EP4036342A1 - Reinforcement support device, reinforcing assembly, device and method for manufacturing a reinforcing assembly and method for manufacturing a concrete member - Google Patents
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- EP4036342A1 EP4036342A1 EP22151709.7A EP22151709A EP4036342A1 EP 4036342 A1 EP4036342 A1 EP 4036342A1 EP 22151709 A EP22151709 A EP 22151709A EP 4036342 A1 EP4036342 A1 EP 4036342A1
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Classifications
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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- E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
- E04C5/07—Reinforcing elements of material other than metal, e.g. of glass, of plastics, or not exclusively made of metal
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- E04C5/16—Auxiliary parts for reinforcements, e.g. connectors, spacers, stirrups
- E04C5/168—Spacers connecting parts for reinforcements and spacing the reinforcements from the form
Definitions
- reinforcement for example made of steel
- This formwork is then filled with concrete, resulting in a reinforced concrete component.
- the reinforcement often consists of rods or grids, which have little flexibility in shape or high rigidity. This simplifies their manufacture and position securing during the concreting process.
- the high rigidity of the reinforcement means that it can only be placed linearly and therefore has to follow straight lines.
- the reinforcement layout is often planned and executed in terms of the simplest possible manual installation. This also means that the reinforcement is not optimally used in terms of structural mechanics in terms of its shape and position.
- Textile reinforcements made of textile yarns such as carbon yarns, glass filament yarns or similar, allow flexible reinforcement, provided the surrounding matrix is not too stiff.
- biaxial fabrics made of carbon or glass are used. These scrims are held in place using spacers.
- rods made of carbon or glass are used, which are held in the intended position with spacers, wire or other holding devices, analogous to reinforced concrete.
- the pamphlet EP 3 418 465 A1 describes a method for producing a three-dimensional building material component 20, see there 11 , which is also suitable for forming a concave and/or convex curved surface.
- a plurality of spacer bodies 32 are arranged in a formwork 30 .
- a textile reinforcement 21 is supported on the spacer bodies 32 so that the textile reinforcement 21 has a defined position within a formwork interior 30a of the formwork 30 .
- the spacer bodies 32 have to be arranged in a complex manner and connected individually with a connecting element 34, cf. figures 13 and 14 and the associated description in Appendices [0040] to [0044]. In addition, the spacer bodies 32 can only hold the yarn that has been laid on securely if it is under sufficiently high tension.
- the preferred yarn holding devices also comprise a foot part, designed for connection to a receiving structure formed at least two-dimensionally in the first plane at any assembly location on its surface in the first plane. At each node, formed by a yarn holding device, the yarn can change its direction. In this way, a variable axial yarn placement is made possible.
- the yarn holding devices are also used to create a connection between the receiving structure and any built-in parts (e.g. empty tubes, capillary tubes, cables, anchoring elements).
- any built-in parts e.g. empty tubes, capillary tubes, cables, anchoring elements.
- special brackets such. B. a cable holder can be used advantageously.
- the previously mentioned sonotrodes are used for ultrasonic welding to create the connections. They are set into resonant vibrations by introducing high-frequency mechanical vibrations and thus temporarily or permanently weld the yarn holding device to the receiving structure.
- the yarn holding device can also be bonded, screwed or magnetically connected to the Recording structure and connected to the yarn. Mixed forms can also occur.
- the height of the yarn holding device but in particular the dimension between the underside of the foot part and a yarn support of the yarn holding device, specifies the distance between the textile reinforcement, which is formed from the yarn, and the receiving structure.
- the yarn is at this height after concreting.
- the height of the twine holding device can be changed, it determines the useful static height of the reinforcement and thus fundamentally influences the load-bearing behavior of the reinforced concrete element.
- the twine holding devices remain in the concrete component after concreting.
- a detachable connection can be made between the twine holding device and the receiving structure.
- ultrasonic welding has proven to be advantageous.
- at least the head part consists of a thermoplastic material, preferably PLA (polyatic acid).
- a water-soluble intermediate layer which creates a detachable connection between the yarn holding device and the receiving structure, is associated with particular advantages.
- This is arranged between the receiving structure and the twine holding device and is designed so that the intermediate layer dissolves as a result of the entry of moisture, in particular during concreting, and the connection with the receiving structure is released, so that the connection is only used for transport and securing the position during concreting.
- the foot part has the intermediate layer on its underside, so that it is in two parts and consists of at least two different materials.
- the intermediate layer consists of a weldable material, preferably PVA, polyvinyl alcohol, with which the yarn holding device is welded to the receiving structure, preferably by ultrasonic welding.
- a reinforcement arrangement comprising at least one textile reinforcement, formed at least from one yarn.
- the reinforcement arrangement further comprises the Reinforcement support device, in particular the receiving structure and the yarn holding devices.
- the receiving structure is designed as a thin-walled plate, for example made of metal, wood or plastic, this has proven to be particularly advantageous.
- the slabs can correspond to the size of the future concrete component and can thus assume dimensions of more than 5 m x 5 m. If the panels are to be transported, it is advisable to divide them into sections. In this case, the sections are connected to each other directly on the formwork before concreting. Detachable click connections have proven to be useful.
- the receiving structure can contain recesses or the like, which are introduced, for example, in a deep-drawing process or by stamping. According to an alternative embodiment, the receiving structure simultaneously represents part of the formwork.
- the yarn holding devices and connecting elements which connect the yarn and built-in parts to the receiving structure are attached to the receiving structure.
- the reinforcement connected to the receiving structure can be designed as a simple yarn or as a prefabricated scrim.
- the simple yarn and the prefabricated structure are referred to as yarn in the present description, since the yarn contained in the structure is also held in the yarn holding devices, even if not laid down as a single yarn.
- the type of filing thus changes with the scrim, since this only has to be laid over the yarn holding devices and connected to them.
- This alternative method is therefore not described in more detail, but is also covered by the invention, since there is undoubtedly a way for the person skilled in the art to rework this solution.
- the reinforcement and the built-in parts are secured in their position. Both when pouring the structure with a concrete matrix, also referred to as concreting below and in the above description, and during transport (within a plant or between plants), the position of the built-in parts and the yarn remains secured relative to the receiving structure.
- a reinforcement arrangement described in more detail below, consisting of receiving structure, reinforcement and installation parts, is then placed on the formwork and releasably connected to the formwork.
- the connection can be between the formwork and the receiving structure created by bonding, magnetically or by holding down and maintained during concreting.
- the receiving structure can be manufactured or assembled in different sizes. To produce larger components, several receiving structures are used, which are placed next to each other on the formwork. In this case, care must be taken to ensure that the reinforcement has a sufficient lap length to the adjacent reinforcement so that the tensile forces can be transferred in the reinforcement. Tests have shown that an overlap length of 1-5 cm is suitable and sufficient.
- the holding device is constructed in the same way as the yarn holding device, in particular as a plastic holder, detachable and non-detachable.
- the reinforcement yarn and the necessary built-in parts are connected to the receiving structure in a detachable or non-detachable manner.
- the receiving structure is designed for detachment from a concrete part, in which the reinforcement arrangement is concreted, after hardening.
- the detachment is achieved by means of an intermediate layer.
- the receiving structure is designed to remain in the concrete part as permanent formwork.
- a further aspect of the present invention relates to a device for producing a reinforcement arrangement according to the above description, the device comprising at least one robot arm and/or a portal device which has at least one working head which can be moved at least in two dimensions.
- the robot and/or the portal device comprise a device for positioning the yarn holding device on the receiving structure and/or a device for yarn laying for connecting the yarn to the yarn holding devices in two or three dimensions.
- the device for positioning the yarn holding device and/or the device for depositing the yarn for connecting the yarn to the yarn holding devices are arranged on the at least one working head of the robot arm or the portal device.
- the devices are suitable for connecting the yarn to the yarn holding devices in two or three dimensions for flat and curved surfaces.
- the automation unit also consists of a storage unit that is attached to the working head of the robot arm or the portal device.
- This in turn includes, among other things, a device for continuous yarn take-off, which supplies the yarn depending on the laying speed and yarn requirement. This can be achieved, for example, by driving the coil body.
- a subsequent yarn tensioner or yarn store in the form of a compensation device has proven to be very advantageous in the case of continuous depositing processes with different yarn requirements.
- the yarn feed is made available by means of control technology in comparison to the yarn requirement, i. H. the required twine length is calculated and supplied by the drive unit with a previously defined twine tension for optimal placement.
- the yarn can be pulled off a spool that is attached directly to the storage unit, to the portal or to an external spool holder.
- the storage unit includes a connection unit that connects both the yarn holding device to the yarn and the yarn holding device to the receiving structure.
- the yarn In order for the yarn to be able to be guided freely, i.e. variably axially, it must be flexible and of low flexural rigidity. The stiffness must be adjusted in such a way that the yarn can be guided around small radii without returning to its original position and without breaking. Despite low rigidity, sufficient load-bearing capacity and safety (durability, heat resistance) must be guaranteed. As a rule, the reinforcement yarn contains a coating (also known as impregnation or impregnation), which contributes to the load-bearing capacity and bondability.
- a coating also known as impregnation or impregnation
- thermoplastic polymer matrix has proven to be particularly advantageous as a coating in order to obtain reduced yarn stiffness during laying. Due to the material properties, a reversibly melt or soften consolidated yarn in the subsequent laying process at elevated temperature, as described above. In this way, small depositing radii of less than 5 cm can be achieved. After laying and heating, the yarn has the same properties again and the material parameters are not deteriorated in areas where the yarn was heated.
