 5 zeigt Bolzen 46 und zeigt ebenso, wie der Flansch 44 einen Teil des unteren Endes des Mastes 40 in einer runden Öffnung 50 aufnimmt, die ganz durch den Flansch 44 hindurchgeht. Häufig wird eine winklige oder schräge Kante 52 an der oberen Verbindungsstelle zwischen dem Material 28 und dem Mast 40 in den Flansch 44 eingearbeitet, um eine Schweißnaht 54 zu ermöglichen. Fig. 5 zeigt, wie die Dicken des Flansches 44 und des Mastes 40 variieren, wie entscheidendes für die Schweißnaht ist, daß sie genau ausgeführt wird, und wie die verschiedenen Probleme mit der Korrosion und der Galvanisierung, wie oben beschrieben, auftreten können. Es ist zu verstehen, daß die Schweißnaht 54, um eine ausreichend starke Verbindung zu bekommen, häufig eine Dreifach- Schweißnaht sein muß, die auf unterschiedliche Schichten von Schweißungen um den Mast 40 in der Nut zurückzuführen ist, die durch die schräge Kante 52 gebildet ist. Die Kosten dafür sind erheblich und ebenso das Vertrauen in die Wirksamkeit der Schweißnähte. Es kompliziert das Galvanisieren, und zwar wegen der starken Hitze und dem zurückbleibenden Flußmittel. Es ist zu verstehen, daß die Schweißnähte ebenfalls im Inneren der Öffnung 50 am unteren Ende des Mastes 40 angeordnet werden könnten.
Fig. 5 zeigt ebenfalls, daß konventionell zunächst Muttern 53 auf die Bolzen 46 geschraubt werden. Dann wird eine Grundplatte 44 auf die Bolzen aufgesetzt und liegt auf den Muttern 53 auf. Dann befestigen Muttern 55 die Platte 44 an den Bolzen 46. Mörtel 56 wird verwendet, um zu versuchen, zwischen der Platte 44 und dem Fundament 28 abzudichten. Die Spannung an der Verbindungsstelle ist daher ersichtlich. Ferner müssen manchmal Leitungen oder Kabel 59 durch den Mörtel 56 in den Mast 40 verlaufen. Es ist verständlich, daß sich Wasser (dargestellt durch die Linie 58) ansammeln kann, oder genau um diese Verbindungsstelle herum steht, sowohl außerhalb als auch innerhalb des Mastes, egal ob vom Regen, von der Kondensation oder aus anderen Gründen. Der Mörtel, die Art und Weise der Verbindungen zwischen den Teilen und die Öffnungen stellen eine korrosionsgefährdete Umgebung genau an oder in der Nähe der Bodenhöhe dar.
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustrieren, daher, wie viele dieser Probleme des Standes der Technik überwunden werden können. Das folgende wird eine kurze Beschreibung der Elemente für die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sein. Die Diskussion darüber, wie das System der Erfindung einfaches Entwerfen, Herstellen, Installieren und Erhalten ermöglicht, wird daran anschließen.
Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Ein vorgegossener, vorgespannter Betonsockel 60 weist einen unteren Abschnitt 62 auf, der im Boden 24 verankert werden kann. Es wird allgemein bevorzugt, den Sockel 60 in einem Material 28 zu verankern, das Schüttbeton bzw. Gußbeton ist. Ein oberer Abschnitt 64 (siehe Fig. 8) des Sockels 60 ist nach innen und nach oben kegelförmig. Es ist zu verstehen, daß der kegelförmige obere Abschnitt 64 oberhalb der Bodenhöhe des Bodens 24 und vorzugsweise gewöhnlich etwa 2 Fuß oberhalb des Bodens 24 angeordnet ist. Es sollte ebenfalls zu verstehen sein, daß der obere Abschnitt 64 nicht kegelförmig sein muß, wie später diskutiert werden wird.
Die Erfindung ermöglicht es, daß ein Mast entweder aus einem Stahlabschnitt oder aus mehreren relativ kurzen, leichten und in herkömmlicher Art und Weise zu montierenden Abschnitten besteht. Bezogen auf einen Mast, der ein Feld von Leuchten für einen Sportplatz trägt, ermöglicht dies:
Die Einfachheit, einen vorgefertigten Betonsockel fest in der Erde zu verankern;
2. den Vorteil eines leichten aber starken oberen Abschnittes, der mit einem vor-ausgerichteten Feld von Körpern ausgestattet ist, die genau auf den Platz ausgerichtet sein müssen; und
3. das einfache Befestigen des Mastes an dem Sockel bei einer universellen Ausrichtung der Leuchten auf dem Platz.
Bei der Ausführungsform der Fig. 6 ist ein Mastabschnitt 66 auf den konischen oberen Abschnitt 64 (siehe Fig. 8) des Sockels 60 aufgesetzt. Der Mastabschnitt 66 selbst ist über seiner gesamten Länge konisch ausgebildet, und zwar von seinem unteren Ende 68 bis zu seinem oberen Ende 70, an dem das Leuchtenfeld 18 angebracht ist. Es ist zu verstehen, daß der Innendurchmesser des unteren Endes 68 des Mastabschnitts 66 gleich oder geringfügig größer als der obere Abschnitt 64 des Sockels 60 ist, wenn er abwärts auf den oberen Abschnitt 64 aufgesetzt wird. Je weiter jedoch der Abschnitt 66 nach unten über den oberen Abschnitt 64 des Sockels 60 gebracht wird, desto fester werden die beiden Komponenten blockiert, und zwar wegen der relativen Verjüngungen. Daher können der Sockel 60 und der Mastabschnitt 66 durch Aufbringen einer ausreichenden Kraft praktisch ohne weitere Zubehörteile miteinander verklemmt werden.
Das bedeutet, daß der Außendurchmesser des unteren Abschnitts 62 des Sockels 60 größer als der Innendurchmesser des Mastabschnitts 66 ist. Es wird nochmals darauf hingewiesen, daß die Erfindung ebenfalls auf Sockel und Mastabschnitte gerichtet ist, die nicht konisch sind.
In Fig. 6 könnte der Mastabschnitt 66 etwa 40 Fuß lang sein mit einem Innendurchmesser am unteren Ende von etwa 9,5 Zoll, und er könnte eine Verjüngung von 0,07 Zoll pro Fuß gleichmäßig um den Umfang des Mastes herum aufweisen (gemessen entlang einer Seite des Mastabschnittes 66). Der Sockel 60 weist einen ähnlichen sich 0,07 Zoll pro Fuß verjüngenden oberen Abschnitt 64 auf, der bei einer Gesamtlänge von etwa 15 Fuß ungefähr 6 Fuß lang ist. Der Außendurchmesser des unteren Abschnitts 62 des Sockels 60 beträgt ebenfalls etwa 9,5 Zoll.
