-
Verfahren zur Herstellung von unter Vorspannung gesetzten Betonbalken
Die Erfindung bezieht sich. auf ein Verfahren zur Herstellung eines Balkens, der
eine unter Vorspan.nung gesetzte Eisenarmierung aufweist, .die von unter Druckspannung
gesetztem Beton -umgeben ist.
-
Die bekannten Verfahren zur Herstellung von. unter Vorspannung stehenden
Betonbalken bewirken die Schaffung von vor der eigentlichen Belasturig bestehenden
Spannungen auf künstlichem Wege mittels eines auf die Stahldrähte bzw. sonstigen
Stahlarmierungen hoher Elastizität ausgeübten Zuges. Dieser Zug wird durch einen
entsprechenden Druck in dem Beton ausgeglichen..
-
Gemäß einer Herstellungsmethode wird der Zug vor der Erstellung des
Balkens aus Beton. ausgeübt. In diesem Fall muß der Zug zeitweise durch einen dritten
Körper, z. B. eine sehr feste Schalung, oder durch die Anordnung von Widerla,gern,
ins Gleichgewicht- gebracht werden. Der Beton umgibt die vorgespannte Armierung
und haftet daran. Nach dem Erhärten, werden idie Drähte freigegeben, und der Beton
hindert diese durch die Haftspannungen an der Verkürzung auf ihre ursprüngliche
Länge. Dadurch entsteht die Druckspannung.
-
Die zweite Methode besteht in der Ausübung eines, Zuges auf die Eisen
in dem schon vorhandenen und erhärteten Betonbalken. In diesem Fall muß man einen
Platz, z. B. Höhlungen, für die Eisen frei lassen, die ein freies Gleiten erlauben.
Da die Haftspannung hierbei nicht mehr zur Wirkung
kommen kann,
müssen die Eisen an den Enden mittels Spezialvorrichtungen: verankert und danach
gegen atmosphärische Einwirkungen geschützt werden. Dies geschieht oft durch eine
besondere Abdeckung oder durch Einbringen von: Zementmörtel in die Höhlungen.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von unter Vorspannung
gesetzten Betonbalken, bei dem die bisherigen Schwierigkeiten und Nachteile vermieden
werden.
-
Gemäß der Erfindung biegt man die starre Eisenarmierung in der Richtung
der Belastung bei Gebrauch, die selbst für sich einen der Biegung Widerstand entgegensetzenden
Träger darstellt. Man hindert hierbei die so gebogene Armierung an einem Zurückfedern
durch ihre Elastizität in die Ausgangslage, indem man Beton an mindestens einem
Teil dieser Armierung anhaften läßt, und: zwar an dem Teil der Spannungsfasern,
bei dem sich im Belastungsfall Zugspannungen ergeben.
-
Das Biegen der starren Eisenarmierung braucht nicht unbedingt vor
Anbringung des Betons an .den genannten Spannungsfasern angewendet zu werden, der
die gebogene Armierung an dem Zurückkommen in die Anfangslage unter der Wirkung
der Elastizität hindert. Man kann die Biegung auch zugleich während oder nach dem
Aufbringen des Betons vornehmen unter .der Voraussetzung, *daß idie vorherige Biegung
der Armierung spätestens in dem Augenblick stattfindet, wo der Beton anfängt, dem
Zurückgehen der Armierung in die Ausgangsstellung auf Grund seiner Elastizität Widerstand
zu leisten.
-
Gemäß einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens biegt
man die Armierung mechanisch vor, umgibt sodann mindestens einen Teil der der Biegungs.spannung
unterworfenen Armierung mit Beton und hält die .in Beton eingebettete Armierung
während der Erhärtung gebogen, wonach nach dem Enhiärten des Betons die Biegekraft
aufgehoben wird.
-
Das Vorbiegen der Armierung, die vorteilhaft aus Walzeisen bestehen
kann, kann sehr einfach durch Anwenden einer Kraft an einem Punkt der Armierung
zwischen den Enden vorgenommen werden, die festgelegt sind. Man kann, auch umgekehrt
vorgehen. und die Kräfte an den Enden wirken lassen, wobei die Armierung in der
Mitte abgestützt ist.