- the laying process described with thermal heating of the yarn allows the use of special polymers, which improve the material properties through thermal treatment (heating). As a result of the tempering, i.e.
- the receiving structure is placed directly on the formwork or is already part or the bottom of the formwork. Reinforcement and built-in parts are connected to the receiving structure in the formwork or directly to the formwork using the twine holding devices.
- the robot arm 14 has a working head, a complex working head 26 in the exemplary embodiment shown, on its end remote from the portal device 16 .
- This is not only intended to place yarn holding devices, here rivet yarn holding devices 40, on the receiving structure 34 and to form the reinforcement support device 1 and immediately afterwards to deposit yarn 32 (here preferably a towpreg) on the rivet yarn holding devices 40.
- a complex working head 26 it has a yarn holder storage 27 (cf 7 ) in which a supply of rivet yarn holders 40 is kept.
- the complex working head 26 includes a yarn spool 28 from which the yarn 32 for depositing the textile reinforcement 29 and for forming the reinforcement arrangement 30 is unwound.
- the illustration indicates the preferred process sequence in which the yarn 32 is laid down immediately after a riveting yarn holding device 40 has been laid down.
- all required yarn holding devices can also first be attached and then the yarn 32 can be laid down.
- FIG. 2 schematically shows a side view of an embodiment of a device 10 according to the invention for the production of a reinforcement arrangement 30 with a robot arm 14 and a complex working head 26 as well as the other components, such as she already in 1 have been described.
- the high degree of flexibility in the orientation of the complex working head 26 arranged on the robot arm 14 can be seen. This makes it possible to attach the riveting thread holding devices 40 to the required locations and in the required orientations without any problems even when the receiving structure 34 is deformed about two axes.
- This makes it possible to produce a reinforcement arrangement 30 which is also able to follow such a heavily deformed receiving structure 34 and enables the production of individually and load-dependently reinforced, multiaxially shaped concrete components.
- FIGS Figures 3 and 4 schematically show a view from the front and a side view of a further embodiment of a device 10 according to the invention for the production of a reinforcement arrangement 30 with a robot arm 14 and a lightweight working head 20.
- a light-duty head 20 is used here.
- this has no stores for material to be deposited, but rather both the riveting thread holding devices 40 and the thread 32 are fed over the robot arm 14.
- the corresponding stores for example the yarn spool 28, are arranged above the portal device 16. The yarn 32 is then fed via a yarn feed 24.
- figure 5 shows a schematic view from the front of a further embodiment of a device 10 according to the invention with a portal device 16 for producing a reinforcement support device 1 and then a reinforcement arrangement 30, the robot arm 14 being dispensed with because of the exclusively two-dimensional placement of riveting thread holding devices 40.
- the complex working head 26 is used, which accommodates the thread spool 28 and also the riveting thread holding devices 40 .
- the receiving structure 34 placed completely flat on a work table here is provided with the riveting thread holding devices 40 by the complex working head 26 and subsequently the textile reinforcement 29 for forming the reinforcement arrangement 30 .
- the rivet yarn holding devices 40 instead of the rivet yarn holding devices 40, other yarn holding devices can also be used, for example those as shown in FIGS Figures 9 to 13 to be discribed.
- FIG. 6 shows schematically a detailed view of an embodiment of a light-duty head 20 of a device according to the invention for producing a reinforcement support device 1 and a reinforcement arrangement 30 by depositing the textile reinforcement 29 on the reinforcement support device 1, which was formed from a receiving structure 34 previously provided with rivet yarn holding devices 40.
- the light-duty head 20 has a yarn holding feed 22, from which the individual riveting yarn holding devices 40 are also fed from a store.
- a welding device 23 is provided for connecting it to the receiving structure 34, preferably in the form of a device for ultrasonic welding.
- a heating device 25 is arranged in the area over which the yarn 32 is guided within the light-duty head 20 and subsequently deposited on the riveting yarn holding devices 40 . This is used, for example, when the yarn 32 is to be laid in tight radii.
- the heating of the yarn 32 reduces its stiffness, particularly if it comprises a thermoplastic matrix material, and makes it easier to wrap around tight radii without damage.
- the yarn 32 has cooled down again, it resumes its previous rigidity and gives the textile reinforcement 29 or the reinforcement arrangement 30 as a whole the appropriate strength as is required, for example, for the concreting process or transport.
- FIG. 7 shows schematically a detailed view of an embodiment of a complex working head 26 of a device according to the invention for the production of a reinforcement support device 1 and a reinforcement arrangement 30.
- the yarn spool 28 and the yarn holder storage 27 are arranged inside the complex working head 26 .
- the materials are conveyed as required to the tip pointing towards the receiving structure 34 and processed further there.
- the welding device 23 is provided for fastening the riveting thread holding devices 40 to the receiving structure 34, with the thread 32 then being deposited over the riveting thread holding devices 40 fastened in this way.
- a heater 25 is provided.
- FIG. 8 shows a schematic perspective view of an embodiment of a yarn holding device according to the invention, here a rivet yarn holding device 40.
- This has a rivet foot 44 on its lower side in the illustration, which is provided for connection to the receiving structure 34. This is guided through an opening in the receiving structure 34 and then deformed in such a way that the riveting yarn holding devices 40 are fastened to the receiving structure 34 .
- the rivet thread holding device 40 On the side facing away from the rivet foot 44, the rivet thread holding device 40 has a thread crown 42 around which the thread can be placed and deflected in different directions in a simple manner.
- the yarn can be subsequently fixed or at least secured in the yarn crown 42 by welding the grooves of the yarn crown 42 shut.
- a sonotrode and the method of ultrasonic welding are also preferably used for this purpose.
- FIG. 9 shows a schematic perspective view of an embodiment of a yarn holding device according to the invention, here a flat yarn holding device 46. While the yarn crown 42 is designed in the same way as the previously described rivet yarn holding device 40, the attachment is provided in a completely different way. Instead of riveting from the rear, planar welding is provided between a flat base 48 and the receiving structure 34 . A hollow-cylindrical sonotrode is preferably used for this purpose, with which the required connection is made using ultrasonic welding.
- FIG. 10 shows a schematic perspective view of an embodiment of a cable holder 50 with which lines or cables laid on the receiving structure 34 can be fixed there.
- a flat foot 48 is also provided for this purpose, which can be welded to the receiving structure 34
- FIG. 12 shows a schematic perspective view of an embodiment of a yarn holding device according to the invention, here a deflection yarn holding device 56. Similar to the click yarn holding device 52, this provides improved security against the yarn slipping off undesirably by being securely held in the groove 57 of the deflecting yarn holding device 56 after it has been wrapped around it can, at least as long as there is sufficient yarn tension.
- FIG. 13 shows a schematic perspective view of an embodiment of a yarn holding device according to the invention, here a temporary yarn holding device 58.
- a temporary yarn holding device 58 This is particularly suitable if the receiving structure 34 is not to remain on the concrete component as lost formwork, but is to be detached afterwards. Since the twine holding devices generally remain in the concrete component, a separation between these and the receiving structure 34 must be achieved. This is done by a release layer 60, which is water-soluble, for example, and is dissolved by means of water after the concrete component has hardened. Once the release liner 60 is dissolved, the containment structure 34 can be easily peeled away from the concrete member.
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Abstract
Bewehrungsstützeinrichtung zur Aufnahme, Halterung und Umlenkung eines Garns (32) zur Ausbildung einer textilen Bewehrung (29), wobei die Bewehrungsstützeinrichtung (1) Garnhalteeinrichtungen (40, 46, 52, 56, 58) aufweist, die einen Schlitz zur Einlage und/oder zum Verschweißen des Garns (32) aufweisen. Die Garnhalteeinrichtungen (40, 46, 52, 56, 58) sind auf einer zumindest zweidimensionalen Aufnahmestruktur (34) aus einem flächigen Material auf deren Oberfläche angeordnet, wobei das Maß zwischen der Oberfläche der Aufnahmestruktur (34) und der Position des in den Schlitz eingelegten Garns (32) den Abstand zwischen der Aufnahmestruktur (34) und der textilen Bewehrung (29) festlegt. Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Bewehrungsanordnung (30), umfassend wenigstens einen Roboterarm (14) und/oder eine Portaleinrichtung (16), die wenigstens einen zumindest zweidimensional bewegbaren Arbeitskopf (20, 26) aufweisen. Der Roboterarm (14) und/oder die Portaleinrichtung (16) umfassen eine Einrichtung zur Positionierung der Garnhalteeinrichtungen (40, 46, 52, 56, 58) und eine Einrichtung zur Garnablage. Verfahren zur Herstellung eines einfach oder mehrfach gekrümmten Betonbauteils.Reinforcement support device for receiving, holding and deflecting a yarn (32) to form a textile reinforcement (29), the reinforcement support device (1) having yarn holding devices (40, 46, 52, 56, 58) which have a slot for insertion and/or for Have welding of the yarn (32). The yarn holding devices (40, 46, 52, 56, 58) are arranged on an at least two-dimensional receiving structure (34) made of a flat material on its surface, with the dimension between the surface of the receiving structure (34) and the position of the inserted in the slot Yarn (32) determines the distance between the receiving structure (34) and the textile reinforcement (29). Device and method for producing a reinforcement arrangement (30), comprising at least one robot arm (14) and/or a portal device (16), which have at least one working head (20, 26) that can be moved at least in two dimensions. The robot arm (14) and/or the portal device (16) comprise a device for positioning the yarn holding devices (40, 46, 52, 56, 58) and a device for yarn deposit. Process for the production of a single or multi-curved concrete component.