Fig. 7 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung. Anstatt von nur einem Mastabschnitt 66 ist ein unterer Mastabschnitt 72 auf den Sockel 74 aufgesetzt, und ein oberer Mastabschnitt 76 mit der gleichen Verjüngung vom oberen zum unteren Ende wie Abschnitt 72 ist auf das obere Ende des unteren Mastabschnitts 72 aufgesetzt. Er kann in der gleichen Art und Weise wie vorab beschrieben fixiert werden. Es ist daher ersichtlich, daß eine Vielzahl von Mastabschnitten zu dem Sockel 60 hinzugefügt werden kann, um die erforderliche Länge für ein Bauelement zu erreichen. Es ist zu verstehen, daß die Breite und Länge des Sockels 60 für jede Mastanordnung bezüglich der Gesamthöhe, des Gewichts und der Lastaufnahmefähigkeit ausgelegt werden. Im allgemeinen wird die Breite und Höhe des Sockels 74, wegen des erhöhten Gewichts, unter sonst gleichen Bedingungen größer sein als die des Sockels 60.
In Fig. 7 ist der Sockel 74 etwa 20 Fuß lang, mit einem Durchmesser des unteren Abschnitts von etwa 13,5 Zoll. Der Mastabschnitt 72 ist 40 Fuß lang, hat einen unteren Durchmesser von etwa 13,5 Zoll und ist etwa 6 Fuß abwärts auf den Sockel 74 aufgesetzt, aber nicht niedriger als etwa 2 Fuß oberhalb des Bodens. Daher erstrecken sich etwa 12 Fuß des Sockels 74 unterhalb des Bodens. Der Mastabschnitt 76 ist etwa 30 Fuß lang und hat am unteren Ende einen Durchmesser, der so ausgelegt ist, daß es möglich ist, ihn etwa 2 Fuß über das obere Ende des Mastabschnitts 74 zu schieben. Für die Höhe und die Belastung wird ein geeigneter Gauge-Stahl ausgewählt, und die Stärke des Sockels 74 wird für diese Parameter berechnet. Im allgemeinen müssen die meisten Masten so ausgelegt werden, daß sie Wind mit 80 Meilen pro Stunde und mit einem Windstoßfaktor von 1,3 widerstehen, was die Berücksichtigung der am oberen Ende angebrachten Körper einschließt.
Fig. 8 stellt ein Verfahren dar, mit dem der Mastabschnitt 66 aus Fig. 6 auf den Sockel 60 aufgesetzt werden kann. Ein Kran oder ein verlängerbarer Arm 78, der den Mastabschnitt 66 greift, kann ihn über den Sockel 60 manövrieren und ihn dann nach unten in Position schieben oder setzen. Es ist zu verstehen, daß der Mast 66 in der bevorzugten Ausführungsform zunächst leicht auf den Sockel 60 aufgesetzt wird. Weil im allgemeinen das Leuchtenfeld 18 montiert worden ist, kann es nötig sein, den Mastabschnitt 66 drehend zu positionieren, so daß das Feld 18 in die korrekte Richtung zeigt. Einer der Hauptvorteile der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Mastabschnitt 66, sogar nach seiner vorläufigen Installation, praktisch um 360º um den Sockel 60 herum verstellt werden kann.
Fig. 9 zeigt eine vergrößerte Form einer bevorzugten Ausführungsform des Sockels 80 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie zu sehen ist, kann der untere Abschnitt 82 eine im wesentlichen zylindrische Form aufweisen. Der obere Abschnitt 84 ist im wesentlichen kegelstumpfartig und weist eine nicht sehr ausgeprägte Verjüngung auf. Der Sockel 80 ist durch eine Bohrung 86 ausgehöhlt, die sich durch ihn erstreckt. Der Sockel 80 könnte jedoch auch massiv sein. Es wird besonders darauf hingewiesen, daß am oberen Ende des oberen Abschnitts 84 eine Abschrägung 88 angeordnet ist, so daß irgendwelche Feuchtigkeit an der Abschrägung 88 vorbei die Bohrung 86 herunter weg von dem Mast laufen wird, der auf den Sockel 80 aufgesetzt werden wird. Des weiteren stehen Öffnungen 90 mit der Bohrung 86 in Verbindung, um einen Zugang für Kabel, Drähte und ähnliches in das Innere des Sockels 80 und durch das obere offene Ende des Sockels 80 in das Innere eines jeden Mastabschnitts zu schaffen. Fig. 10 ist eine noch weiter vergrößerte Teilansicht des Sockels 80 und zeigt einen Mastabschnitt 92, der zumindest teilweise auf den oberen Abschnitt 84 des Sockels 80 aufgesetzt ist. Ein Weg, um den Mastabschnitt 92 weiter an dem oberen Abschnitt 84 dec Sockels 80 nach unten zu ziehen und den Mast und den Sockel fester zusammenzuklemmen, besteht darin, Ratschenspannschlösser 94 zu verwenden, um eine Kraft auszuüben, um den Abschnitt 92 abwärts zu ziehen. Eine Stange 96 kann durch eine Bohrung quer durch den Sockel 80 gesteckt werden. Eine Mutter 98 kann an eine Seite oder an mehrere Seiten des Mastabschnitts 92 geschweißt werden, und ein Bolzen 100 kann in die Mutter 98 geschraubt werden. Die Enden 102 und 104 des Spannschlosses 94 können jeweils an der Stange 96 und dem Bolzen 100 befestigt werden. Durch ein Betätigung des Griffes 106 kann das Spannschloß 94 eine Abwärtsbewegung der Enden 102 bewirken, um eine Zugkraft zu liefern und somit den Abschnitt 92 auf dem Sockel 80 zu blockieren.
Es ist zu verstehen, daß eine Vielzahl von Spannschlössern 94 (und Muttern 98 und Stangen 104) um den Umfang verwendet werden kann, oder daß eines an unterschiedlichen Positionen angebracht werden kann. Z.B. könnte diese Prozedur an entgegengesetzten Seiten des Mastabschnitts 92 angewendet werden. Es ist des weiteren zu verstehen, daß die etwas elastische Natur des Stahls des Mastes 92 in der bevorzugten Ausführungsform eine geringfügige Ausdehnung zuläßt, welche zu den elastischen Kräften und dem Reibungseingriff des Mastes 92 auf dem Sockel beiträgt. Daher wird für eine feste Verbindung kein weiteres Zubehör benötigt.