-
Das Einhüllen des gebogenen Teils .!der Armierung mit Beton kann auf
übliche Weise leicht durchgeführt werden.
-
Die Verwendung von Eisenträgern oder anderen starren Eisenbalken und
auch _ von . trägerartigen Armierungen in bewehrtem Beton ist allgemein bekannt.
Dies ist deir in Beton eingebeettete Metallbalken. Man kann ihn indessen aus folgenden
Gründen nicht immer anwenden: i. Der Beton kann nicht, da er nicht unter Vordruck
steht, den unter Spannung stehenden Fasern des Eisens ohne Bruch folgen, sobald
die Zugspannung 120o kg/cm2 überschreitet. Daraus ergibt sich, :daß man die Eigenschaften
von Spezialstählen mit hoher Elastizität nicht ausnutzen kann, z. B. solche eines
Stahls, der Chrom und Kupfer enthält, dessen zulässige Spannung bei 2400kg/cm2 liegt,
und selbst solche von gewöhnlichen Trägern, die man mit Spannungen von 1400 bis
160o kg/cm2 belasten kann.
-
2. Selbst wenn man nicht über die Spannung von 120o kg/cm2 in der
Armierung hinausgeht, kann man beim Beton kaum gegen das Auftreten von Rissen oder
Spalten, insbesondere unter der dynamischen Dauerwirkung, garantieren, um so mehr,
als im allgemeinen die am meisten; exponierten Betonfasern schwierig ausreichend
zu betonieren sind, d. h. die Stellen, die sich unterhalb des Armierungsträgers
befinden.
-
Das Verfahren gemäß der Erfindung schaltet diese Nachteile aus und
erlaubt die Herstellung leichterer, wirtschaftlicherer und auch hinsichtlich der
Rissebildungbesserer Konstruktionen durch eine rationellere Anwendung des Werkstoffes.
Hierbei ergeben sich folgernde Vorteile: i. Die Maxima der Haftspannungen im absoluten
Wert werden vermindert. Die Vorbiegung schafft Haftspannungen, die den Spannungen
des Belastungsfalles entgegengerichtet sind.
-
2. Die Steifigkeit des: Ganzen wird durch die gänzliche oder fast
vollständige Vermeidung der hochgespannten Fasern des Betons erhöht, der sehr oft
unter ungünstigen Bedingungen verwendet wird.
-
3. Die Ermüdung des Stahls wird verringert, da die höchsten .Spannungen,
mit und ohne Wirkung der beweglichen Lasten, zueinander näher sind.
-
4. Wenn man die Armierung vor ihrer Einbettung in Beton einer höheren
Biegung, als man sie beim Gebrauch vornehmen würde, unterwirft, ist man idessen
sicher, daß sie den Gebrauchsbelastungen widerstehen wird. Es kann vorkommen, daß
die Spannungen, denen die Armierung während der Vorbiegung unterworfen ist, höher
sind als diejenigen, die bei Gebrauch entstehen, und daß sie zu einem Kaltrecken,des
Metalls führen können. Bekanntlich besitzt ein kaltgereckter Stahl eine höhere Elastizitätsgrenze
als derselbe nichtgereckte Stahl. Das Verfahren ermöglicht also, jede Armierung
vorher unter eine Beanspruchung zu bringen, die selbsttätig idie Armierung einer
Prüfung unterwirft und (die gegebenenfalls von einer Erhöhung der Elastizitätsgrenze
idurch Kaltrecken begleitet ist.
-
5.- Durch das Verfahren werden die vorkomprimnerten Fasern,des Betons
bei Freigeben der Vorbi-egung :der Armierung selbsttätig beansprucht.
-
6. Das: Verfahren erlaubt, das Gegenbiegen des Trägers selbsttätig
zu regulieren, indem eine horizontale, gerade Schalung für den, unter Vordruck zu
setzenden Beton angeordnet wird. Dadurch ergibt sich eine stärkere Dicke für die
Randzone (der oberflächige Teil, der keine Armierungen enthält) zu den Enden des
Trägers als in deren Mitte auf Grund der wirkenden Kraftrichtung der unter Vorbiegung
gebrachten Armierung.
7. Das: Verfahren gestattet die Verwirklichung
einer allmählich sich ändernden Vorspannung in; der Längsachse des Trägers.