Description
Die Erfindung betrifft eine Bewehrungsstützeinrichtung zur Aufnahme, Halterung und Umlenkung eines Garns zur Ausbildung einer textilen Bewehrung, wobei die Bewehrungsstützeinrichtung Garnhalteeinrichtungen aufweist, die wenigstens einen von einer ersten Seite, einer Oberseite, her in zumindest einer Richtung zugänglichen Schlitz oder wenigstens einen senkrecht zur Oberseite zugänglichen Schlitz zur Einlage und/oder zum Verschweißen des Garns aufweisen. Die Erfindung betrifft auch eine Bewehrungsanordnung, umfassend zumindest eine textile Bewehrung, ausgebildet zumindest aus einem Garn sowie weiterhin ein Vorrichtung zur Herstellung einer Bewehrungsanordnung, umfassend wenigstens einen Roboterarm und/oder eine Portaleinrichtung, die wenigstens einen zumindest zweidimensional bewegbaren Arbeitskopf aufweisen und ein Verfahren zur Herstellung einer Bewehrungsanordnung. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist auf ein Verfahren zur Herstellung eines einfach oder mehrfach gekrümmten Betonbauteils in einer Schalung gerichtet.The invention relates to a reinforcement support device for receiving, holding and deflecting a yarn to form a textile reinforcement, the reinforcement support device having yarn holding devices which have at least one slot that is accessible in at least one direction from a first side, an upper side, or at least one slot that is accessible perpendicularly to the upper side Have slot for inserting and / or for welding the yarn. The invention also relates to a reinforcement arrangement, comprising at least one textile reinforcement, formed at least from one yarn, and furthermore to a device for producing a reinforcement arrangement, comprising at least one robot arm and/or a portal device, which has at least one working head that can be moved at least in two dimensions, and a method for production a reinforcement arrangement. A further aspect of the invention relates to a method for producing a single or multiple curved concrete component in a formwork.
Für die Herstellung bewehrter Betonbauteile wird im Regelfall eine Schalung eingesetzt, in die eine Bewehrung, beispielsweise aus Stahl, eingelegt und in ihrer Lage gesichert wird. Diese Schalung wird im Anschluss mit Beton aufgefüllt, wodurch ein bewehrtes Betonbauteil entsteht. Während des Betonierens müssen sowohl die Bewehrung als auch jegliche Einbauteile, welche in den Beton eingebettet werden sollen, in ihrer Lage gesichert werden. Die Bewehrung besteht oftmals aus Stäben oder Gittern, welche wenig Formflexibilität bzw. eine hohe Steifigkeit aufweisen. Dies vereinfacht deren Herstellung und Lagesicherung während des Betoniervorgangs. Die hohe Steifigkeit der Bewehrung führt jedoch dazu, dass sie lediglich linear abgelegt werden kann und somit geraden Linien folgen muss. Weiterhin wird die Bewehrungsführung oftmals im Sinne eines möglichst einfachen handwerklichen Einbaus geplant und ausgeführt. Auch dies führt dazu, dass die Bewehrung in ihrer Form und Position strukturmechanisch nicht optimal eingesetzt wird.For the production of reinforced concrete components, formwork is generally used, into which reinforcement, for example made of steel, is inserted and secured in its position. This formwork is then filled with concrete, resulting in a reinforced concrete component. During concreting, both the reinforcement and any fixtures to be embedded in the concrete must be secured in place. The reinforcement often consists of rods or grids, which have little flexibility in shape or high rigidity. This simplifies their manufacture and position securing during the concreting process. However, the high rigidity of the reinforcement means that it can only be placed linearly and therefore has to follow straight lines. Furthermore, the reinforcement layout is often planned and executed in terms of the simplest possible manual installation. This also means that the reinforcement is not optimally used in terms of structural mechanics in terms of its shape and position.
Stahlbewehrungen werden schon seit über 130 Jahren eingesetzt. Entsprechend ausgeprägt sind die Technologien zur Lagesicherung während des Betonierprozesses. Jedoch werden konventionell nur uniaxiale Bewehrungen oder Bewehrungen mit großen Radien eingesetzt. Sollen kleinere Radien erzeugt werden, so werden diese meist extern erzeugt, indem die Stahlbewehrung gebogen wird. Die so entstandenen Bügel werden im Anschluss an die restliche Bewehrung - zumeist mithilfe eines Drahtes - angeknüpft.Steel reinforcements have been used for over 130 years. The technologies for securing the position during the concreting process are correspondingly well developed. However, conventionally only uniaxial reinforcements or reinforcements with large radii are used. If smaller radii are to be created, they are usually created externally by bending the steel reinforcement. The resulting ones Stirrups are attached to the rest of the reinforcement - usually with the help of a wire.
Die Nachteile der Stahlbewehrung liegen vor allem in der Steifigkeit und der Anfälligkeit gegenüber Korrosion. Weiterhin sind die Prozesse zum Erzeugen und Positionieren von Bügeln oder gekrümmten Bewehrungen nur mit einem hohen Aufwand möglich. Ein hoher händischer Anteil ist hier nach dem Stand der Technik üblich, eine Automatisierung nur eingeschränkt möglich.The main disadvantages of steel reinforcement are its rigidity and susceptibility to corrosion. Furthermore, the processes for creating and positioning stirrups or curved reinforcements are only possible with a great deal of effort. According to the state of the art, a high proportion of manual work is common here, and automation is only possible to a limited extent.
Textile Bewehrungen aus textilen Garnen, wie Carbongarnen, Glasfilamentgarnen oder ähnlichem, ermöglichen eine flexible Bewehrungsführung, vorausgesetzt die umgebende Matrix ist nicht zu steif ausgeführt. Im Regelfall kommen biaxiale Gelege aus Carbon oder Glas zum Einsatz. Diese Gelege werden mithilfe von Abstandhaltern in Position gehalten. Weiterhin kommen Stäbe aus Carbon oder Glas zum Einsatz, die analog zum Stahlbeton mit Abstandhaltern, Draht oder anderen Halteeinrichtungen in der vorgesehenen Position gehalten werden.Textile reinforcements made of textile yarns, such as carbon yarns, glass filament yarns or similar, allow flexible reinforcement, provided the surrounding matrix is not too stiff. As a rule, biaxial fabrics made of carbon or glass are used. These scrims are held in place using spacers. Furthermore, rods made of carbon or glass are used, which are held in the intended position with spacers, wire or other holding devices, analogous to reinforced concrete.
Gegenüber der Stahlbewehrung hat eine Bewehrung aus Carbon- oder Glasfasern den Vorteil, grundsätzlich formbar zu sein. Erst durch das Hinzufügen einer Beschichtung (welche unter anderem für das Verbundverhalten zwischen Garn und Beton sowie zumindest zwischen den einzelnen Filamenten notwendig ist) wird die Steifigkeit des Textils erhöht. Die Fasern sind nach der Beschichtung nicht mehr einfach formbar. Die Bewehrungsführung - und somit die Lage der Bewehrungsfasern im Betonbauteil - ist deshalb den bestehenden Technologien zur Ablage und Positionierung unterworfen und eingeschränkt. Für das Bauteil bedeutet dies, dass die Bewehrung nicht optimal in das Bauteil eingeführt werden kann, sondern immer Kompromissen unterliegt und tendenziell geraden Linien folgt (uniaxiale Ablage). Dies führt im Allgemeinen zu einer nicht lastgerechten Fadenausrichtung und folglich zu einer ineffizienten Ausnutzung der Fasersubstanz. Dies führt wiederum zu einer Überdimensionierung und somit zu einer Ressourcenvergeudung (Steigerung der C02-Emissionen und Verteuerung), kann zu Bauschäden und verminderter Lebensdauer führen und außerdem das Recycling erschweren.Compared to steel reinforcement, reinforcement made of carbon or glass fibers has the advantage of being basically malleable. The stiffness of the textile is only increased by adding a coating (which is necessary, among other things, for the bonding behavior between yarn and concrete and at least between the individual filaments). After coating, the fibers can no longer be easily shaped. The reinforcement routing - and thus the position of the reinforcement fibers in the concrete component - is therefore subject to and limited by the existing technologies for placement and positioning. For the component, this means that the reinforcement cannot be optimally inserted into the component, but is always subject to compromises and tends to follow straight lines (uniaxial placement). This generally results in yarn misalignment and consequent inefficient utilization of the fiber substance. This in turn leads to oversizing and thus to a waste of resources (increase in CO 2 emissions and price increases), can lead to structural damage and reduced service life and also make recycling more difficult.