Fig. 11 zeigt jedoch ein alternatives Verfahren zum Blockieren des Mastabschnitts 92 auf dem Sockel 80. Statt des Erfordernisses, eine Kraft zu verwenden, um die beiden Elemente zusammenzuziehen, kann ein Material 108 entweder auf den oberen Abschnitt 84 des Sockels 80 oder das innere des unteren Endes des Mastabschnitts 92, oder auf beide auftragen werden. Das Material 108 kann ein Kleber sein, der zunächst das anfängliche Aufsetzen des Mastabschnitts 92 auf dem Sockel 80 erlaubt, um ein Widerlager zu schaffen, und dann die beiden Elemente fixiert. Der große Oberflächenbereich zwischen dem Mastabschnitt und dem Sockel erlaubt vielleicht nicht ganz so gut, daß Kleber verwendet wird, um seinen Zweck zu erreichen, und zwar im Vergleich mit einer Verbindung mit kleineren, aneinander anliegenden Flächen. Es ist zu verstehen, daß eine derartige Anordnung signifikante Lücken, Taschen oder Kammern in der Verbindung reduziert oder beseitigt. Zusätzlich könnte die Verwendung des Masts 108 Lücken, Räume oder was auch immer vollständig füllen und praktisch Orte für Wasser oder Luft, welche die Korrosion fördern beseitigen. Die Fähigkeit des halbfesten oder anfänglich flüssigen Materials, das es gerichtet wird, um alle Räume zu füllen, ermöglicht diesen Vorteil.
Es ist weiterhin zu verstehen, daß das Material 108 weitere vorteilhafte Eigenschaften haben könnte. Z.B. könnte es Schmiereigenschaften aufweisen, um das Zusammenfügen und die 360º-Drehung des Mastabschnittes 92 zu erleichtern. Es könnte ebenfalls Dichteigenschaften aufweisen, um Feuchtigkeit und Korrosion besser zu widerstehen. Alternativ könnte das Material 108 irgendeine der oben genannten Eigenschaften aufweisen und vorteilhaft bei der Erfindung verwendet werden. Es wird jedoch bevorzugt, daß es zumindest Klebeeigenschaften aufweist. In der bevorzugten Ausführungsform könnte ein Epoxymaterial, wie es im Stand der Technik bekannt ist, verwendet werden, das sowohl an Stahl als auch an Beton haftet. Alternativ könnte Silastik (Silikon) oder Urethan verwendet werden. Im allgemeinen wird das Material 108 in einem 5 bis 30 mm dicken Überzug aufgebracht, und gewöhnlich mehr entlang den Linien eines 10 mm dicken Überzugs.
Dies beseitigt die Notwendigkeit, die beiden Elemente zusammenzuziehen, wie es unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben ist, was bei vielen Anwendungen bis zu 2000 Pfund Druck auf jede Seite und bis zu 6 bis 8 Zoll weitere Bewegung zwischen den Elementen erfordert, um einen festen Zusammenschluß zu bekommen.
Es ist ebenfalls zu verstehen, daß, um weitere Möglichkeiten der Korrosion zu verhindern, Dichtungen oder Dichtmittel verwendet werden können, um beliebige Räume in dem Sockel 80 oder zwischen dem Mast und dem Sockel vollständig abzudichten oder zu füllen.
Es ist daher ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung ein konisches Ende des Sockels und die konischen Mastabschnitte verwendet, um ein einfaches und wirtschaftliches Herstellen einer Mastanordnung zu ermöglichen. Um das Verständnis zu fördern, wie die Erfindung in einer komplizierten und anstrengenden Art und Weise eine solche Kombination liefert, wird eine kurze Diskussion von vielen der Faktoren dargelegt, welche den Entwurf bzw. das Herstellen dieser Kombination betreffen.
Bezüglich des Mastabschnitts 92 müssen die folgenden Arten (in keinster Weise eine erschöpfende Liste) von Elementen berücksichtigt werden:
1. Konizität.
2. Gestalt und Durchmesser des Mastes.
3. Anzahl der Abschnitte.
4. Anzahl der Verbindungen.
5. Verhältnis Gewicht zu Stärke.
6. Windbelastung.
7. Art des Stahls/Gauge des Stahls/Wanddicke.
8. Spannung durch den Mast.
9. Korrosionsbeständigkeit.
10. Galvanisierung innen und außen.
11. Fähigkeit zur Drehausrichtung.
12. Transportmöglichkeit (Länge, Durchmesser, Gewicht).
13. Elektrische oder andere innere Anschlüsse oder Teile.
14. Länge der Schiebepassung.
15. Die Größe und Verfügbarkeit eines Krans oder anderer Hebeeinrichtungen.
16. Materialkosten.
17. Industriestandard.
18. Art des aufzuhängenden Bauelements.
19. Variablen des Installationsortes.
Es ist zu verstehen, daß eine ähnliche Vielzahl von Faktoren für den Sockel 80 (des weiteren umfassend Eigenschaften, die einzigartig für Beton und dessen Verwendung als Trägersockel im Boden sind) und die Verbundkombination des Sockels 80 und des Mastes 92 analysiert werden muß, was von den Durchschnittsfachleuten bestätigt werden kann.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Verjüngung des Mastabschnitts 92 eine Reduktion von 11,9 mm pro Meter (0,14 Zoll Reduktion im Durchmesser für jeden Fuß aufwärts, oder mit anderen Worten, ein geringer Winkelgrad Fraktion in Grad Verjüngung nach innen). Ein möglicher Bereich der Verjüngung ist von 10,2 mm pro Meter bis 13,6 mm pro Meter plus oder minus 0,5 mm (12 bis 16 plus oder minus 0,02 Zoll Verjüngung pro Fuß Länge). Dies ist das Äquivalent der vorab erwähnten 6 mm pro Meter (0,07 Zoll pro Fuß) Verjüngung.
Die Verjüngung ermöglicht, daß Spannungen, die der Mastabschnitt erfährt, über 100 % des Mastes verteilt werden und sich nicht notwendigerweise in irgendeinem bestimmten Bereich konzentrieren.