-
Die für das Verfahren; gemäß der Erfindung not-,vendige Handhabung
wird noch wesentlich vereinfacht, wenn man die Armierungen zweier Träger gleichzeitig
der Vorbiegung unterwirft und den einen für die Vorbiegung des anderen als Abstützung
benutzt, indem die beiden Armierungen parallel ,gelegt werden und der eine vorn
dem anderen Träger in entgegengesetzter Richtung durch Veränderung ihres Abstandes
gegenüber den festgelagerten Punkten durchgebogen wird. Insbesondere werden die
Armierungen zweier Träger in, der Mitte auseinandergedrückt, während @die Emden
festgelagert bleiben.
-
Nachdem die entsprechenden Enden der beiden Armierungen gegeneinander
festgelegt worden sind, verwendet man gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
eine Schraubenwinde in der Mitte der Armierungen, die diese auseinarndertreibt.
Nach Erreichen der gewünschten Durchbiegung werden die Mitten der Armierungen durch
einen oder mehrere Stempel im Abstand gehalten; so daß man die Schraubenwinde abnehmen
kann, was ihre weitere Verwendung an einer anderen Vorrichtung erlaubt. Zwischenzeitlich
können die so. gebogenen Armierungen mit Beton. umgeben werden:, und nach Erhärten
des Betons setzt man die Schraubenwinde vorübergehend wieder ein, um die Stempel.
freizubekommen. Danach verringert man die Länge der Schraubenwinde allmählich, bis
die beiden Armierungen bzw. Betonbalken infolge der gegensätzlichen. Spannung der
Armierung und des Betons den Gleichgewichtszustand erreicht haben.
-
Das zweite Benutzen der Schraubenwinde kann übrigens vermieden werden,
wenn man Stempel mit regelbarer Länge verwendet, die in ihrer Länge allmählich verkürzt
werden, wenn die Vorbiegung abgebaut werden soll.
-
Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann
man die Vorbiegung der Armierung auch durch: Anwendung einer Temperaturdifferenz
zwischen. mindestens einem Teil der Fasern der Armierung, deren Spannungen bei Belastung
Zugspannungen sind,, und mindestens einem Teil der Fasern der Armierung erhalten,
deren Spannungen bei Belastung Druckspannungen sind, wobei die ersteren Fasern wärmer
als die letzteren sind.
-
Die Vorbiegung der Armierung wird also mittels einer Wärmequelle anstatt
einer mechanischen Vorrichtung erzielt. Die Temperaturdifferenz läßt sich auch dadurch
schaffen, daß der eine Teil der Fasern der Armierung erwärmt wird, während der andere
Teil der Fasern der Armierung, deren Spannungen bei Belastung Druckspannungen. sind,
abgekühlt wird.
-
Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann
man auch vor Anbringung des Betons auf den Fasern der Armierung, deren Spannungen
bei Belastung Zugspannungen sind. Beton :auf mindestens einem Teil der Fasern der
Armierung anbringen, deren Spannungen bei Belastung Druckspannungen sind, und man,
läßt das Gewicht des zuletzt genannten Betons wirken, um mindestens eine teilweise
Vorbiegung der Armierung zu erreichen.
-
Man kann auch die Vorbiegung der Armierung vor Anbringung des Betons
auf die bei Belastung Zugspannung unterworfenen Fasern, erhöhen, indem man zeitweise
zusätzliche Massen auf das Ganze einwirken läßt, das, durch die Armierung und den
Beton gebildet wird, der mindestens bei einem Teil der Fasern bereits angebracht
ist, deren Spannungen bei Belastung Druckspannungen sind.
-
Beispielsweise kann man bei Hauptträgern, für Brücken, die auf zwei
Stützen ruhen, an dem oberen Gliederwerk der starren Armierungen dieser Hauptträger
eine aus Beton bestehende Platte anhaften lassen, die man noch mit Erde beschweren:
kann, wobei gegebenenfalls eine Erhöhung des Gewichts durch auf der Platte bewegliche
Fahrzeuge od. dgl. bewirkt werden kann, und man danach den Beton an dem unteren
Teil der Armierung anhaften läß-t.