Eine weitere Möglichkeit, um den Ressourceneinsatz zu reduzieren sowie die Ästhetik von Bauwerken zu erhöhen, ist der Einsatz von einfach oder zweifach gekrümmten Bauteilen. Die Bewehrungsführung solcher gekrümmten Bauteile stellt eine besondere Herausforderung dar. Die Bewehrung muss der Form des Bauteils folgen können und gleichzeitig gegen Aufschwimmen oder Absinken während des Betoniervorgangs gesichert werden. Diese Positionierung und Lagesicherung in dritter Dimension ist eine technische Herausforderung, welcher herkömmliche Verfahren nicht gewachsen sind.Another way to reduce the use of resources and to increase the aesthetics of buildings is the use of single or double curved components. The reinforcement layout of such curved components is a special one A challenge. The reinforcement must be able to follow the shape of the component and at the same time be secured against floating or sinking during the concreting process. This positioning and securing of the position in the third dimension is a technical challenge that conventional methods cannot cope with.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Bemühungen bekannt, welche eine freie, jedoch nach wie vor uniaxiale Garnablage ermöglichen. Diese sind beispielsweise in der Druckschrift
Das durch die Druckschrift
Darüber hinaus ist eine freie Bewehrungsführung durch das in der Druckschrift
Aus den Druckschriften
Die Entwicklung und Fertigung von Maschinen für eine variable Bewehrungsführung ist mit einem hohen Kosten- und Zeiteinsatz verbunden. Eine Anschaffung würde sich für ein Unternehmen demnach nur bei ausreichender Nachfrage rentieren. Da eine Lieferung schwerer Betonbauteile über mehr als 100 km zumeist nicht wirtschaftlich ist, ist die Nachfrage nach derartigen Maschinen begrenzt. Eine zentrale Herstellung der formoptimierten Bewehrung in einem einzigen Werk und anschließende Lieferung und Betonieren in dezentralen Fertigteilwerken würde es ermöglichen, die Entwicklungs- und Anschaffungskosten auf mehrere Fertigteilwerke zu verteilen. Die Bewehrungsform muss entsprechend stabil in Position gehalten werden, damit die Lage der Bewehrung auch nach dem Transport noch garantiert werden kann. Dies ist mit den herkömmlichen Verfahren zur Bewehrungsablage nicht möglich, da diese auf eine zentrale Herstellung und Positionierung der Bewehrung in der Schalung unmittelbar vor dem Betoniervorgang basieren. Herkömmliche Verfahren ermöglichen daher nicht den Transport einer bereits bestehenden Bewehrung.The development and production of machines for variable reinforcement routing is associated with high costs and time. A purchase would therefore only be profitable for a company if there was sufficient demand. Since a delivery of heavy concrete components over more than 100 km is usually not economical, the demand for such machines is limited. A central production of the shape-optimized reinforcement in a single plant and subsequent delivery and concreting in decentralized precast plants would make it possible to spread the development and procurement costs over several precast plants. The form of reinforcement must be held in a correspondingly stable position so that the position of the reinforcement can still be guaranteed even after transport. This is not possible with the conventional methods for laying down the reinforcement, since these are based on central production and positioning of the reinforcement in the formwork immediately before the concreting process. Conventional methods therefore do not allow the transport of an existing reinforcement.
Neben der Bewehrung müssen auch weitere Einbauteile in ihrer Lage gesichert werden. Dies betrifft beispielsweise Transportanker, Verbindungselemente, Leitungen oder Elektroanschlüsse. Insgesamt betrifft die technische Herausforderung also die Lagesicherung von Einbauteilen sowie einer Bewehrung - insbesondere bei einer variabel axialen Bewehrungsführung und bei gekrümmten Bauteilen - sowohl beim Transport als auch während des Betonierprozesses.In addition to the reinforcement, other built-in parts must also be secured in their position. This applies, for example, to transport anchors, connecting elements, cables or electrical connections. All in all, the technical challenge relates to securing the position of built-in parts and reinforcement - especially with a variable axial reinforcement layout and curved components - both during transport and during the concreting process.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache Bewehrungsstützeinrichtung für die freie Positionierung eines Garns einer textilen Bewehrung und damit eine freie Bewehrungsführung, eine variabel axiale Ablage, vorzuschlagen und eine Lösung für die Positionierung und Lagesicherung einer derartigen Bewehrungsanordnung, einschließlich etwaiger Einbauteile, während des Betoniervorgangs anzubieten. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bewehrungsanordnung, die Herstellung der Bewehrungsanordnung durch eine geeignete Vorrichtung und ein geeignetes Verfahren sowie die Herstellung von einfach oder mehrfach gekrümmten, bewehrten Bauteilen vorzuschlagen.It is therefore the object of the present invention to propose a simple reinforcement support device for the free positioning of a yarn of a textile reinforcement and thus a free reinforcement guidance, a variable axial placement, and a solution for the positioning and position securing of such a reinforcement arrangement, including any built-in parts, during the offer concreting process. It is also an object of the present invention to propose a reinforcement arrangement, the production of the reinforcement arrangement using a suitable device and a suitable method, and the production of reinforced components with single or multiple curvatures.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Bewehrungsstützeinrichtung zur Aufnahme, Halterung und Umlenkung eines Garns zur Ausbildung einer textilen Bewehrung. Die Bewehrungsstützeinrichtung weist Garnhalteeinrichtungen auf, die wenigstens einen von einer ersten Seite, einer Oberseite, her in zumindest einer Richtung zugänglichen Schlitz oder wenigstens einen senkrecht zur Oberseite zugänglichen Schlitz zur Einlage und/oder zum Verschweißen des Garns aufweisen. Nach der Erfindung umfasst die Bewehrungsstützeinrichtung Garnhalteeinrichtungen, die mit einer zweiten Seite, einer Unterseite, auf einer zumindest zweidimensionalen Aufnahmestruktur aus einem flächigen Material auf deren Oberfläche angeordnet sind. Das Maß zwischen der Oberfläche der Aufnahmestruktur und der Position des in den Schlitz eingelegten Garns legt den Abstand zwischen der Aufnahmestruktur und der textilen Bewehrung fest.The object is achieved by a reinforcement support device for receiving, holding and deflecting a yarn to form a textile reinforcement. The reinforcement support device has yarn holding devices which have at least one slot accessible from a first side, an upper side, in at least one direction or at least one slot accessible perpendicularly to the upper side for inserting and/or welding the yarn. According to the invention, the reinforcement support device comprises yarn holding devices, which are arranged with a second side, an underside, on an at least two-dimensional receiving structure made of a flat material on the surface thereof. The dimension between the surface of the receiving structure and the position of the yarn inserted in the slot determines the distance between the receiving structure and the textile reinforcement.
Die bevorzugten Garnhalteeinrichtungen umfassen neben dem Kopfteil weiterhin einen Fußteil, ausgeführt zur Verbindung mit einer zumindest zweidimensional in der ersten Ebene ausgebildeten Aufnahmestruktur an einem beliebigen Montageort auf deren Oberfläche in der ersten Ebene. An jedem Knotenpunkt, gebildet durch eine Garnhalteeinrichtung, kann das Garn seine Richtung ändern. Auf diese Weise wird eine variabel axiale Garnablage ermöglicht.In addition to the head part, the preferred yarn holding devices also comprise a foot part, designed for connection to a receiving structure formed at least two-dimensionally in the first plane at any assembly location on its surface in the first plane. At each node, formed by a yarn holding device, the yarn can change its direction. In this way, a variable axial yarn placement is made possible.
Als besonders vorteilhaft haben sich Garnhalteeinrichtungen ergeben, welche im unteren, der Aufnahmestruktur zugewandten Bereich einen erhöhten Radius oder Stege aufweisen. Auf diese Weise kann die Garnhalteeinrichtung mittels einer zylinderförmigen, hohlen Sonotrode, welche auf die Stege presst, an die Aufnahmestruktur mittels Ultraschallschweißen angeschweißt werden. Anders als beispielsweise die Nietverbindung, ermöglicht dies die Herstellung der Verbindung allein von der Oberseite der Aufnahmestruktur her.Yarn holding devices which have an increased radius or webs in the lower area facing the receiving structure have proven to be particularly advantageous. In this way, the yarn holding device can be welded to the receiving structure by means of ultrasonic welding by means of a cylindrical, hollow sonotrode which presses onto the webs. Different to for example the rivet connection, this allows the connection to be made solely from the top of the receiving structure.
Die Garnhalteeinrichtungen werden ebenfalls genutzt, um eine Verbindung zwischen der Aufnahmestruktur und jeglichen Einbauteilen (z. B. Leerrohren, Kapillarrohren, Kabel, Verankerungselemente) herzustellen. Hierzu sind spezielle Halterungen, wie z. B. ein Kabelhalter vorteilhaft einsetzbar.The yarn holding devices are also used to create a connection between the receiving structure and any built-in parts (e.g. empty tubes, capillary tubes, cables, anchoring elements). For this purpose, special brackets such. B. a cable holder can be used advantageously.