Während die Gestalt der bevorzugten Ausführungsform des Mastes im Querschnitt rund ist, sind andere Gestalten möglich, wo die Masten nicht zur genauen Ausrichtung der Körper gedreht werden müssen, nachdem der Sockel eingesetzt wurde (siehe Figuren 24A bis 24D). Die Basis 80 weist eine ähnliche oder exakt identische Verjüngung wie der Mast 92 auf. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Sockel hohl, um das Gewicht zu reduzieren, und um zu ermöglichen, daß Drähte etc. vom Boden in den Mast geführt werden, und der Sockel wird noch leichter gemacht, in dem vorgespannter Beton (höhere Festigkeit pro Pfund) verwendet wird. Anstatt von Verstärkungsstäben wird gewundener Draht verwendet. Der gewundene Draht weist eine Zugfestigkeit von zwischen 17500 und 19250 Kilopond/cm² (250 und 275000 PSI) auf. Der Betonsockel 80 wird dann zentrifugal gegossen, um eine äußere Schicht mit hoher Dichte zu schaffen, die extrem fest und widerstandsfähiger gegenüber dem Eindringen von Feuchtigkeit ist.
Die Notwendigkeit, daß die konische Verbindung zwischen dem Sockel 80 und dem Mast 92 genau ist, ist wesentlich. Der Sockel 90 wird daher in eine Stahlform gegossen und 20 Minuten geschleudert. Er wird dann für einen Tag in Dampf ausgehärtet. Danach bindet er für eine erhebliche Zeitspanne ab, bis er seine volle Festigkeit erreicht.
Durch die Verwendung dieses Betons hoher Festigkeit wird das Gewicht reduziert, aber die Festigkeit beibehalten.
Es ist zu verstehen, daß der Sockel 80 für unterschiedliche Bodenbedingungen länger ausgebildet werden kann und für unterschiedliche Höhen und Spannungsbedingungen für die Masten länger und breiter ausgebildet werden kann. Gewöhnlich hat der obere Abschnitt 84 des Sockels 80 in der bevorzugten Ausführungsform etwa 7 bis 8 Fuß in der Länge. Wegen der langen Überlappung für die Schiebepaßverbindung (im allgemeinen 7 bis 8 Fuß für 7 bis 8 Fuß des oberen Abschnitts 84) umfaßt diese eine relativ niedrige Verbindungsspannung, weil sie einen erheblichen Oberflächenbereichskontakt und eine erhebliche Überlappungslänge zwischen den Elementen umfaßt. Da sind keine Schweißnähte, Bolzen oder andere Zubehörteile in diesem Verbindungsbereich (welche die Verbindung schwächen können oder fokussierte Spannungspunkte aufweisen). Des weiteren liegt er oberhalb des primären Korrosionsbereichs, indem er 2 oder mehr Fuß oberhalb des Bodens bleibt. Des weiteren ist die Dicke des Mastabschnitts 92 über seine gesamte Länge konstant und daher ist es einfacher, den Stahl zuverlässig zu galvanisieren.
Es ist daher entscheidend, zu verstehen, daß beim Planen und Herstellen der Komponenten für die Erfindung eine Vielzahl unterschiedlicher Planungsüberlegungen in Betracht kommen. Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ist jedoch der, daß sie während der Planung analysiert und betrachtet werden und dann vorgefertigt werden können, um zu ermöglichen, daß eine gesamte Einheit (Mastabschnitt(e) und Sockel) zusammen (zusammen mit Körpern und Feldern) versandt werden kann. Eine Qualtitätskontrolle aller Elemente kann einfacher durchgeführt werden.
Die Probleme mit dem Versand bei den Vorrichtungen des Standes der Technik sind vorab diskutiert worden. Bei diesen bevorzugten Ausführungsformen ist ersichtlich, daß das geringere Gewicht der vorgespannten Betonsockel 80, das geringere Gewicht des hohlen Mastabschnitts 90 und beliebiger zusätzlicher Abschnitte sowie die Möglichkeit, den Mast (gegebenenfalls) zu unterteilen, eine größere Flexibilität und einen wirtschaftlicheren Versand ermöglichen.
Die weiteren Vorteile der Erfindung können bezüglich der Installation vor Ort gesehen werden.
Es ist zu verstehen, daß ein Weg zum Montieren und Installieren eines Mastsystems gemäß der vorliegenden Erfindung sein würde, den Sockel 80 und beliebige Mastabschnitte 92 horizontal auf dem Boden oder sonstwie vorzumontieren, und dann einen Kran oder eine ähnliche Einrichtung zu benutzen, um die Kombination hochzuziehen bzw. aufzurichten und in das ausgehobene Loch einzusetzen. Dann könnten Erde, Gestein oder Beton um den Sockel 80 geschüttet bzw. gegossen werden, um die Kombination zu fixieren. Ein solches Verfahren ist schematisch in den Fig. 22 und 23 dargestellt. Es ist zu verstehen, daß verschiedene Nachteile dieser Methode vorab diskutiert worden sind. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist jedoch, daß der Hauptteil des Gewichts der Kombination in dem Sockel 80 ist. Daher würde ein Kran oder eine andere Vorrichtung in der Lage sein, die Vorrichtung an einem unteren Punkt (d.h. zum Schwerpunkt der Vorrichtung hin) zu greifen. Unter einem praktischen Gesichtspunkt ermöglicht dies, einen kleineren Kran oder eine kleinere andere Maschine zu benutzen, was die Kosten signifikant reduziert, wenn der Kran gemietet oder sonstwie geleast wird.
Zweitens kann die Flexibilität der Erfindung darin gesehen werden, daß der Sockel 80 zunächst im Boden verankert und dann lotrecht gemacht werden kann, und die Mastabschnitte dann in irgendeiner gewünschten Art und Weise aufgesetzt und fixiert werden können. Vorzugsweise würde dies geschehen, indem der Sockel 80 in Beton eingesetzt wird, um das unzuverlässige Auffüllen von Gestein oder Erde zu vermeiden. Im allgemeinen würden die Mastabschnitte vormontiert und dann würde die gesamte Anordnung auf den Sockel 80 aufgesetzt. Das liefert eine zuverlässige, feste Installation und Ausrichtung.
