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Vorgespannter Bauteil und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung
bezieht sich auf einen vorgespannten Bauteil für Gebäude, Decken, Flugzeugrahmen
u. dgl., beispielsweise Stahlsteinbalken mit vorgespannten Bewehrungsgliedern, sowie
auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Bauteile.
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Es ist bereits bekannt, Bauteile aus vorgefertigten Betonkörpern und
einer an diesen angebrachten Spannbewehrung herzustellen, die an dem Betonkörper
verankert ist. Bei einer Art solcher Bauteile sind vorgefertigte Betonkörper an
einer der Außenflächen mit Nuten versehen, in die schlaffe Bewehrungen eingemörtelt
sind. Es ist auch vorgeschlagen worden, vorgefertigte Betonkörper an der Außenfläche
mit seichten Rinnen zu versehen, durch welche die an dem Betonkörper fest anliegenden
Bewehrungsglieder in ihrer Lage an dem Betonkörper gesichert werden sollen. Schließlich
ist es auch bekannt, die Betonkörper mit einem zentralen Kanal zu versehen, der
zur Aufnahme eines endverankerten Spanngliedes dient. Von dem Kanal führt ein enger
Längsschlitz zu einer Seitenfläche des Betonkörpers, aus dem Bügel hervorragen.
Kanal und Längsschlitz werden nach dem Spannen des Spanngliedes mit Beton ausgefüllt.
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Diesen bekannten Ausführungen gegenüber besteht die Erfindung darin,
daß der Querschnitt der mindestens ein an dem Bauteil endverankertes Spannglied
aufnehmenden Nuten so groß ist, daß die Spannglieder auf einen wesentlichen Teil
ihrer Länge keine Berührung mit der Nutwandung haben und
jedes Spannglied
von einer die Nut ausfüllenden, nach dem Spannen der Spannglieder in die Nut eingebrachten
Füllmasse umhüllt ist.
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Der Gegenstand der Erfindung unterscheidet sich demnach von den bekannten
Konstruktionen dadurch, daß die Spannglieder in äußeren Nuten der Betonkörper angeordnet
sind. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die Nuten sehr gründlich mit einer Masse
auszufüllen und die Spannglieder vollständig mit dieser zu umhüllen, wobei verhältnismäßig
trockener Zementmörtel verwendet werden kann, der große Festigkeit besitzt. Durch
eine solche FüRmasse wird zuverlässiges Haften der Bewehrungsglieder an den Betonkörpern
erzielt und demnach ein nachträglicher Verbund bei Verwendung vorgefertigter Betonkörper
erreicht. Hierbei haben die Bewehrungsglieder auf ihrer ganzen Länge gleiche Spannung,
so daß die Vorspannkraft voll ausgenutzt wird. Durch das durch die Füllmasse der
Nuten erzielte feste Haften der Bewehrungsglieder an den Betonkörpern können auch
bei großen Belastungen keine starken Verformungen und Risse großer Weite entstehen.
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Bei Verwendung einer nicht haftenden Füllmasse ergibt sich die Möglichkeit,
die Vorspannung nachträglich zu ändern.
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Zur Herstellung der Fonnkörper können beispielsweise Beton, Ziegel,
Glas, plastisch verformbare Stoffe, wie Kunstharz, Asbestschiefer, und andere Werkstoffe
mit ähnlichen Eigenschaften dienen. Demgemäß ist es möglich, Baukörper aus Hohlkörpern
(Ziegel, Leichtbeton, Glas u. dgl.) und vorgespanntem Draht herzustellen, die vorteilhaft
für Deckenkonstruktionen mit oder ohne zusätzliche Beton- oder Stahlbetonrippen
verwendet werden können. Bei Herstellung aus Leichtbaustoffen großer Tragfähigkeit
können sie auch zum Bau von Flugzeugrahmen dienen, wobei zweckmäßig Blöcke geringer
Länge durch Stahlsaitendraht hoher Festigkeit zu Bauteilen vereinigt werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einer Reihe von Ausführungsbeispielen
veranschaulicht.
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Abb. i ist eine Seitenansicht eines monolithischen Stahlbetonbalkens;
Abb. 2 bis 6 sind Querschnitte solcher Balken, während Abb. ?,a die Bügelbewehrung
eines Balkens mit Rechteckquerschnitt gemäß Abb. 2 in Ansicht zeigt; Abb.
