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Verfahren zur Herstellung von Stahlbetonbauteilen Im Patent 911430
ist ein vorzugsweise aus Beton herzustellender Bauteil in Form eines Zylinders oder
Zylinderausschnittes beschrieben, welcher eine Bewehrung in Form eines Netzwerkes
aufweist. Ein nicht zum Stande der Technik gehörender Vorschlag enthält weiterhin
ein Verfahren, bei dem das Netzwerk auf einem Grundkörper in axialer Richtung zonenweise
verspannt wird.
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Die Herstellung derartiger Bauteile aus Beton erfolgte nach den bisherigen
Vorschlägen in der Weise, daß die Netzbewehrung auf ein Kernbetonrohr aufgebracht,
vorgespannt und dann ein zusätzlicher Betonmantel um das Kernrohr und die Netzbewehrung
gelegt wurde. Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, den Gegenstand des Hauptpatents
zu verbessern und weiter auszubilden und insbesondere die Herstellung von Spannbetonrohren
und Hohlmasten kleinerer Lichtweiten (bis etwa 300 mm) mit wesentlich geringerem
wirtschaftlichem Aufwand und verbesserten technologischen Eigenschaften zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird dies im wesentlichen dadurch erreicht, daß das Bewehrungsnetz
in Frischbeton eingebracht und vorgespannt wird, wobei ein Durchschlüpfen des Frischbetons
durch das Bewehrungsnetz unter dem Vorspanndruck durch die Abstimmung der Maschenweite
des Bewehrungsnetzes zum Korngemisch des Frischbetons verhindert wird.
Bei
der Erfindung kann also die Herstellung eines besonderen festen Kernbetonrohres
erspart und die Herstellung derartiger Bauteile als einheitliche Werkstücke zusammen
mit der eingebrachten Bewehrung erreicht werden, wobei eine bessere Vorverdichtung
und Entwässerung des Frischbetons gesichert werden.
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Nach dem Verfahren der Erfindung erfolgt die HersteUung von Hohlmasten
vorzugsweise derart, daß hierbei das Bewehrungsnetz vorwiegend in axialer Richtung
vorgespannt wird, während bei der Herstellung von Rohren die Vorspannung des Netzes
durch radiales Aufweiten erreicht wird.
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In beiden Fällen kann das Verfahren nach der Erfindung vorzugsweise
derart verwirklicht werden, daß der Frischbeton auf eine Kernform (Stahlrohr) mit
Hilfe eines axial beweglichen Gleittrichters aufgetragen wird und die Bewehrung
über den Zylinderansatz dieses Gleittrichters fortschreitend auf den Frischbeton
aufgezogen wird.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung
ersichtlich, in welcher die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen erläutert
ist. Es zeigt Abb. i ein Spannbetonrohr mit Netzbewehrung, Abb. 2 eine Vorrichtung
zur Erzeugung der Vorspamiung im Spannbetourohr mit schematischer Andeutung der
außenliegenden Netzbewehrung im Innern des Rohres, Abb. 3 die Herstellung
eines Spannbetonhohhnastes, während in Abb. 4 die Herstellung eines Sparilbetonrohres
veranschaulicht ist.
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Gemäß der Erfindung wird die Bewehrung eines aus Spannbeton bestehenden
Hohlkörpers (Rohre, Masten usw.) als zylindrisches Netzwerk entsprechender Lichtweite
mit hochfesten Stahldrähten (etwa 0,25 bis o,5o mm 0 und 2oo bis 3oo
kg/qmm Festigkeit) ausgebildet. Dieses Netzwerk besteht aus zwei Scharen gegenläufiger
Spiralen bzw. Wendeln, die untereinander verflochten bzw. geklöppelt sind. Die Herstellung
dieses Geflechtes erfolgt auf Klöppelmaschinen, wie sie für das Umklöppeln von elektrischem
Leitungsmaterial, Hochdruckschläuchen usw. gebräuchlich sind. je nach Anzahl der
Drähte bzw. Klöppel auf dem Zylinderumfang und dem Steigungswinkel a der Drahtwendeln
bilden sich parallelogrammförmige Netzmaschen von entsprechender Maschenweite (Abb.
i). Die Seiten dieser Maschen werden durch entsprechende Steigungswinkel der Netzwendeln
so angeordnet, daß sie in die Richtung der größten Zugbeanspruchung des betrieblich
belasteten Hohlkörpers fallen, z. B. bei Rohren mit innerem Überdruck in die Richtung
der Resultierenden aus Längs- und Umfangskraft (Axial- und Tangentialkraft).