Es ist eine Anzahl vorteilhafter Methoden entwickelt worden, um diese Art der Installation zu erleichtern. Zunächst kann der Sockel 80, wie in Fig. 12 gezeigt ist, durch im Stand der Technik bekannte Mittel in ein ausgehobenes bzw. vorgebohrtes Loch 26 eingesetzt werden, so daß er auf dem Boden des Loches aufliegt. Eine Ausrichteinrichtung 110, die eine längliche gerade Latte 112 (in diesem Fall 4 Fuß lang) mit einem sich quer dazu erstreckenden Fuß 114 umfaßt, kann in der in Fig. 12 gezeigten Stellung genutzt werden, um den Sockel 80 auszurichten oder einzuloten. Der Fuß 114 würde eine Querlänge (ungefähr 6,35 mm (1/4 Zoll) für eine 1,22 m (4 Fuß) lange Latte und eine 11,9 mm pro Meter Verjüngung (14 Zoll Verjüngung pro Durchmesser für jeden Fuß)) aufweisen, so daß, wenn man die Verjüngung des oberen Abschnitts 84 des Sockels 80 kennt, die Latte 112, wenn sie in der in Fig. 12 gezeigten Stellung gegen die Verjüngung plaziert ist, anzeigen wird, daß der Sockel 80 nur dann vertikal entlang seiner Längsachse ist, wenn die Latte 112 vertikal ist. Mit anderen Worten, die Tangente des Winkels 116, der zwischen der Latte 112 und der konischen Seite des oberen Abschnitts 84 gebildet ist, würde gleich der Länge des Fußes 114 dividiert durch Länge der Latte 112 sein. Die Ausrichteinrichtung 110 kann um den Umfang des oberen Abschnitts 84 bewegt werden, um seine lotrechte Stellung in allen Richtungen sicherzustellen. Dieses Ausrichtverfahren kann stattfinden, wenn Beton oder eine andere Füllung in das Loch 26 eingebracht ist und abbindet. Dann ist die Vertikalität von beliebigen Mastabschnitten 92, die auf den Sockel 80 aufgesetzt werden, gewährleistet. Es ist ebenfalls zu verstehen, daß die Latte 112 bei anderen Installationsverfahren verwendet werden könnte.
Fig. 13 zeigt ein alternatives Verfahren, um den Sockel 80 (insbesondere dann, wenn der Sockel 80 nicht auf den Boden des Loches 26 aufgesetzt wird oder aufgesetzt werden kann) auszurichten oder lotrecht zu machen. Es ist zu verstehen, daß die Anwendung eines Schlamms bevorzugt wird, um den Sockel 80 während des Einfüllens des Betons lotrecht zu halten. Eine Stange 120, die durch eine seitliche Bohrung 122, die im allgemeinen senkrecht zu der Längsachse durch den Sockel 80 ist, eingesteckt ist, könnte verwendet werden, um in zwei V-Trägern 124 von Stützvorrichtungen 126 auf entgegengesetzten Seiten des Sockels 80 aufzuliegen. In einer pendelähnlichen Art könnte der Sockel 80 um die Stange 120 (das untere Ende des Sockels würde den Boden des ausgehobenen Loches 26 nicht berühren) schwingen, um seine lotrechte Position in dieser Ebene (eine vertikale Ebene durch die Längsachse des Sockels 80, die sich im allgemeinen senkrecht zu einer vertikalen Ebene durch die Stange 120 erstreckt) zu finden. Dies ermöglicht es, den Sockel 80 in Löcher zu setzen, die tiefer als der Sockel 80 sind, oder in Löcher mit einem weichen Boden, der den Sockel 80 nicht tragen würde. Die Stützvorrichtungen 126 könnten dann mit einer herkömmlichen Wasserwaage auf der Stange 120 oder bezüglich des Sockels 80 eingestellt und verwendet werden, um sicherzustellen, daß der Sockel 80 in der Ebene durch die Achse der Stange 120 parallel zu der Seite bei Fig. 13 ausgerichtet ist. Alternativ könnte eine Seite der Stange 120 in einer gewissen Höhe blokkiert werden und dann könnte die Hebevorrichtung 126 verwendet werden, um die andere Seite auszurichten. Des weiteren könnte ein Armierungskäfig zu dem Sockel 80 hinzugefügt werden, der sich zum Boden des Loches 26 hin erstreckt, oder es könnte mehr Beton hinzugefügt werden, um das Loch 26 unter dem Sockel 80 aufzufüllen.
Fig. 15 zeigt ausführlicher die Hebevorrichtung 126. V-Träger 124 sind drehbar an der Gewindestange 128 angebracht. Eine Mutter 130 ist fest an den Träger 124 und der Gewindestange 128 angebracht, die schraubbar in einer Mutter 132 angebracht ist, die fest an einer Basis 134 angebracht ist. Durch Drehen der Mutter 132 dreht sich die Gewindestange 128 und bewegt sich in der Basis 134 nach oben und nach unten.
Fig. 16 zeigt eine alternative Hebevorrichtung, die bei der Ausführungsform der Fig. 13 verwendet werden könnte. Die Stange 120 könnte eine Öffnung 136 haben, die sich dadurch erstreckt. Anstatt der V-Träger 124 könnte sich die Gewindestange 128 einfach durch die Öffnung 136 erstrecken. Dieses Mal würde die Stange 120 durch Drehen der Mutter 130 erhöht oder abgesenkt.
Fig. 14 zeigt eine alternative Ausführungsform zu Fig. 13. Um zu verhindern, daß sich der Sockel 80 in irgendeiner Richtung in dem ausgehobenen Loch 26 bewegt, könnte eine zusätzliche Stange 138 durch eine geeignete Querbohrung 140 (in der Nähe aber beabstandet von der Bohrung 122) durch den Sockel 80, aber in senkrechter Richtung zu der Stange 120, gesteckt werden. Wie in Fig. 14 gezeigt ist, würden zusätzliche Hebevorrichtungen 126 die Stange 138 halten. Alle Hebevorrichtungen 126 könnten eingestellt werden, um den Sockel 80 auszurichten oder lotrecht zu machen. Durch die Verwendung der beiden Stangen würde der Sockel 80 jedoch in Position gehalten. Daher könnte der Sockel 80 beim Einfüllen von Beton oder einem anderen Material in das Loch 26 nicht einfach aus der Ausrichtung bewegt werden.
Die Fig. 17 und 18 zeigen weitere Verfahren zum Installieren des Sockels 80 in das Loch 26 in einer lotrechten Art und Weise. In Fig. 17 würde eine Öffnung 142 von dem Äußeren des Sockels 80 in die Bohrung 86 ermöglichen, einen Riemen 144, der mit einem Kran oder einer anderen Maschine verbunden ist, einzustecken und aus der Öffnung 142 herauszuziehen. Ein Sperrstift 146 könnte durch eine Schlaufe 148 am Ende des Riemens 144 geschoben werden, um den Riemen 144 in der in Fig. 17 gezeigten Position zu halten. Durch das Aufhängen des Sockels 80 in der in Fig. 17 gezeigten Art und Weise würde dieser im wesentlichen seine lotrechte Position finden, wenn er in das Loch 26 abgesenkt wird.