Die Einbauteile werden beispielsweise mittels einer Garnhalteeinrichtung befestigt. Dazu eignen sich die Garnhalteeinrichtungen mit Schlitz, um Bewehrungsgarne, Kapillarrohre oder Kabel mit der Aufnahmestruktur zu verbinden. Weitere Ausführungen eignen sich zur Verbindung von runden Verankerungselementen. Dabei wird die Garnhalteeinrichtung in einem ersten Schritt mit einer flachen Sonotrode auf die Aufnahmestruktur geschweißt und in einem zweiten Schritt das Verankerungselement mit dem Garnhalteeinrichtung formschlüssig verbunden. Weiterhin kann die Garnhalteeinrichtung eine Bohrung in der Mitte aufweisen, durch welche ein Kabel geführt werden kann. Dadurch kann das Kabel an dem Garn befestigt und auf die Außenseite eines erfindungsgemäßen Betonbauteils geführt werden. Dies kommt dann zum Einsatz, wenn das Garn zum Heizen oder zur elektrischen Signal- oder Energieübertragung genutzt werden soll.The built-in parts are attached, for example, by means of a yarn holding device. The yarn holding devices with a slot are suitable for this purpose in order to connect reinforcement yarns, capillary tubes or cables to the receiving structure. Other versions are suitable for connecting round anchoring elements. In a first step, the yarn holding device is welded onto the receiving structure using a flat sonotrode, and in a second step the anchoring element is positively connected to the yarn holding device. Furthermore, the yarn holding device can have a hole in the middle through which a cable can be passed. As a result, the cable can be attached to the yarn and guided to the outside of a concrete component according to the invention. This is used when the yarn is to be used for heating or for the transmission of electrical signals or energy.
Weiterhin kann die Garnhalteeinrichtung derart ausgeführt werden, dass sich ein Zylinder mit verjüngendem Schlitz an der Seite, auch als Rille bezeichnet, ergibt. An dieser Art Garnhalteeinrichtung, nachfolgend als Umlenkgarnhalteeinrichtung bezeichnet, kann ein Garn herumgeführt und bei Bedarf umgelenkt werden. Auch dieses wird mit der Aufnahmestruktur verklebt, verschweißt, verschraubt oder anderweitig verbunden. Auf diese Weise kann das Garn an jeder beliebigen Stelle umgelenkt und in seiner Position gesichert werden. Dies ermöglicht eine variabel axiale Garnablage.Furthermore, the yarn holding device can be designed in such a way that a cylinder with a tapering slot on the side, also referred to as a groove, results. A yarn can be guided around this type of yarn holding device, hereinafter referred to as a deflection yarn holding device, and deflected if necessary. This is also glued, welded, screwed or otherwise connected to the receiving structure. In this way, the yarn can be deflected at any point and secured in its position. This enables variable axial yarn placement.
Der Fußteil der Garnhalteeinrichtungen ist, wo oben näher erläutert, dazu ausgeführt, mit der Aufnahmestruktur insbesondere mittels Ultraschall verschweißt (was bevorzugt von der Oberseite her erfolgt), vernietet (was von der Unterseite her erfolgt), verklemmt, verklebt, verschraubt und/oder magnetisch, jeweils temporär oder dauerhaft, verbunden zu werden.The foot part of the yarn holding devices is, where explained in more detail above, designed to be welded to the receiving structure, in particular by means of ultrasound (which is preferably done from the top), riveted (which is done from the bottom), clamped, glued, screwed and/or magnetically to be connected, either temporarily or permanently.
Beim Verschweißen mittels Ultraschall für die Herstellung der Verbindungen kommen die zuvor bereits erwähnten Sonotroden zum Einsatz. Sie werden durch das Einleiten von hochfrequenten mechanischen Schwingungen in Resonanzschwingungen versetzt und verschweißen somit die Garnhalteeinrichtung temporär oder dauerhaft mit der Aufnahmestruktur.The previously mentioned sonotrodes are used for ultrasonic welding to create the connections. They are set into resonant vibrations by introducing high-frequency mechanical vibrations and thus temporarily or permanently weld the yarn holding device to the receiving structure.
Zudem kann das Garn mit der Garnhalteeinrichtung verbunden werden. Sofern eine flache Sonotrode eingesetzt wird, so ist es vorteilhaft, wenn die Garnhalteeinrichtung mindestens einen Schlitz aufweist, in welchen das Garn eingelegt wird. Im Anschluss wird eine flache Ultraschall-Sonotrode von oben auf die Garnhalteeinrichtung gepresst. Dadurch wird der Kunststoff derart verformt, dass sich das Garn mit der Garnhalteeinrichtung verbindet, zumindest aber wird es am unerwünschten Verlassen des dann verschlossenen Schlitzes gehindert. Die Temperatur wird beim Ultraschallschweißen nur lokal auf die Garnhalteeinrichtung übertragen, wodurch das Garn unbeschädigt bleibt.In addition, the yarn can be connected to the yarn holding device. If a flat sonotrode is used, it is advantageous if the yarn holding device has at least one slot into which the yarn is inserted. A flat ultrasonic sonotrode is then pressed onto the yarn holding device from above. As a result, the plastic is deformed in such a way that the yarn connects to the yarn holding device, but at least it is prevented from leaving the then closed slot undesirably. During ultrasonic welding, the temperature is only transferred locally to the yarn holding device, which means that the yarn remains undamaged.
Weiterhin kann nach einer alternativen Ausführungsform die Verbindung zwischen Garnhalteeinrichtung und Aufnahmestruktur durch eine Vernietung realisiert werden. Dazu weist die Garnhalteeinrichtung einen Fußteil auf, der in einen Nietfuß, auch als Nietfortsatz bezeichnet, eine vorzugsweise zylindrische Verlängerung am Grund, ausläuft, der an dem Montageort durch einen Durchbruch in der Aufnahmestruktur von einer ersten Seite her geführt und danach, insbesondere mittels Ultraschallschweißen, von einer zweiten Seite her vernietet wird. Zur Vernietung kommt daher ebenfalls bevorzugt eine Sonotrode zum Einsatz.Furthermore, according to an alternative embodiment, the connection between the yarn holding device and the receiving structure can be realized by riveting. For this purpose, the yarn holding device has a foot part, which ends in a rivet foot, also referred to as a rivet extension, a preferably cylindrical extension at the base, which is guided at the installation site through an opening in the receiving structure from a first side and then, in particular by means of ultrasonic welding, is riveted from a second side. A sonotrode is therefore also preferably used for riveting.
Weiterhin kann als Garnhalteeinrichtung ein Kunststoffteil eingesetzt werden, welches eine mechanische Klick-Verbindung realisiert, nachfolgend als Klickgarnhalteeinrichtung bezeichnet. Dieses Element wird bevorzugt im Spritzgussverfahren hergestellt. Auf der Unterseite wird es mit der Aufnahmestruktur verklebt, verschweißt oder vernietet. Das Garn wird durch eine Klickverbindung mit der Garnhalteeinrichtung verbunden. Diese mechanische Verbindung ist im Regelfall schneller als ein Verschweißen, hat jedoch den Nachteil, dass das Garn axial verschiebbar bleibt.Furthermore, a plastic part can be used as a yarn holding device, which implements a mechanical click connection, hereinafter referred to as a click yarn holding device. This element is preferably manufactured using the injection molding process. It is glued, welded or riveted to the receiving structure on the underside. The twine is connected to the twine holding device by a click connection. This mechanical connection is usually faster than welding, but has the disadvantage that the yarn remains axially displaceable.
Alternativ zur Verschweißung bzw. Vernietung kann die Garnhalteeinrichtung auch durch eine Verklebung, durch eine Verschraubung oder magnetisch mit der Aufnahmestruktur sowie mit dem Garn verbunden werden. Es können auch Mischformen auftreten.As an alternative to welding or riveting, the yarn holding device can also be bonded, screwed or magnetically connected to the Recording structure and connected to the yarn. Mixed forms can also occur.
Die Höhe der Garnhalteeinrichtung, insbesondere aber das Maß zwischen der Unterseite des Fußteils und einer Garnauflage der Garnhalteeinrichtung, gibt den Abstand der textilen Bewehrung, die aus dem Garn gebildet wird, zur Aufnahmestruktur vor. Auf dieser Höhe befindet sich das Garn nach dem Betonieren. Die Höhe der Garnhalteeinrichtung kann verändert werden, sie bestimmt die statische Nutzhöhe der Bewehrung und beeinflusst somit grundlegend das Tragverhalten des bewehrten Betonelements.The height of the yarn holding device, but in particular the dimension between the underside of the foot part and a yarn support of the yarn holding device, specifies the distance between the textile reinforcement, which is formed from the yarn, and the receiving structure. The yarn is at this height after concreting. The height of the twine holding device can be changed, it determines the useful static height of the reinforcement and thus fundamentally influences the load-bearing behavior of the reinforced concrete element.
Die Garnhalteeinrichtungen verbleiben nach dem Betonieren im Betonbauteil. Um dennoch die Aufnahmestruktur nach dem Betonieren ablösen und evtl. wiederverwenden zu können, kann eine lösbare Verbindung zwischen Garnhalteeinrichtung und Aufnahmestruktur hergestellt werden. Auch dabei hat sich das Ultraschallschweißen als vorteilhaft erwiesen. Es hat sich hierfür als besonders günstig herausgestellt, wenn zumindest der Kopfteil aus einem thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt PLA (Polyatic Acid), besteht.The twine holding devices remain in the concrete component after concreting. However, in order to be able to detach the receiving structure after concreting and possibly reuse it, a detachable connection can be made between the twine holding device and the receiving structure. Here, too, ultrasonic welding has proven to be advantageous. For this purpose, it has proven to be particularly favorable if at least the head part consists of a thermoplastic material, preferably PLA (polyatic acid).