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Ein derart zylindrisches Geflecht hat, wie in dem Hauptpatent bereits
erläutert, die Eigenschaft, daß es bei axialem Zug sich im Zylinderdurchmesser verjüngt,
umgekehrt tritt bei fester axialer Längseinspannung der Netzenden und radialer Ausweitung
des Zylinders automatisch eine Zugkraft sowohl in axialer als auch in der Umfangsrichtung
auf. Es wird damit durch eine einachsige Vorspannung der Bewehrung eine zwei- bzw.
dreiachsige Vorspannung im Verbundbaukörper ausgelöst. Gemäß der Erfindung wird
bei der Fertigung von Hohlmasten die Vorspannung vorwiegend durch axiales Verspannen
des Zylindergeflechtes, bei Herstellung von Rohren durch radiales Ausweiten erreicht.
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Das Prinzip zur Erzielung einer eindeutig meßbaren Vorspannung sowohl
in axialer als auch tangentialer Richtung mit der vorbeschriebenen Bewehrung wird
an Hand der Abb. 2 erläutert.
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Über eine Kernform K aus Stahlrohr ist ein satt anliegender Gummischlauch
S gezogen. An beiden Enden der Kernform K befinden sich entsprechend ausgebildete
Spannringe E' und E", in welche die Netzbewehrung N nach dem Einbringen
des Frischbetons B (s. unten) durch Klemmwirkung der konischen Sitzflächen der Spannringe
E' und E" eingespannt wird. Die Spaimringe E' klemmen gleichzeitig
den Schlauch S an beiden Kernrohrenden dichtend ab. Wird zwischen Kernrohr
K und Gummischlauch S Druckwasser eingeleitet, so wird der plastische Frischbeton
B in das Bewehrungsnetz N
gedrückt.
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Es ist zunächst zu vermuten, daß der Beton durch das Netz hindurchgedrückt
wird, dasselbe sich daher nicht ausweitet, so daß keine Vorspannung erzielbar ist.
Bei großen Abständen a der Netzwerideln ist dieses auch der Fall. Hier muß daher
durch einen äußeren verformbaren Mantel eine solche nach innen gerichtete Gegenkraft
erzeugt werden, daß der Beton allseitig (d. h. dreiachsig) unter einem bestimmten
Druck steht, der gewährleistet, daß bei Ausweitung der inneren Kernform die Bewehrung
vom Frischbeton mitgenommen wird und dieser nicht durch die Bewehrung hindurchschlüpft.
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Als wesentlich neues Prinzip wurde nun nach angestellten Versuchen
festgestellt, daß bei einem bestimmten Verhältnis der maximalen Korngrößen der Betonzuschlagstoffe
zu der Maschenweite a des Bewehrungsnetzes ein Durchschlüpfen des Frischbetons durch
letzteres nicht mehr eintritt. In diesem Falle erzeugt der zwischen Kernrohr und
Gummischlauch in den Frischbetonhohlkörper eingeleitete, ohne weiteres meßbare Druck
eine radiale Ausweitung des Bewehrungsnetzes N und, da letzteres an beiden
Enden fest eingespaimt ist, eine axiale und taugentiale Vorspannung desselben. Die
resultierenden Axialkräfte der Netzwendelri werden über die SpannringeE' und E"
auf das stählerne KernrohrK übertragen. Durch Wegfall der äußeren, verformbaren
Mantelform wird somit eine besonders einfache und wirtschaftliche Fertigung bei
kleineren Rohrlichtweiten erreicht.
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Während bei Sparmbetonrohren infolge des inneren Überdruckes die in
der Zylinderebene auftretenden Umfangs- (Tangential-) Kräfte gegenüber den Axialkräften
überwiegen, ist das Kräfteverhältnis bei Spannbetonhohlmasten umgekehrt. Der Steigungswinkela
der Netzwendeln wird daher im ersteren Falle klein, im letzteren groß sein müssen.
Die Erzeugung der Bewehrungsvorspannung für Hohlmaste ist hier nicht mehr durch
radiales Aufweiten erreichbar, sondern muß durch axiales Verspannen der Netzbewehrung
erfolgen.
Das Prinzip zur Erzeugung einer genau meßbaren Vorspannung in der Bewehrung von
Spannbetonhohlmasten ist in Abb. 3 veranschaulicht.