In Fig. 18 ist eine Stange 150 quer durch den Sockel 80 gesteckt. Dies würde es einer Hebegabel 152 ermöglichen, den Sockel 80 hochzuheben und wiederum würde das irgendwie wie ein Pendel wirken, und zwar zumindest in einer Ebene, um seine im wesentlichen senkrechte Position zu finden. Die Hebegabel kann manövriert werden, um den Sockel 80 beim Auffüllen mit Beton lotrecht zu halten. Sobald der Beton bis zum oberen Rand des Loches 26 eingegossen ist, kann die Hebegabel entfernt werden, weil der Beton das Gewicht des Sockels 80 tragen wird und ihn senkrecht halten wird.
Die Fig. 19 bis 21 zeigen zwei weitere, komplizierte Verfahren zum Lotrechthalten des Sockels 80 in dem Loch 26. In Fig. 19 ist eine lange Stange 154 so durch eine übergroße Bohrung 156 gesteckt, daß da etwas Spiel vorhanden ist, wenn der Sockel 80 in einer vertikalen Ebene durch die Stange 154 geneigt wird. Eine kurze Stange 158 ist in eine Bohrung 160 senkrecht zu der Bohrung 156, aber teilweise die Bohrung 156 schneidend, gesteckt. Wie in Fig. 20 zu sehen ist, würde die Stange 158 auf der Stange 154 aufliegen. Der Auflagepunkt 162 zwischen den Stangen 158 und 154 würde eine kleine Schnittstelle von zwei runden Oberflächen sein. Folglich wäre der Sockel 80 in der Lage, sich infolge der Schwerkraft in praktisch jede Richtung zu neigen. Der Auflagepunkt 162 wirkt irgendwie wie der Balancierpunkt einer Messerschneide und ermöglicht, daß sich der Sockel 80 automatisch selbst senkrecht ausrichtet, und zwar in dem Ausmaß, in dem er sich in dem Aufbau frei neigen kann. Die Hebevorrichtungen 126 können verwendet werden, um den Sockel 80 grob senkrecht auszurichten. Ein flüssiges Schlammgemisch aus Beton kann eingegossen werden, um dem Sockel 80 zu ermöglichen, senkrecht zu bleiben.
Fig. 21 zeigt eine Modifikation dieses selbst senkrecht ausrichtenden Aufbaus. Um die zwei Querbohrungen durch den Sockel 80 zu vermeiden, verwendet Fig. 21 eine große Bohrung 164, in der eine Hülse 168 angeordnet ist. Ein abgerundetes erhöhtes Element erstreckt sich vom inneren Zentrum der Hülse 168. Die Stange 154 und die Hebevorrichtungen 126 können dann wie gezeigt angeordnet werden, so daß sich die Stange 154 durch die Hülse 168 erstreckt. Der Auflagepunkt 172 zwischen dem Element 170 und der Stange 154 wirkt wieder wie der Balancierpunkt einer Messerschneide, um dem Sockel 80 zu ermöglichen, sich selbst senkrecht auszurichten.
Nach der Installation durch eine der oben genannten Methoden präsentiert die Erfindung in ihrer montierten Form einen Mast mit einer genauen und zuverlässigen Verankerung in dem Boden, mit ausreichend Festigkeit sowohl in dem Sockel als auch in den Mastabschnitten und einen Mast, der gegenüber Korrosion in dem Sockel und in den Mastabschnitten wiederstandsfähig ist. Sie liefert den bevorzugten sich nach oben erstreckenden Stahlmast ohne die Nachteile herkömmlicher Stahlmasten. Die Erfindung liefert daher einen langlebigen dauerhaften Mast, was sich auf die Kosten von solche Masten gegenüber ihrer Lebensdauer auswirkt.
Es wird daher gewürdigt werden, daß die vorliegende Erfindung viele Formen und Ausführungsformen annehmen kann. Die Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen definiert, und es ist nicht beabsichtigt, daß die hier aufgeführte Ausführungsform der Erfindung den Schutzumfang davon begrenzen soll.
Ein elementares Beispiel einer alternativen Ausführungsform gemäß der Erfindung ist in Fig. 25 zusehen. Die Ausführungsform 180 besteht aus einem Sockel 182 und einem Mastabschnitt 188, die ähnlich zu den vorab beschriebenen sind. Der Sockel 182 weist jedoch einen geraden (nicht konischen) oberen Abschnitt 184 auf. Ein Anschlagelement 186 erstreckt sich seitlich von dem Sockel 182. Der Mastabschnitt 188 ist ebenfalls ein röhrenförmiger Mast mit geraden (nicht konischen) Seiten. Er kann auf den oberen Abschnitt 184 des Sockels 182 aufgeschoben werden, bis er gegen das Anschlagelement 186 in Anschlag kommt. Sowohl auf das Äußere des Sockels 182 als auch auf das Innere des Mastes 188 kann Epoxid aufgebracht werden, um die Verbindung der beiden zu fördern. Ein Dichtmittel kann ebenfalls verwendet werden. Es ist zu sehen, daß der Mast 188 wiederum oberhalb des Bodens gehalten ist. Diese Ausführungsform kann insbesondere für viereckige oder mehrseitige Masten verwendet werden, bei denen es nicht erforderlich oder gewünscht ist, daß sie konisch sind.
Es ist ebenfalls zu verstehen, daß die Mastabschnitte bevorzugt aus Stahl gebildet sind, aber andere Materialien sind möglich, z.B. Aluminium.
Wie unter Bezugnahme auf die Ausbildung gemäß des Standes der Technik in Fig. 5 zu sehen ist, beseitigt die hier beanspruchte Erfindung vollständig all die Probleme, die mit potentieller Korrosion, Spannung und sogar Vandalismus der Muttern, Bolzen, Verbindungen und der Gesamtanordnung der Ausführung nach dem Stand der Technik verbunden ist, obwohl bei der Ausbildung des Standes der Technik der Fig. 5 sogar Beton im Boden verwendet wird, versucht wird, das Metall zu galvanisieren, und versucht wird, Mörtel oder ein anderes Dichtmittel um die Verbindungsstelle Sockel/Mast herum anzuordnen.