-
Das Anbringen des Betons an dem Teil der Armierung, dessen Spannungen
bei Belastung Druckspannungen sind, erfolgt also im Gegensatz zu der ersten Methode
vor dem Anbringen des Betons an dem Armierungsteil, dessen Spannu.nggen bei. Belastung
Zugspannungen sind.
-
Bei einer weiteren Ausführung biegt man die Armierung dadurch, daß
expansiver Beton nur an den Fasern dieser Armierung anhaftet, deren Spannungen hei
Belastung Zugspannungen sind. Zum Biegen der Armierung in Richtung der späteren
Belastung verwendet man also die dem expansiven Zement innewohnende Energie anstatt
mindestens eines Teils der in der vorhergehenden Ausführung benötigten mechanischen
Energie.
-
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf einen armierten Eisenbetonträger,
insbesondere auf einen unter Spannung gesetzten Stahlbeto.nträger, der gemäß dem
Verfahren der Erfindung hergestellt ist, wobei dieser Trägeir eine starre, biegungswilderstandsfähigeArmierung
aufweist.
-
Bisher hat man bei der Einbettung einer Eisenarmierung in Beton große
Schwierigkeiten, den. Beton in dem unteren Teil des Balkens unterhalb der Armierung
anzubringen. Dieser Raum ist verhältnismäßig flach und erstreckt sich in der ganzen
Länge und Breite unterhalb der Armierung. Es ist deshalb schwierig, diesen: Raum
zwischen der Unterseite der unteren Armierung und dem Boden der Schalung vollständig
mit Beton auszufüllen.
-
Bei den Balken gemäß der Erfindung wird zur Beseitigung dieses Nachteils
der Außengurt der Armierung, deren. Spannungen bei Belastung Zug" spannengen sind,
im wesentlichen aus Längselementen gebildet, die voneinander in einem bestimmten
Abstand gehalten werden und mittels von Zeit zu Zeit querlaufenden. Armierungsteilen
in ihrer Lage gesichert sind.
-
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen
veranschaulicht.
Fig. i zeigt schematisch die erste Verfahrensstufe
der Erfindung; Fig. 2 ist ein durch den Balken gemäß dem Verfahren der Erfindung
geführter Querschnitt;, in Fig. 3 sind Spannungsdiagramme mit aufgeteilten und übereinandergelagerten
Spannungen, bei der Herstellung eines Balkens gemäß der Erfindung dargestellt; Fig.4
zeigt Spannungsdiagramme desselben Querschnitts des Balkens wie bei Fig. 3, unter
Bete rücksichtigung eines unter Vordruck stehenden und keinem Vordruck unterworfen-en
Betons; Fig. 5 und 6 veranschaulichen im Quer- und Längsschnitt einen Teil der Armierung
der Fig. 2 mit künstlich erhöhten Haftflächen für den Beton; Fig. 7 zeigt schematisch
eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum gleichzeitigen Herrichten von
zwei Balken; Fig. 8 bis io veranschaulichen schematisch drei verschiedene Ausführungsbeispiele
der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Zuhilfenahme von zwei Balken;
Fig. ii zeigt einen Querschnitt einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einem Stadium, das demjenigen der Herstellung des unter Vorspannung
gebrachtem Betons bei dem Balken der Fig. 2 folgt; Fig. 12 ist ein Querschnitt des
fertig hergestellten Balkens gemäß der Ausführungsform der Fig. 11; .
-
Fig. 13 bis 16 veranschaulichen im Querschnitt einen, gemäß der Erfindung
hergestellten Balken;; Fig. 17 ist ein Schnitt nach der Linie XVII-XVII der Fsg.
i8 bei einem anderen Balken gemäß der Erfindung; Fig. 18 ist eine Seitenansicht
der Metallarmierung allein des Balkens der Fig. 17; Fig. i9 ist ein Querschnitt
ähnlich der Fig. 17 bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung.
-
In der Fig. i ist ein Balken 2 dargestellt, der auf Widerlagern 3
aufliegt und: in der Mitte durch eine Kraft P leicht durchgebogen ist. Diese Kraft
kann beispielsweise mit Hilfe einer Schraubenwinde ausgeübt werden, die gegen ein
festes Widerlager 4 angesetzt ist.