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Das stählerne Kernrohr K vom Inriendurchmesser des Hohlmastes besitzt
am unteren Ende die beiden konischeri Einspannringe E' und E". Zwischen dem
bei E' und E" eingespannten Bewehrungsnetz N
und dem eingebrachten
Frischbeton B ist ein stählernes, dünnwandiges Gleitrohr G eingeschaltet.
In der Nähe des unteren Gleitrohrendes G. wird durch einen elastischen Formring
R das Netzgeflecht mit einem bestimmten und regulierbaren Anpreßdruck auf das Gleitrohr
G gedrückt. Wird das Gleitrohr G
nunmehr unter der Netzbewehrung
N mit einer Kraft.P herausgezogen, so verspannt sich die Spiralbewehrung
selbsttätig auf dem unteren Gleitrohrende G" nach Maßgabe des Anpreßdruckes von
R. In R genügen sehr kleine, leicht regelbare Kräfte, um der Kraft P das Gleichgewicht
züi halten. Am Ende des Gleitrohres herrscht damit in der Netzbewehrung
N eine Gegenkraft, die gleich ist der Vorspannkraft P.
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Wird die Vorspannkraft P z. B. durch ein entsprechend bemessenes Fallgewicht
erzeugt, so wird ihr durch die am Gleitrohrende G" in der Netzbewehrung ausgelöste
Zugspannung das Gleichgewicht gehalten. Die durch den Formring R ausgelösten Reibungskräfte
zwischen Netzbewehrung und Gleitrohr regeln lediglich die Geschwindigkeit, mit der
das Gleitrohr gezogen wird. Durch die Anordnung des Gleitrohres wird eine über die
ganze Länge des Hohlmastes gleichmäßige und vorzugsweise axial gerichtete Vorspannung
der Bewehrung erreicht.
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Nach Abb. 4 erfolgt das Einbringen des Frischbetons bei den dünnwandigen
und relativ langen (4 bis 6 m) Spannbetonrohren unter Zuhilfenahme eines
kurzen (etwa i m langen) Gleitrohres G, das sich am oberen Ende zu einem
ringförmigen Trichter T erweitert, der das gesamte Betonfüllgut B aufnimmt.
Das gesamte Bewehrungsnetz N wird auf dem Gleitrohr G zusammengeschoben
und am unteren Ende der Kernform K mittels der Spannringe E' und E" eingespannt.
Durch Rüttelung fließt der Frischbeton aus dem Trichter T und füllt gleichmäßig
die kurze, durch Kernrohr K bzw. S und Gleitrohr G gebildete Rohrform
F. Bei feststehendem Kernrohr K wird der Gleitrohrtrichter T langsam, unter stetigem
Einrütteln des Trichterbetons in die Form F, gehoben. Am Ende des Gleitrohres
G legt sich dabei das Bewehrungsnetz N um den Frischbeton. Der gleichmäßige
Ablauf des Netzes vom Gleitrohr wird dabei durch einen Formring R gesteuert.
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Das Einbringen der Vorspannung in die Bewehrung erfolgt dann, wie
bei Abb. 2 beschrieben.
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Bei der Herstellung von Spannbetonhohlmasten kann das Einbringen des
Frischbetons im wesentlichen auch nach der in Abb. 4 erläuterten Arbeitsweise durchgeführt
werden.
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Während beim Betonrohr die Vorspannung der Bewehrung erst nachträglich
erfolgt, wird hier mit dem Einbringen des Betons gleichzeitig der Spannvorgang,
wie bei Abb. 3 beschrieben, vorgenommen. Das Ziehen des Gleitrohrtrichters
T erfolgt also sofort mit der erforderlichen Vorspannkraft P, wobei der Ablauf des
Ziehvorganges durch die mittels R geregelten Reibungskräfte auf G" gesteuert wird.
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Lediglich beispielsweise sei darauf hingewiesen, daß nach angestellten
Versuchen der Maschenquerschnitt der Bewehrung (Maschenweite) etwa das Zweifache
des größten Kornquerschnittes der Betonzuschlagstoffe haben kann. Das bedeutet praktisch,
daß bei einem Größtkorn von 5 mm in den Betonzuschlagstoffen die Seitenlängen
der Bewehrungsmaschen rund io mm betragen dürfen, ohne daß der Beton durch das Netz
hindurchschlüpft.