Claims

1. System zur festen Hochstellung eines oder mehrerer Bauelemente (18) an einem Ort, mit:

einer Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) zum Plazieren in dem Boden (24) an dem Ort an einer gewünschten vorbestimmten Stelle in einem vorher ausgehobenen bzw. vorgebohrten Loch (26), das wesentlich breiter als die Breite der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) ist, wobei das Loch (26) Schüttbeton (28) aufnimmt, der mindestens zum Teil abbinden kann, während die Sockelvorrichtung (60 bzw. 80) lotrecht gehalten wird; wobei die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) einen oberen Abschnitt (64 bzw. 84) mit einer Seitenwandung aufweist, deren Außenfläche sich über dem Boden (24) erstreckt, wenn die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) im Boden angebracht ist;

einem oder mehreren Mastabschnitten (66) zur Errichtung auf dem oberen Ende der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) und zur Hochstellung des hochgestellten Bauelements (18) auf eine gewünschte Höhe, wobei jeder Mastabschnitt (66) hohl ausgebildet ist und ein oberes (70) und ein unteres (68) Ende aufweist, wobei jedes obere Ende (70) eine Seitenwandung mit einer Außenfläche und jedes untere Ende eine Seitenwandung mit einer einen Aufnahmekanal bildenden Innenfläche aufweist und wobei jedes untere Ende (68) auf die Seitenwandungsaußenfläche des oberen Abschnittes (64 bzw. 84) der Sockeleinrichtung oder auf die Seitenwandungsaußenfläche des oberen Endes (70) eines Mastabschnittes (66) zur Bildung einer Aufsteckverbindung aufsteckbar ist;

Mitteln zur Verriegelung jedes Mastabschnittes (66) in seiner Stellung; wobei

die Verriegelungsmittel ein Material (108) umfassen, das jeweils auf mindestens einen Teil der Außenwandung des oberen Abschnittes (64 bzw. 84) der Sockeleinrichtung und auf das obere und untere Ende (70, 68) des Mastabschnittes (66) für eine Aufsteckverbindung aufgebracht ist, wobei das Material (108) mindestens eine der aus Haft-, Schmier- und Abdichteigenschaft ausgewählten Eigenschaften aufweist, so daß benachbarte, im wesentlichen senkrechte Teile der Seitenwände der Aufsteckverbindung in Anlage gebracht werden können, bedarfsweise gedreht werden und dann sicher in ihrer Stellung verriegelt werden können; und

Mitteln (78) zum Aufstellen der verriegelten Mastabschnitte (66) mit dem Bauelement (18).

2. Verfahren zum festen und genauen Aufhängen eines Bauelements (18) an einem vertikalen Mast (66) in einer hochgestellten Position über dem Boden (24), das die folgenden Schritte umfaßt:

Vorbauen einer Sockeleinrichtung (60 bzw. 80), deren Breite, Längsachse, Größe, Festigkeit und Material auf die Hochstellhöhe, die Größe und das Gewicht des Bauwerkes (18) abgestimmt sind, einschließlich Herstellen einer Bohrung (142) durch die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) hindurch und zwar quer zur Längsachse;

Bilden eines oberen Abschnittes (64 bzw. 84) in der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80), wobei der obere Abschnitt (64 bzw. 84) eine umlaufende Seitenwandung zur Aufnahme eines aufsteckbaren Mastabschnittes (66) aufweist;

Bringen der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) zu einem vorgebohrten Loch (26) im Boden (24), das breiter als die Breite der Sockeleinrichtung ist, indem ein Tragriemen (144) durch die Bohrung in der Sockeleinrichtung befestigt wird und ein Hebewerk die Sockeleinrichtung hebt und in dem ausgehobenen Loch (26) plaziert;

Positionieren des oberen Abschnittes (64 bzw. 84) oberhalb des Bodens (24), wenn die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) im Boden (24) angebracht wird;

Einstellen der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80), derart, daß sie wesentlich lotrecht steht;

Füllen des vorher ausgehobenen Loches (26) mit Beton (28), wobei gleichzeitig die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) im wesentlichen lotrecht gehalten wird, um die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) im Loch (26) zu befestigen;

Vorbauen eines Mastabschnittes (66) durch Bilden einer Bohrung in dessen unterem Teil (68), die auf die Seitenwandung mindestens eines Teils des oberen Abschnittes (64 bzw. 84) der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) kupplungsartig aufsteckbar ist; und

Aufstecken des unteren Teils (68) des Mastabschnittes (66) auf die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) nach mindestens einem wesentlichen Abbinden des Betons (28) im Loch (26), so daß der untere Abschnitt (68) des Mastabschnittes (66) über dem Boden (24), jedoch im wesentlichen in dessen Nähe und im wesentlichen lotrecht steht.

3. Verfahren zum festen und genauen Aufhängen eines Bauelements (18) an einem vertikalen Mast (66) in einer hochgestellten Position über dem Boden, das folgende Schritte umfaßt:

Vorbauen einer Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) deren Breite, Längsachse, Größe Festigkeit und Material auf die Hochstellhöhe, die Größe und das Gewicht des Bauelements (18) abgestimmt sind;

Bilden eines oberen Abschnittes (64 bzw. 84) in einer Sockeleinrichtung (60 bzw. 80), wobei der obere Abschnitt (64 bzw. 84) eine umlaufende Seitenwandung zur Aufnahme eines aufsteckbaren Mastabschnittes (66) aufweist;

Bilden einer Bohrung (122) seitlich durch die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) hindurch, und zwar im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80);

Einschieben einer länglichen Stange (150) durch die Bohrung (122), wobei die Stange (150) gegenüberliegende Enden aufweist, die beiderseits der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) herausragen;

Ergreifen jedes Endes der Stange (150) mit einer Hebeeinrichtung (152);

Bringen der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) zu einem vorher ausgehobenen Loch (26) im Boden (24), das breiter als die Breite der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) ist, indem die Stange (150) mit dem Hebewerk (152) angehoben wird, und Plazieren der Sockeleinrichtung in dem ausgehobenen Loch (236),

Positionieren des oberen Abschnittes (64 bzw. 84) oberhalb des Bodens, wenn die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) im Boden (24) angebracht wird;

Einstellen der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80), derart, daß sie im wesentlichen lotrecht steht;

Füllen des vorher ausgehobenen Loches (26) mit Beton (28) wobei gleichzeitig die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) im wesentlichen lotrecht gehalten wird, um die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) im Loch (26) zu befestigen;

Aufstecken des unteren Teils (68) des Mastabschnittes (66) auf die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) nach mindestens einem wesentlichen Abbinden des Betons (28) im Loch, so daß der untere Abschnitt (68) des Mastabschnittes (66) über dem Boden (24), jedoch im wesentlichen in dessen Nähe und im wesentlichen lotrecht steht.