-
Der in Fig. i dargestellte Balken 2 kann ein mit Flanschen. versehener
Träger von I-Profil gemäß der Fig. 2 sein. Ein, solcher Träger ist ausreichend stark,
um der Biegung durch sich selbst widerstehen zu können. Das Spannungsdiagramm des
in Fig. i durchgebogenen Trägers ist durch die, Linien 5 und 6 ider Fig. 3 veranschaulicht,
wobei @dieZugspannungen auf der rechten Seite der Vertikallinie 5 und die Druckspannungen
links von dieser liegen,. Die Spannungsänderung ist durch eine zu der Linie 5 schräg
laufende- Linie 6 als Doppellinie veranschaulicht.
-
Während der Balken 2 in diesem Spannungszustand gehalten wird, bringt
man auf den größeren Teil des. den Zugknägten unterworfenen, Teilstückes des Trägers
Beton? auf (Fig.2). Beispielsweise umgibt man diesen Teil des Trägers mit Beton.
völlig. Das Aufbringen des Betons, 'selbst unterhalb des unteren Gurtflansches des
Trägers, kann dadurch erleichtert werden, indem man Erschütterungen durch die Verschalung,
durch den Beton selbst oder sogar durch die vorgebogene Armierung vornimmt.
-
Die Armierung wird in ihrer Durchb.iegung während der ganzen Erhärtungszeit
des Betons 7 gehalten. Erst wenn die Erhärtung genügend vorgeschritten ist, kann
man die Wirkung der Durchbiegungskraft P vermindern. Diese Verminderung soll nicht
plötzlich, sondern ganz allmählich, z. B. während einiger Minuten, durchgeführt
werden.
-
In diesem Zustand erhält mann einen Balken, dessen Eisenarmierung
2 und Beton 7 Spannungsdiagramme zeigen, - deren Spannungsflächen durch die Linien
5 und 8 der Fig. 3 für die Eisenarmierung und die Linien 5 und 9 der Fig. ¢ für
den Beton begrenzt werden. Man sieht daraus, daß die Neigung des. Balkens 2, von
seiner Vorbiegung in. den Ruhezustand zu gelangen, derjenigen des Betons 7 entgegengesetzt
ist, der den: unteren Teil des Trägers umgibt. Die Haftwirkung des Betons an: dem
Träger verursacht nach Fortnahme der Kraft P günstige Dauerspannungen sowohl in
dem Beton als auch in der Armierung. Die Überlagerung dieser Spannungen mit denjenigen
gemäß der Linie 6 gibt einen Spannungsverlauf nach der Linie 8 unter Bezug auf die
Linie 5.
-
Danach umgibt man den noch nicht mit Beton veT-sehenen Teil des. Trägers
:2 seinerseits mit Beton i i (Fig. 2). Dieser Beton beeinfiußt die Widerstandsfähigkeit
des Balkens noch nicht, sondern er betastet mit seinem toten Gewicht die Eisenarmierung
2 und den unter Vordruck stehenden Beton. Dieses zusätzliche tote Gewicht an der
Eisenarmierung schafft eine zusätzliche Spannung, die, wenn sie allein wäre, ein
Spannungsbild gemäß der Linie 12 der Fig. 3 ergeben würde. Dieses Diagramm ist mit
dem Diagramm 8 zu überlagern, um das endgültige Spannungsbild der Armierung zu erhalten.
Dieser Zustand ist durch die Linie 13 veranschaulicht.
-
Das Spannungsbild des unter Vordruck stehenden Betons auf Grunde des
toten: Gewichts des Betons ohne Spannungen ergibt sich durch das Diagramm 14 der
Fig. 4. Den wirklichen Spannungszustand erhält man wiederum durch Übereinanderliagerung
dLr Linien 9 und 14 zu der Diagrammiinie 15.
-
Wenn, der obere Beton i i seinerseits erhärtet ist, kann er mit der
Armierung 2. und mit dem unter Vordruck stehenden Beton 7 für den Widerstand bei
den Beanspruchungen bei Gebrauch beitragen. Ein solcher Belastungsfall mit Spannungen
in der Armierung und dem -Beton ist beispielsweise durch die Linie 16 der Fig. 3
und die Linie 17 der Fig. .4 veranschaulicht. Die Übereinanderlagerurig der Linien
113 und 16 und diejenige der Linien 15 und 17 ergeben Diagrammblilder gemäß Iden
Linien 18 und i9.