7 und 8 zeigen die Endverankerung an einem Betonkörper in Endansicht
und im Längsschnitt, Abb. 9 und io eine andere Art der Endverankerung an
einem Betonkörper im Längs- bzw. Querschnitt, und Abb. ii und 12 sind Querschnitte,
an welchen Herstellungsverfahren erläutert werden; Abb. 13 und 14 sind eine
Teilansicht und ein Teilquerschnitt einer Einrichtung zum Spannen der Bewehrungsglieder,
die sich zur Verwendung an Stahlbetonkonstraktionen eignet, die an Ort und Stelle
hergestellt werden.
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Der in den Abb. i und 7, dargestellte Bauteil ist ein Stahlbetonbalken,
dessen im Querschnitt rechteckiger Formkörper a Falze 5 an den beiden unteren
Längskanten aufweist, in welchen Spannglieder b angeordnet sind. Die Füllmasse
e, die in Abb. i nicht dargestellt ist, besteht z. B. aus adhäsivem Zementmörtel
und umhüllt die Spannglieder b vollständig. Der Stahlbetonkörper kann an
der Unterseite eine schlaffe Bewehrung z und an der Oberseite eine schlaffe Bewehrung
3 aufweisen, wobei Bügel 4 vorgesehen sind, die zweckmäßig aus zwei Teilen
4a und 4b bestehen (Abb. 2 a). Dies ermöglicht, die in die Falze 5
eingebrachten
Spannglieder b durch die Endhaken der beiden Bügelteüe 4 a, 4
b zu sichern. An den Enden des Falzes 5 sind in Ausnehmungen
7 des Formkörpers a Ankerplatten 6 angeordnet, an welchen die Bewehrungsglieder
gespannt werden.
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Abb. 3 zeigt einen Rechteckquerschnitt abgeänderter Ausführung,
bei welchem an Stelle der Falze an den Längskanten Nuten 5 an den Seitenflächen
nahe den Unterkanten vorgesehen sind. Andere Ausführungen sind in den Abb. 4 und
5 dargestellt, die je eine untere Nut 5 und eine obere Nut
5' zeigen, in welchen Vorspannglieder b, b' angeordnet sind.
Die BÜgel 4 bestehen nach Abb. 4 aus zwei im wesentlichen C-förmigen Teilen, deren
Enden in die Nuten 5, 5' reichen; gemäß Abb. 5 haben die Bügel 4 S-Form.
Abb. 6 zeigt einen Plattenbalkenquerschnitt, der nur eine Längsnut
5 aufweist, wobei die Bewehrungen 2 einen verhältnismäßig größeren Querschnitt
haben können und die Bügel 4 vorteilhaft gleichfalls aus zwei Teilen bestehen. In
allen Beispielen gemäß den Abb. 2 bis 6 sind die Vorspannglieder
b mittels Haken der Bügel 4 gesichert. Es ist aber auch möglich, die Vorspannglieder
ohne solche Sicherungen anzuordnen, und ebenso ist es möglich, die Bügel 4 wegzulassen.
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In den Abb. 9, bis 5 sind der Einfachheit halber nur Rechteckquerschnitte
dargestellt worden, doch ist die Erfindung bei jedem beliebigen Querschnitt anwendbar.
Für vorgespannte Konstruktionsteile ist 1-Querschnitt, Kastenquerschnitt oder C-Querschnitt
wesentlich vorteilhafter als Rechteckquerschnitt.
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Ein Herstellungsverfahren, bei welchem Stahlstäbe als Spannglieder
verwendet werden, wird an Hand der Abb. 7 und 8 erläutert. In diesem
Falle wird z. B. ein Stahlbetonformkörper i, der gemäß Abb. 4 an der Unterseite
eine Nut 5 besitzt, mit der Unterseite nach oben auf eine Plattform
8 gelegt. Die Ankerplatten 6, die mit Löchern i:z versehen sind, werden
in Ausnehmungen 7 an den Enden der Längsnut angeordnet, und die Spannstäbe
b werden durch die Löcher 12 durchgesteckt und durch Aufschrauben von Schraubenmuttern
13 auf das an ihren Enden vorgesehene Gewinde 14 gespannt. In diesem Falle
überbrücken die Ankerplatten 6 die Nut 5 und übertragen den Druck
auf den Formkörper. Ist die Nut 5
zu weit, um eine Übertragung mittels der
Ankerplatte 6 in wirtschaftlicher Weise zuzulassen, dann werden, wie die
Abb. 9 und io zeigen, besondere Rippen 15 an dem Fornikörper vorgesehen.