Mit besonderen Vorteilen ist eine wasserlösliche Zwischenlage, die eine lösbare Verbindung zwischen Garnhalteeinrichtung und Aufnahmestruktur schafft, verbunden. Diese ist zwischen Aufnahmestruktur und Garnhalteeinrichtung angeordnet und dazu ausgebildet, dass sich die Zwischenlage durch den Eintrag von Feuchtigkeit, insbesondere beim Betonieren, auflöst und die Verbindung mit der Aufnahmestruktur löst, sodass die Verbindung nur für einen Transport und eine Lagesicherung beim Betonieren genutzt wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Fußteil an seiner Unterseite die Zwischenlage auf, sodass diese zweiteilig ist und aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialen besteht. Besonders bevorzugt besteht die Zwischenlage aus einem schweißbaren Material bevorzugt PVA, Polyvinylalkohol, mit der bevorzugt durch Ultraschallschweißen die Garnhalteeinrichtung mit der Aufnahmestruktur verschweißt wird.A water-soluble intermediate layer, which creates a detachable connection between the yarn holding device and the receiving structure, is associated with particular advantages. This is arranged between the receiving structure and the twine holding device and is designed so that the intermediate layer dissolves as a result of the entry of moisture, in particular during concreting, and the connection with the receiving structure is released, so that the connection is only used for transport and securing the position during concreting. According to a preferred embodiment, the foot part has the intermediate layer on its underside, so that it is in two parts and consists of at least two different materials. Particularly preferably, the intermediate layer consists of a weldable material, preferably PVA, polyvinyl alcohol, with which the yarn holding device is welded to the receiving structure, preferably by ultrasonic welding.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Bewehrungsanordnung, umfassend zumindest eine textile Bewehrung, ausgebildet zumindest aus einem Garn. Nach der Erfindung umfasst die Bewehrungsanordnung weiterhin die Bewehrungsstützeinrichtung, insbesondere die Aufnahmestruktur und die Garnhalteeinrichtungen.The object is also achieved by a reinforcement arrangement, comprising at least one textile reinforcement, formed at least from one yarn. According to the invention, the reinforcement arrangement further comprises the Reinforcement support device, in particular the receiving structure and the yarn holding devices.
Ist die Aufnahmestruktur als eine dünnwandige Platte ausgeführt, beispielsweise aus Metall, Holz oder Kunststoff, hat sich dies als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Platten können der Größe des zukünftigen Betonbauteils entsprechen und somit Größenordnungen von über 5 m x 5 m annehmen. Sollen die Platten transportiert werden, so ist es zweckmäßig, diese in Teilabschnitte zu unterteilen. In diesem Fall werden die Teilabschnitte vor dem Betonieren unmittelbar auf der Schalung miteinander verbunden. Dabei haben sich lösbare Klickverbindungen als zweckmäßig herausgestellt. Die Aufnahmestruktur kann Aussparungen oder ähnliches enthalten, die beispielsweise im Tiefziehverfahren oder durch Stanzen eingebracht werden. Die Aufnahmestruktur stellt nach einer alternativen Ausführungsform gleichzeitig einen Teil der Schalung dar. Auf die Aufnahmestruktur werden die Garnhalteeinrichtungen sowie Verbindungselemente angebracht, welche das Garn und Einbauteile mit der Aufnahmestruktur verbinden.If the receiving structure is designed as a thin-walled plate, for example made of metal, wood or plastic, this has proven to be particularly advantageous. The slabs can correspond to the size of the future concrete component and can thus assume dimensions of more than 5 m x 5 m. If the panels are to be transported, it is advisable to divide them into sections. In this case, the sections are connected to each other directly on the formwork before concreting. Detachable click connections have proven to be useful. The receiving structure can contain recesses or the like, which are introduced, for example, in a deep-drawing process or by stamping. According to an alternative embodiment, the receiving structure simultaneously represents part of the formwork. The yarn holding devices and connecting elements which connect the yarn and built-in parts to the receiving structure are attached to the receiving structure.
Die mit der Aufnahmestruktur verbundene Bewehrung kann als einfaches Garn oder vorgefertigtes Gelege ausgeführt sein. Das einfache Garn und das vorgefertigte Gelege werden in der vorliegenden Beschreibung als Garn bezeichnet, da auch das im Gelege enthaltene Garn in den Garnhalteeinrichtungen gehalten wird, wenn auch nicht als einzelnes Garn abgelegt. Die Art der Ablage ändert sich somit beim Gelege, da dieses nur über die Garnhalteeinrichtungen gelegt und mit diesen verbunden werden muss. Diese Verfahrensalternative ist deshalb nicht näher beschrieben, jedoch ebenfalls von der Erfindung umfasst, da sich für den Fachmann zweifellos ein Weg ergibt, wie er diese Lösung nachzuarbeiten hätte.The reinforcement connected to the receiving structure can be designed as a simple yarn or as a prefabricated scrim. The simple yarn and the prefabricated structure are referred to as yarn in the present description, since the yarn contained in the structure is also held in the yarn holding devices, even if not laid down as a single yarn. The type of filing thus changes with the scrim, since this only has to be laid over the yarn holding devices and connected to them. This alternative method is therefore not described in more detail, but is also covered by the invention, since there is undoubtedly a way for the person skilled in the art to rework this solution.
Die Bewehrung sowie die Einbauteile sind in ihrer Lage gesichert. Sowohl beim Ausgießen der Struktur mit einer Betonmatrix, nachfolgend sowie in der vorstehenden Beschreibung auch als Betonieren bezeichnet, als auch beim Transport (innerhalb eines Werkes oder zwischen Werken) bleibt die Position der Einbauteile und des Garns relativ zur Aufnahmestruktur gesichert. Eine unten näher beschriebene Bewehrungsanordnung, bestehend aus Aufnahmestruktur, Bewehrung und Einbauteilen, wird im Anschluss auf die Schalung aufgelegt und lösbar mit der Schalung verbunden. Die Verbindung kann zwischen Schalung und Aufnahmestruktur mittels Klebung, magnetisch oder durch Niederhalten erzeugt und während dem Betonieren aufrechterhalten werden.The reinforcement and the built-in parts are secured in their position. Both when pouring the structure with a concrete matrix, also referred to as concreting below and in the above description, and during transport (within a plant or between plants), the position of the built-in parts and the yarn remains secured relative to the receiving structure. A reinforcement arrangement described in more detail below, consisting of receiving structure, reinforcement and installation parts, is then placed on the formwork and releasably connected to the formwork. The connection can be between the formwork and the receiving structure created by bonding, magnetically or by holding down and maintained during concreting.
Die Aufnahmestruktur kann in unterschiedlichen Größen hergestellt bzw. konfektioniert werden. Zur Herstellung größerer Bauteile kommen mehrere Aufnahmestrukturen zum Einsatz, welche nebeneinander auf die Schalung gelegt werden. In diesem Fall ist darauf zu achten, dass die Bewehrung eine ausreichende Übergreifungslänge zur benachbarten Bewehrung aufweist, so dass die Zugkräfte in der Bewehrung übertragen werden können. In Untersuchungen hat sich eine Übergreifungslänge von 1-5 cm als geeignet und ausreichend erwiesen.The receiving structure can be manufactured or assembled in different sizes. To produce larger components, several receiving structures are used, which are placed next to each other on the formwork. In this case, care must be taken to ensure that the reinforcement has a sufficient lap length to the adjacent reinforcement so that the tensile forces can be transferred in the reinforcement. Tests have shown that an overlap length of 1-5 cm is suitable and sufficient.
Vorteilhafterweise weist die Aufnahmestruktur Aussparungen auf und/oder ist um wenigstens eine Achse gekrümmt ausgeführt. Sofern eine gekrümmte Schalung zur Herstellung einfach oder mehrfach gekrümmter Bauteile eingesetzt werden soll, so kann dies durch eine besondere Form der Aufnahmestruktur ermöglicht werden, die in der Lage ist, der Form der Schalung zu folgen.Advantageously, the receiving structure has recesses and/or is curved about at least one axis. If a curved formwork is to be used to produce single or multiple curved components, this can be made possible by a special shape of the receiving structure that is able to follow the shape of the formwork.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn auf der Aufnahmestruktur Einbauteile wie z. B. Leitungen für Fluide oder elektrischen Strom, Schalter, Sensoren, Verankerungselemente, Transportanker, Elektrodosen, Leerrohre, Kabel, Kapillarrohre oder ähnliches mittels einer Halteeinrichtung angeordnet sind. Die Halteeinrichtung ist nach einer bevorzugten Ausführungsform gleich der Garnhalteeinrichtung, insbesondere als Kunststoffhalter, lösbar und nicht lösbar, aufgebaut. Das Bewehrungsgarn sowie die notwendigen Einbauteile werden lösbar oder unlösbar mit der Aufnahmestruktur verbunden.Further advantages arise when built-in parts such as e.g. B. lines for fluids or electricity, switches, sensors, anchoring elements, transport anchors, electrical sockets, conduits, cables, capillary tubes or the like are arranged by means of a holding device. According to a preferred embodiment, the holding device is constructed in the same way as the yarn holding device, in particular as a plastic holder, detachable and non-detachable. The reinforcement yarn and the necessary built-in parts are connected to the receiving structure in a detachable or non-detachable manner.