-
Es ist praktisch, die Eisenarmierung während der anfänglichen Biegung
einer höheren Zugspannung
als während des Belastungsfalles zu unterwerfen.
Man hat ferner Interesse daran, die Armierung durch die Biegung eine kurze Zeit
einer die Elastizitätsgrenze überschreitenden Zugspannung zu unterwerfen. Die Eisenarmierung
wird dadurch gereckt, wodurch sich die Elastizitätsgrenze erhöht.
-
Wenn man befürchtet, daß die Haftung zwischen dem Beton 7 und der
Eisenarmierung :2 ungenügend ist, kann man zur Erhöhung der Haftfähigkeit die Fläche
der Armierung durch Vorsprünge od. dgl. auf rauhen. In den Fig. 5 und, 6 sind in
dem Untergurt der Armierung Vorsprünge 2o vorgesehen, die durch Herausarbeiten aus
dem Fleisch dies Flansches entstehen. Die andere Seite dieses Flansches zeigt beispielsweise
durch. Bolzen 22 festgehaltene Scheiben 21. Die Vorsprünge 2o können auch durch
für sich bestehende Teile, z. B. durch Einschlagen. Einschrauben od. dgl., erhalten
werden.
-
In der Fig. 7 ist das erfiidungsgemäße Verfahren unter gleichzeitiger
Anwendung von zwei Balken schematisch veranschaulicht, deren. Eisenarmierungen an
`den Enden durch Zugglieder 23 unter sich verbunden sind, die beispielsweise aus
Eisenstäben bestehen können. Die Flansche 24 dieser beiden Balken werden zum erleichterten
Anbringen der Zugglieder 23 entsprechend weggeschnitten, so daß die Glieder 23 unmittelbar
mit dem Steg der Flanschträger z. B. :durch Bolzen: verbunden werden können, die
durch die Zugglieder 2_3 und den Steg der Balken 2 hindurchführen. Während die Enden
dieser beiden Balken auf diese Weise miteinander fest verbunden sind, werden die
Mitten dieser Balken mit Hilfe einer Schraubenwinde 26 au,seinan@diergetrieben,
wobei die Balken in dieser Lage durch eingesetzte Stempel 27 gehalten werden können.
-
Zur Verbesserung der Kraftwirkung kann man die Mitten beider Balken
gleichzeitig und leicht etwas anheben, indem man eine Schraübenwinde@ 30 zwischen
dem Boden 29 und dem unteren Balken einsetzt und danach die Winde 3o durch Stempel
31 ersetzt. Dies dient hauptsächlich dazu, um die von den Eigengewichten. beider
Balken .2 und, der Stempel 2,7 herrührende Wirkung zu berichtigen und die
Biegungskräifte oder die Biegemomente beider Balken bleichmäßiger zu gestalten.
-
Nachdem der Einbettungsbeto:n, um die unter Spannung gebrachten Teile
der Träger genügend erhärtet ist, hört man mit der Biegekrafteinwirkung auf. Hierzu
verwendet man wiederum die Schraubenwinde 26 zum Lösen der Stempel 27 durch zusätzliches
leichtes Auseinanderspreizen der Balkenmitten. Danach. vermindert man die Länge
der Schraubenwinde zwischen dent Balken allmählich, bis diese einen Gleichgewichtszustand
erreicht haben.
-
Wenn die Stempel 27 in der Länge regelbar sind, kann man. auch auf
das erneute Einsetzen der Schraubenwinde 26 verzichten, da man das allmähliche Nähern
der Mitten der Balken mit Hilfe der Veränderung der Längen der Stempel 27 ebenfalls
durchführen kann. In der Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens. dargestellt, bei dem die Mitten der Balken in konstanter Entfernung
gehalten werden, während die Balkenenden zusammengedrückt werden.
-
Bei der Ausführung der Fig. 9 bleiben wiederum die Balken in der Mitte
in konstanter Entfernung, während ihre Enden auseinandergetrieben werden. Bei der
Fig. io bleiben die Balkenenden in ihrem Abstand konstant, während die Mitten zusammengedrückt
werden.