Diese Querrippen sind nächst den Ausnehmungen 7 angeordnet und weisen enge
Nuten 16 auf, die jenen Teil bilden, der von den Ankerplatten 6 zu überbrücken
ist. Abb. io zeigt die Rippe 15 in Ansicht.
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Ein einfaches Verfahren zum gleichzeitigen Vorspannen einer Anzahl
von Bauteilen wird an Hand der Abb. ii und 12 erläutert. Hierbei können die
Bewehrungsglieder
b vorgespannt werden, bevor sie in die Nuten oder Ausnehmungen der Formkörper
a eingebracht werden oder nachher. Eine Anzahl der Spannglieder b, die gemäß
den Abb. ii und 12 entweder nebeneinander oder übereinander angeordnet sind, werden
zwischen zwei in verhältnismäßig großer Entfernung voneinander angeordneten Ankerböcken
gespannt, wobei Spannvorrichtungen jeder Art verwendet werden können. Diese Spannglieder
sind an den Enden in beliebiger Weise, z. B. mittels Keile, verankert. Die Formkörper
a werden auf Plattformen 8
oder andere geeignete Unterlagen gelegt, und zwar
neben- bzw. hintereinander in solcher Weise, daß die Spannglieder innerhalb der
entsprechenden Nuten zu liegen kommen. Wenn das Verlegen der Formkörper a vorgenommen
wird, bevor die Bewehrungsglieder b
gespannt wurden, ist darauf zu achten,
daß diese die Formkörper nicht berühren, damit beim Spannen keine Reibung zwischen
den Teilen a und b entstehen kann und demnach auf der ganzen Länge der Bewehrungsglieder
b dasselbe Maß der Spannung erhalten wird. Nun werden die Bewehrungsglieder
an den einzelnen Formkörpern verankert und dann zwischen je zwei hintereinanderliegenden
Bauteilen durchgeschnitten oder durchgebrannt, worauf die Bauteile sogleich vom
Spannbett entfernt werden können. Das Einbetten der Bewehrungsglieder in die die
Nut ausfüllende Masse kann vor dem Anbringen der Endverankerungen oder nachher erfolgen.
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Die Abb. 13 und 14 zeigen an einem Ausführungsbeispiel, wie die Erfindung
an Bauwerksteilen, die an der Einbaustelle hergestellt werden, angewendet werden
kann. Zu diesem Zwecke werden äußere Nuten oder sonstige Ausnehmungen an dem Bauwerksteil
a ausgespart, wobei besondere Ausnehmungen 22 und 22a an den Enden der Nuten vorgesehen
werden. Die Bewehrungsglieder b werden in die Nut eingebracht und in beliebiger
Weise mit einem Ende an einer in die Ausnehmung 22a eingebaute Ankerplatte
6 befestigt. An dem anderen Ende der Nut 5 ist in den Formkörper ein
in die Ausnehmung 22 reichender Bolzen 23 eingelassen, der an seinem freien
Ende Schraubengewinde 24 besitzt. Auf dieses ist eine mit Muttergewinde versehene
Rolle 25 aufgeschraubt. Die Bewehrungsdrähte b werden auf diese Rolle
aufgewickelt und dann durch Drehen der Rolle, zweckmäßig mittels eines Schlüssels,
gespannt, worauf die Rolle in ihrer Stellung durch eine Gegenmutter 24a gesichert
wird. Schließlich wird die Füllmasse o in die Nut 5 und die Ausnehmungen
22 und 22 a eingebracht.
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Die Erfindung ist nicht nur für einteilige Formkörper a gemäß den
Abb. i bis 6 anwendbar, sondern auch für Bauteile, die aus aneinandergereihten
Blöcken zusammengesetzt sind.
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Es ist auch möglich, Bauteile gemäß der Erfindung im Zusammenhang
mit einer bereits bestehenden Mauer herzustellen, wobei es belanglos ist, ob die
Mauer aus Steinen, Ziegeln, Beton, Stahlbeton, Spannbeton oder aus anderen Werkstoffen
besteht. In diesem Falle werden in der Mauer in der Richtung, in welcher eine Spannung
eingetragen werden soll, Nuten hergestellt. In die Nuten werden die Bewehrungen
eingebracht, worauf diese gespannt, verankert und mit einer die Nut ausfüllenden
Masse umhüllt werden.