Die Aufnahmestruktur ist nach einer ersten Ausführungsform ausgebildet zum Ablösen von einem Betonteil, in das die Bewehrungsanordnung einbetoniert ist, nach dem Aushärten. Das Ablösen wird dabei mittels einer Zwischenschicht erreicht. Nach einer zweiten Ausführungsform ist die Aufnahmestruktur hingegen ausgebildet, um als verlorene Schalung in dem Betonteil zu verbleiben.According to a first embodiment, the receiving structure is designed for detachment from a concrete part, in which the reinforcement arrangement is concreted, after hardening. The detachment is achieved by means of an intermediate layer. According to a second embodiment, however, the receiving structure is designed to remain in the concrete part as permanent formwork.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Bewehrungsanordnung gemäß vorstehender Beschreibung, die Vorrichtung umfassend wenigstens einen Roboterarm und/oder eine Portaleinrichtung, die wenigstens einen zumindest zweidimensional bewegbaren Arbeitskopf aufweisen.A further aspect of the present invention relates to a device for producing a reinforcement arrangement according to the above description, the device comprising at least one robot arm and/or a portal device which has at least one working head which can be moved at least in two dimensions.
Nach der Erfindung umfassen der Roboter und/oder die Portaleinrichtung eine Einrichtung zur Positionierung der Garnhalteeinrichtung auf der Aufnahmestruktur und/oder eine Einrichtung zur Garnablage zur Verbindung des Garns mit den Garnhalteeinrichtungen in zwei oder drei Dimensionen. Die Einrichtung zur Positionierung der Garnhalteeinrichtung und/oder die Einrichtung zur Garnablage zur Verbindung des Garns mit den Garnhalteeinrichtungen sind an dem wenigstens einen Arbeitskopf des Roboterarms oder der Portaleinrichtung angeordnet. Die Einrichtungen sind zur Verbindung des Garns mit den Garnhalteeinrichtungen in zwei oder drei Dimensionen für ebene und gekrümmte Flächen geeignet.According to the invention, the robot and/or the portal device comprise a device for positioning the yarn holding device on the receiving structure and/or a device for yarn laying for connecting the yarn to the yarn holding devices in two or three dimensions. The device for positioning the yarn holding device and/or the device for depositing the yarn for connecting the yarn to the yarn holding devices are arranged on the at least one working head of the robot arm or the portal device. The devices are suitable for connecting the yarn to the yarn holding devices in two or three dimensions for flat and curved surfaces.
Zur automatisierten Ablage des Garns wird eine Automatisierungseinheit eingesetzt. Die Basis bildet ein Roboterarm, eine Portaleinrichtung oder eine Kombination von beidem. Dadurch kann die Garnablage in zwei oder drei Dimensionen erfolgen. Dieses Verfahren ermöglicht automatisiert die freie Platzierung der Garnhalteeinrichtungen auf ebenen sowie auf gekrümmten Oberflächen, um die variabel axiale Garnführung zu erreichen.An automation unit is used for the automated placement of the yarn. The basis is a robotic arm, a gantry device or a combination of both. As a result, the yarn can be deposited in two or three dimensions. This automated process enables the yarn holding devices to be placed freely on flat and curved surfaces in order to achieve variable axial yarn guidance.
Die Automatisierungseinheit besteht weiterhin aus einer Ablageeinheit, die am Arbeitskopf des Roboterarms bzw. der Portaleinrichtung angebracht ist. Diese wiederum beinhaltet unter anderem eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Garnabzug, die das Garn je nach Ablagegeschwindigkeit und Garnbedarf liefert. Dies kann beispielsweise durch einen Antrieb des Spulenkörpers erreicht werden. Weiterhin hat sich ein daran anschließender Garnspanner oder Garnspeicher in Form einer Kompensationsvorrichtung bei kontinuierlichen Ablageverfahren mit unterschiedlichem Garnbedarf als sehr vorteilhaft erwiesen. Alternativ wird die Garnzufuhr im Abgleich zum Garnbedarf regelungstechnisch bereitgestellt, d. h. die benötigte Garnlänge wird berechnet und durch die Antriebseinheit, bei einer zuvor definierten Garnzugkraft für eine optimale Ablage, geliefert. Das Garn kann dabei von einer Spule abgezogen werden, die unmittelbar in der Ablageeinheit, am Portal oder an einer externen Spulenhalterung befestigt ist. Weiterhin beinhaltet die Ablageeinheit eine Verbindungseinheit, die sowohl die Verbindung der Garnhalteeinrichtung mit dem Garn, als auch der Garnhalteeinrichtung mit der Aufnahmestruktur herstellt.The automation unit also consists of a storage unit that is attached to the working head of the robot arm or the portal device. This in turn includes, among other things, a device for continuous yarn take-off, which supplies the yarn depending on the laying speed and yarn requirement. This can be achieved, for example, by driving the coil body. Furthermore, a subsequent yarn tensioner or yarn store in the form of a compensation device has proven to be very advantageous in the case of continuous depositing processes with different yarn requirements. Alternatively, the yarn feed is made available by means of control technology in comparison to the yarn requirement, i. H. the required twine length is calculated and supplied by the drive unit with a previously defined twine tension for optimal placement. The yarn can be pulled off a spool that is attached directly to the storage unit, to the portal or to an external spool holder. Furthermore, the storage unit includes a connection unit that connects both the yarn holding device to the yarn and the yarn holding device to the receiving structure.
Die Verbindungen der Garnhalteeinrichtungen mit der Aufnahmestruktur können beispielsweise durch Kleben, Verschrauben, magnetisch oder durch Schweißen hergestellt werden. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei das Ultraschallschweißen herausgestellt. Dabei wird die Garnhalteeinrichtung zunächst auf die Oberfläche der Aufnahmestruktur aufgelegt. Mittels Aufschmelzen des Werkstoffs durch das Einleiten einer hochfrequenten mechanischen Schwingung in die Garnhalteeinrichtung wird der Werkstoff aufgeschmolzen und geht eine Fügeverbindung mit der Aufnahmestruktur ein. Mithilfe des gleichen Verfahrens wird nach der bevorzugten Ausführungsform das Garn mit der Garnhalteeinrichtung verbunden. Die Garnhalteeinrichtungen werden einem Magazin entnommen, welches sich unmittelbar in der Ablageeinheit befindet, oder extern, beispielsweise von der Portaleinrichtung her, bezogen. Bei externer Lagerung können die Garnhalteeinrichtungen beispielsweise mithilfe eines Schlauchs, der als Zuführung dient, zugeführt werden.The connections of the yarn holding devices to the receiving structure can be produced, for example, by gluing, screwing, magnetically or by welding. Ultrasonic welding has proven to be particularly advantageous exposed. The yarn holding device is first placed on the surface of the receiving structure. By melting the material by introducing a high-frequency mechanical vibration into the yarn holding device, the material is melted and forms a joint with the receiving structure. Using the same method, the yarn is connected to the yarn holder according to the preferred embodiment. The yarn holding devices are taken from a magazine, which is located directly in the storage unit, or externally, for example from the portal device. In the case of external storage, the yarn holding devices can be fed in, for example, using a hose that serves as a feed.
Damit das Garn frei, also variabel axial, geführt werden kann, muss es flexibel und von geringer Biegesteifigkeit sein. Die Steifigkeit muss derart eingestellt sein, dass das Garn um kleine Radien geführt werden kann, ohne in seine Ausgangsposition zurückzukehren und ohne zu brechen. Trotz geringer Steifigkeit muss eine ausreichende Tragfähigkeit und Sicherheit (Dauerhaftigkeit, Hitzebeständigkeit) garantiert werden. Im Regelfall enthält das Bewehrungsgarn eine Beschichtung (auch Tränkung oder Imprägnierung genannt), welche zur Trag- und Verbundfähigkeit beiträgt.In order for the yarn to be able to be guided freely, i.e. variably axially, it must be flexible and of low flexural rigidity. The stiffness must be adjusted in such a way that the yarn can be guided around small radii without returning to its original position and without breaking. Despite low rigidity, sufficient load-bearing capacity and safety (durability, heat resistance) must be guaranteed. As a rule, the reinforcement yarn contains a coating (also known as impregnation or impregnation), which contributes to the load-bearing capacity and bondability.
Diese führt jedoch zumeist auch dazu, dass das Garn biegesteif wird. Für eine variabel axiale Garnführung hat sich insbesondere eine Bewehrung, bestehend aus einem Faserstrang aus Carbon oder Glas als vorteilhaft erwiesen, welcher im Vorhinein konsolidiert (getränkt) wurde. In einem vorangegangenen Fertigungsschritt wird ein Garn mit der Polymermatrix durchtränkt und zu einem Garn-Halbzeug vorgefertigt. Die geforderten Materialparameter können so optimal eingestellt und überwacht werden.However, this usually also means that the yarn becomes rigid. Reinforcement consisting of a fiber strand made of carbon or glass, which was consolidated (impregnated) in advance, has proven particularly advantageous for variable axial yarn guidance. In a previous production step, a yarn is impregnated with the polymer matrix and prefabricated into a yarn semi-finished product. The required material parameters can thus be optimally set and monitored.
Des Weiteren kann der Faserstrang in seiner geometrischen Beschaffenheit angepasst und durch Werkzeuge (Strukturierung) bzw. zusätzliche Verfahrensschritte (Umwindung mit Garn) in seiner Oberfläche verändert und der spätere Verbund zum Beton optimiert werden. Das so erzeugte Garn-Halbzeug wird aufgespult und als Coil bzw. Spule in die Bewehrungsanlage zur Ablage eingebracht.Furthermore, the fiber strand can be adjusted in terms of its geometric properties and its surface can be changed using tools (structuring) or additional process steps (winding with yarn) and the subsequent bond with the concrete can be optimised. The yarn semi-finished product produced in this way is wound up and placed in the reinforcement system for storage as a coil or bobbin.