-
In der Fig. i i ist ein Zwischenstadium eines gemäß der Erfindung
hergestellten Balkens veranschaulicht. Nach Erhärtung des. Betons 7 und Fortnahme
der Kraft P schneidet man einen Teil von der aus dem Beton 7 herausragenden Armierung
2 ab. Danach wird eine Betonmasse i i mit dem schon unter Druck befindlichen Beton
7 durch Anker 28 fest verbunden, so daß sich beispielsweise ein in der Fig. 12 dargestellter
Balken ergibt. Man kann als einen zum Unterwerfen einer Vorbiegung dienenden Balken
einen zerlegbaren Balken verwenden, dessen in komprimiertem Beton. nicht eingebetteter
Teil ohne abzuschneiden sodann abgehoben wird und für die Vorbiegung anderer Armierungen
verwendet werden kann.
-
In der Fig. 13 ist ein starrer Eisenträger 2 als Teil eines Balkens
dargestellt, der an den Enden auf Widerlagern zur Auflage kommt. Der untere Teil
29 dieses Trägers ist beispielsweise mit Hilfe von Dampf erwärmt, der durch die
Rohre 3o mit den oberen Flächen 31 in Berührung gebracht wird, während der obere
Flansch 32 kalt bleibt. Unter der Wirkung dieser unterschiedlichen Wärmebehandlung
dehnt sich der Träger an dem Untergurt aus und biegt sich infolgedessen nach unten
durch. Der Träger biegt sich also in der Richtung der Gebrauchslast durch. Diese
kann aus dem toten Gewicht des Balkens, aus Dauerbelastungen, veränderlichen Belastungen
oder auch aus beweglichen Belastungen bestehen.
-
Während des Erhitzers des unteren Teils 29 bringt man Beton 7 an der
Unterfläche 33 und an den Seitenflächen 34 an., d. h. an den Fasern, deren Spannungen
im Belastungsfall Zugspannungen sind. Während der Erhärtungszeit des Betons wird
die Erhitzung weiter durchgeführt. Nach dem Erhärten hört man mit dem Erhitzen auf.
Unter der Wirkung der Zusammenziehungskraft dies unteren Teils des. Trägers 2 wird
der Beton 7 .komprimiert, sobald die Haftung zwischen dem Beton und dem Untergurt
29 ausreichend ist. Danach vollendet man das Einbetten des Trägers 2 durch den Beton.
i i.
-
Um den oberen Teil des Metallträgers 2, kalt halten zu können, kann
man, wenn die Wärmeausstrahlung an dem unteren Teil des Trägers zu groß ist, den
Obergurt 32 kühlen oder gegen die Einwirkung der Wärme von dem Untergurt her schützen,
indem man von der neutralen Achse an abkühlt.
-
In der Fig. 14 ist ein weiterer Eisenträger 2 dargestellt, dessen
oberer Flansch 32 mit Hilfe eines Kühlmittels in denRohren 35 auf denoberenFläche
36
des Flansches kalt gehalten bzw. weiter abgekühlt wird, und zwar
auf eine Temperatur, die wesentlich tiefer liegt als die an dem Untergurt herrschende
Teinperaturr. Unter der Wirkung des Temperaturunterschieds. zwischen Ober- undUn:tergurt
des Trägers biegt sich. dieser nach unten durch, d. h. in Richtung des späteren
Belastungsfalles.
-
Während dieser Wärmebehandlung sieht man Beton 7 an dem unteren Teil
des Trägers 2 vor, indem man z. B. den unteren Flansch 29 und -,einen Teil des Steges
vollständig einbettet. Die Wärmewirkung darf erst nach Erhärten des. Betons 7 aufhören.
Der Ausgleich der Temperaturen unterwirft danach den. Beton einer Druckspannung
in dem Maße, wie die Haftung des Unterteils des Trägers 2 groß genug ist. Nach diesem
Temperaturausgleich umkleidet man den noch freien Teil -des Trägers 2 mit einer
weiteren. Betonmasse i i.