4. Verfahren zum festen Aufhängen einer Mehrzahl von vorausgerichteten Beleuchtungskörpern (18), die auf Querträgereinrichtungen (20) in einer im wesentlichen hochgestellten Position angebracht sind, um die Beleuchtungskörper (18) gleichzeitig hochzustellen und genau zu positionieren, das die folgenden Schritte umfaßt:

Herstellen einer fertigen Betonsockeleinrichtung (60 bzw. 80) und einer rohrförmigen Stahlmasteinrichtung (66), die aufgrund zweckmäßiger Größen zur Aufhängung der Querträgereinrichtungen (20) und der Beleuchtungskörper (18) auf eine gewünschte Höhe gewählt wird;

Ausheben bzw. Vorbohren eines Loches (26) in dem Boden (24), das einen größeren Durchmesser als die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) aufweist;

Positionieren der für das Tragen der Masteinrichtung (66), der Querträgereinrichtungen (20) und der Beleuchtungskörper (18) geeigneten Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) in einer verhältnismäßig lotrechten Position in dem Loch (26), wobei die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) einen oberen Abschnitt (64 bzw. 84) aufweist, der sich über der Höhe des Bodens (24) erstreckt, wenn die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) im Loch (26) positioniert ist;

Schütten von Beton (28) in das Loch (26) um die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) herum;

Lotrechthalten der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) während des Schüttens des Betons (28);

Zulassen, daß der geschüttete bzw. eingegossene Beton (28) zumindest teilweise abbindet;

Installieren der Masteinrichtung (66) mit den angebrachten Querträgereinrichtungen (20) und Beleuchtungskörpern (18) auf der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80);

Drehverstellen der Masteinrichtung (66) auf der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80), um die Querträgereinrichtungen (20) und Beleuchtungskörper (18) relativ zu einem Ziel genau auszurichten; und

Feststellen der Masteinrichtung (66) auf der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) derart, daß das untere Ende (68) der Masteinrichtung (66) sich über dem Boden (24) befindet und die Masteinrichtung (66) fest an der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) angebracht ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, welches das Anbringen der Masteinrichtung (66) auf der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) durch Aufstecken auf deren oberen Abschnitt (64 bzw. 84) umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Schüttbeton bzw. Gußbeton (28) zuerst, während des Plazierens der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) in dem Loch (26), als Schlamm vorliegt und anschließend eine weitere Schüttung (28) ins Loch (26) geschüttet werden kann.

7. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Schüttung (28) vom Boden des Loches bis zur Bodenhöhe eingefüllt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Masteinrichtung(66) mit der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) verbunden wird, bevor die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) ins Bohrloch (26) eingesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) mit Haltemitteln (120, 126 oder 138, 126 oder 150, 152 oder 78 oder 154, 126) über dem Boden des Loches (26) gehalten wird, um die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) relativ lotrecht zu positionieren.

10. Verfahren nach Anspruch 5, mit dem weiteren Schritt des Drehens der Masteinrichtung (66) auf der Sockeleinrichtung (60 bzw. 80) durch Erfassen der Masteinrichtung (66) nach deren Anbringen auf die Sockeleinrichtung (60 bzw. 80), zur Erzielung einer gewünschten Drehrichtung.

11. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Schüttbeton (28) eingefüllt wird und der Sockel (60 bzw. 80) solange lotrecht gehalten wird, bis der Beton (28) mindestens teilweise abgebunden ist, worauf das Loch (26) zusätzlich mit Material gefüllt werden kann, einschließlich Erde und/oder Beton, ohne auf letzteren beschränkt zu sein.

12. Verfahren zum Installieren einer Beleuchtungseinrichtungs- Sportmast-Einheit, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Querträgereinrichtung (20) aufweist, auf der eine Vielzahl von vor-ausgerichteten Beleuchtungskörpern (18) angebracht sind, wobei das Verfahren umfaßt:

das lotrechte Positionieren eines Betonsockels (60 bzw. 80) zum Teil über dem Boden (24) und zum Teil unter dem Boden, derart, daß starken seitlichen Kräften widerstanden werden kann, wobei der Sockel (60 bzw. 80) sich für eine Kupplungsverbindung mit der Sportmast-Beleuchtungseinrichtungs-Einheit (66, 20, 18) eignet;

das Aufstecken der Beleuchtungseinrichtungs-Sportmast-Einheit (66, 20, 18) in Kupplungsverbindung auf den oberhalb des Bodens angeordneten Teil (64 bzw. 84) des Betonsockels (60 bzw. 80), das Ausrichten der Beleuchtungseinrichtung durch Drehen des Sportmastes (66) auf dem Sockel (60 bzw. 80) zur genauen Ausrichtung der Querträgervorrichtung (20) zu einem Sportplatz und folglich zur genauen Ausrichtung der Beleuchtungskörper (18) auf den Sportplatz; und

das Befestigen des Mastes (66) auf dem Sockel (60 bzw. 80) in fluchtender Position.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Beleuchtungskörper (18) zum genauen Drehausrichten des Mastes (66) auf dem Sockel (60 bzw. 80) bewegt werden, wenn der Mast (66) auf letzterem angebracht ist, um das Licht von den Beleuchtungskörpern (18) auf einen Sportplatz auf dem Boden (24) zu richten, ohne Ausrichten und Einstellen der hochgestellten Beleuchtungskörper (18) und der Querträger (20), und zwar wegen dem genauen Lotrechtpositionieren des Sockels (60 bzw. 80) sowie der Drehbarkeit des auf dem Sockel (60 bzw. 80) aufgestellten Mastes (66)

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Mast (66) aus einer Mehrzahl von Mastabschnitten (72, 76) besteht, die jeweils aufeinander aufgesteckt werden.