-
In der Fig. 15 ist ein; Balken von großer Abmessung dargestellt, der
als Armierung ein aus zwei miteinander verbundenen Teilen bestehendes Gitterwerk
aufweist und auf zwei Widerlagern ruht. Nach Einsetzen der Armierung an der Verwendungsstelle
des Balkens umgibt man den oberen Teil der Armierung, der unter der Wirkung der
Gebrauchslast unter Druck gesetzte sein wird, mit Beton, der gleichzeitig als Fahrbahn
37 dient. Nach Erhärten der Fahrbahn, 37 bringt man noch Erdmassen 38 auf. Die Fahrbahn.
37 kann als. Bewegungsbahn für die Zuführung der Erde mittels eines Wagens 39 benutzt
werden.. Unter der Wirkung der Gewichte der Erde der Fahrbahn 37 und der Armierung
2 biegt sich diese letztere in derselben Richtung wie für die zukünftige Gebrauchslast
durch. Dabei bettet man: den unteren, durch die Überlast unter Zug gesetzten Teil
mit Beton 7 ein.
-
Die Betongewichte 37, mit denen der obere Teil der Träger 2 vor Anwendung
des Betons 7 umgeben worden ist, tragen. zum Vorkomprimieren des letzteren Betons,
nicht bei, da die Betonmasse 37 nicht mehr weggenommen werden kann. Aber es werden
die durch die Gewichte des Betons 37 und des Betons 7 in diesem Beton 7 hervorgerufenen
Zugspannungen: vermieden.
-
In der Fig. 16 ist eine weitere Ausführungsform eines Balkens gemäß
der Erfindung dargestellt, der eine Eisenarmierung :2 aufweist, deren unterer Teil,
der @durch Gebrauchsbelastung einer Zugbeanspruchung unterworfen ist, mit expansivemBieton4oizuerst
umgeben worden ist. Dieser Beton ist nur an dem Teil der Armierung angebracht, dessen
Spannungen bei Gebrauchslast Zugspannungen sind. Das Quellen dieses Betone, während
des Erhärtens ruft mindestens zum Teil die gewünschte Vorbiegung hervor. Nach dem
Erhärten dieses Betons bringt man einen Beton mit einem nicht expansiven Zement
i i an der übrigen Armierung an.
-
In den Fig. 17 und 18 ist ein Balken mit einer starren Eisenarmierung
41 dargestellt, die in Beton eingebettet ist. Diese Armierung kann durch sich allein.
der Biegung widerstehen. Der Untergurt dieser Armierung, d. h. derjenige, dessen
Spannungen bei- Belastung Zugspannungen sind, wenn der entsprechende Balken an den
Enden auf zwei Widerlagern aufliegt, wird im wesentlichen durch voneinander im Abstand
gehaltene Längsrohre 42 gebildet, die durch von Zeit zu Zeit vorgesehene Travers'en43
mit idem Sbeg44 z. B. durch Sch,wei:ßen verbunden sind. In diesem Falle kann man
den Untergurt der Armierung, der hauptsächlich durch. die: Rohre und nebenbei durch
die Traversen gebildet ist, leicht vollständig mit Beton 45 umgeben. Die Benutzung
der Rohre 42 erlaubt ein. leichtes Vombiiegen ider Armierung mit Hilfe eines Temperaturunterschieds
.zwischen idem oberen und unteren Gurt,der Armierung, @da man -die Rohrei 42 zugleich
zum Durchfluß von Wätrmemedien benutzen kann.
-
Wenn man anstatt der Rohre 42- Volleisen. 46 (Fig. i9) zur Bildung
des wesentlichsten Teils des Untergurtes der Eisenarmierung 41 verwendet, können
diese Barren unter Benutzung als elektrischer Widerstand für das Vorbiegen der Armierung
erhitzt werden. Die'Fig. i9 läßt erkennen, daß der Steg 44 mit einem kleineren,
Untergurt 47 zur Erleichterung des Anbringens der Traversen. 43 versehen ist.
-
Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt. Das ertindungsgemäße Verfahren ist nicht nur für auf zwei Wilderlangern
befindliche einfache Balken geeignet, sondern kann, auch leicht an Konsolen, sich
über mehrere Joche erstreckende Balken, Säulen od. dgl. angewendet werden. Ferner
kann; die Armierung- jegliche übliche Gestaltung aufweisen, z. B. aus. einem Stück
sein, oder als zusammengesetzter Träger, als Vollwand- oder Gitterträger mit starren
oder Gelenkpunkten ausgebildet sein.