Des Weiteren hat sich als Beschichtung eine thermoplastische Polymermatrix als besonders vorteilhaft erwiesen, um eine reduzierte Garnsteifigkeit während des Ablegens zu erhalten. Aufgrund der Materialeigenschaften lässt sich ein damit konsolidiertes Garn im späteren Ablageprozess unter erhöhter Temperatur reversibel aufschmelzen bzw. erweichen, wie oben beschrieben. So lassen sich kleine Ablageradien unter 5 cm realisieren. Nach der Ablage und Erwärmung besitzt das Garn wieder die gleichen Eigenschaften und die Materialparameter werden in Bereichen, wo das Garn aufgeheizt wurde, nicht verschlechtert. Der beschriebene Ablageprozess mit thermischer Erwärmung des Garns erlaubt den Einsatz spezieller Polymere, welche durch eine thermische Behandlung (Aufheizen) die Materialeigenschaften verbessern. Infolge des Temperns, also der Erwärmung des Garnmaterials, sowie der Aktivierung und Umwandlung der Polymereigenschaften kommt es zu einer Aktivierung und Umwandlung der Polymerbestandteile, wodurch beispielsweise die Steifigkeit des Garns erhöht und/oder die Verbundeigenschaften zwischen den einzelnen Filamenten des Garns sowie des Garns mit der umgebenden Betonmatrix verbessert werden kann.Furthermore, a thermoplastic polymer matrix has proven to be particularly advantageous as a coating in order to obtain reduced yarn stiffness during laying. Due to the material properties, a reversibly melt or soften consolidated yarn in the subsequent laying process at elevated temperature, as described above. In this way, small depositing radii of less than 5 cm can be achieved. After laying and heating, the yarn has the same properties again and the material parameters are not deteriorated in areas where the yarn was heated. The laying process described with thermal heating of the yarn allows the use of special polymers, which improve the material properties through thermal treatment (heating). As a result of the tempering, i.e. the heating of the yarn material, as well as the activation and conversion of the polymer properties, there is an activation and conversion of the polymer components, which, for example, increases the stiffness of the yarn and/or the bond properties between the individual filaments of the yarn and the yarn with the surrounding concrete matrix can be improved.
Es hat sich bei dem Arbeitskopf somit als vorteilhaft erweisen, wenn eine Heizeinrichtung zur Aufheizung eines mit einem thermoplastischen Polymer beschichteten oder durchtränkten Garns umfasst ist, womit dieses erweicht und formbar wird und bei verminderter Steifigkeit in der gewünschten Weise abgelegt werden kann. Die Heizeinrichtung ist beispielsweise angeordnet an dem Arbeitskopf.It has thus proven to be advantageous for the working head if a heating device for heating a yarn coated or impregnated with a thermoplastic polymer is included, with the result that this softens and becomes malleable and can be laid down in the desired manner with reduced rigidity. The heating device is arranged, for example, on the working head.
Die Heizeinrichtung kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn eine thermoplastische Polymermatrix als Beschichtung oder Tränkung des Garns eingesetzt wird. Die Heizeinrichtung erhitzt das Garn sowie die Beschichtung kurzfristig auf eine Temperatur, bei der die Beschichtung (beispielsweise das Polymer) aufweicht oder aufschmilzt und die Steifigkeit des Garns herabgesetzt wird. Dadurch wird es formbar und es können auch starke Richtungswechsel in engen Radien vollzogen werden. Nach der Ablage kühlt das Garn wieder aus, wodurch die Steifigkeit erhöht wird und der notwendige Verbund zwischen Garn und Betonmatrix sowie zwischen den einzelnen Filamenten des Garns garantiert wird. Dieser Abkühlprozess kann durch eine zusätzlich modular integrierbare Abkühleinheit, wie unten beschrieben, beschleunigt werden.The heating device is used in particular when a thermoplastic polymer matrix is used as a coating or impregnation of the yarn. The heating device briefly heats the yarn and the coating to a temperature at which the coating (for example the polymer) softens or melts and the rigidity of the yarn is reduced. This makes it malleable and strong changes of direction can also be made in tight radii. After being laid, the yarn cools down again, which increases its rigidity and guarantees the necessary bond between the yarn and the concrete matrix as well as between the individual filaments of the yarn. This cooling process can be accelerated with an additional cooling unit that can be integrated in a modular manner, as described below.
Weitere Vorteile resultieren aus einer Strukturierungseinrichtung zur Erzeugung einer Oberflächenstruktur am erweichten Garn. Eine solche lokale Oberflächenstrukturierung zur Ausbildung von Rippen oder ähnlichem kann in der Ablageeinheit, die um die Strukturierungseinrichtung ergänzt wurde, ebenfalls umgesetzt werden. Dafür wird das Garn nach Erhitzen und Überführen in einen formbaren Zustand durch beispielsweise ein strukturiertes Walzenpaar oder eine Matrize als Strukturierungseinrichtung geführt, die dem Garn eine Strukturierung bzw. Profilierung verleihen. Diese wirkt im Beton als formschlüssige Kraftübertragung zwischen Bewehrung und Beton.Further advantages result from a structuring device for producing a surface structure on the softened yarn. Such a local surface structuring to form ribs or the like can also be implemented in the storage unit that has been supplemented by the structuring device. That's what it will be for After heating and converting the yarn into a formable state, it is guided through, for example, a structured pair of rollers or a die as a structuring device, which imparts a structure or profile to the yarn. This acts in the concrete as a form-fitting force transmission between reinforcement and concrete.
Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Verfahrens ist die definierte Ausbildung einer Schlaufe bzw. eines Formradius beim Richtungswechsel am Bauteilrand. Durch die Heizeinrichtung und das Erweichen des Garnes kann das Garn in einem beliebigen Radius umgelenkt und ohne Durchtrennung bzw. Schneiden endlos abgelegt werden. Der Kraftfluss innerhalb der Bewehrung, des Garns, bleibt aufrechterhalten und die ausgebildete Schlaufe verankert die Bewehrungsstruktur, das Garn, im Randbereich.Another advantage of the method described is the defined formation of a loop or a shape radius when changing direction at the edge of the component. Due to the heating device and the softening of the yarn, the yarn can be deflected in any radius and laid down endlessly without being severed or cut. The flow of forces within the reinforcement, the yarn, is maintained and the formed loop anchors the reinforcement structure, the yarn, in the edge area.
Es hat sich ebenfalls als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Abkühleinrichtung umfasst ist, die das beispielsweise durch Erwärmung erweichte Garn nach der Ablage kühlt und versteift.It has also proven to be advantageous if a cooling device is included, which cools and stiffens the yarn, which has been softened, for example, by heating, after it has been deposited.
Die Lösung der Erfindung erfolgt weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung einer Bewehrungsanordnung gemäß Anspruch 9. Nach der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte:
- a. Positionierung und/oder Formung einer Aufnahmestruktur (34),
- b. Ablegen von Garnhalteeinrichtungen (40, 46, 52, 56, 58) und/oder von Einbauteilen (50) auf der positionierten und geformten Aufnahmestruktur (34), sodass eine Bewehrungsstützeinrichtung (1) gebildet wird,
- c. Ablegen und Sichern des Garns (32) auf den Garnhalteeinrichtungen (40, 46, 52, 56, 58) in der Reihenfolge, die der vorgesehene Verlauf des Garns (32) für die Bewehrungsanordnung (30) vorgibt. Dabei umfasst das Sichern insbesondere, dass das Garn (32) mit den Garnhalteeinrichtungen (40, 46, 52, 58) verschweißt oder in den Garnhalteeinrichtungen (52) in eine Klickkrone (54), die das Garn (32) am Herausgleiten hindert, eingelegt wird.
- a. positioning and/or shaping of a receiving structure (34),
- b. Depositing yarn holding devices (40, 46, 52, 56, 58) and/or built-in parts (50) on the positioned and shaped receiving structure (34), so that a reinforcement support device (1) is formed,
- c. Laying down and securing the yarn (32) on the yarn holding devices (40, 46, 52, 56, 58) in the order which the intended course of the yarn (32) prescribes for the reinforcement arrangement (30). The securing includes in particular that the yarn (32) is welded to the yarn holding devices (40, 46, 52, 58) or placed in a click crown (54) in the yarn holding devices (52), which prevents the yarn (32) from slipping out becomes.
Es ist vorteilhaft, wenn außerdem in einem darauffolgenden Schritt d) Einbauteile auf der Aufnahmestruktur abgelegt werden.It is advantageous if, in addition, built-in parts are placed on the receiving structure in a subsequent step d).
Nach einer ersten Alternative ist das Garn mit den Garnhalteeinrichtungen verschweißt, es ist dann nicht axial verschiebbar. Nach einer zweiten Alternative ist das Garn in den Garnhalteeinrichtungen in eine Klickverbindung eingelegt. Es ist dann axial verschiebbar, aber die Verbindung ist auch schneller herzustellen. Die Garnhalteeinrichtungen sind bevorzugt derartig ausgeführt, dass sie mit einer Ablageeinheit automatisiert aufgenommen und abgelegt werden können.According to a first alternative, the yarn is welded to the yarn holding devices, it is then not axially displaceable. According to a second alternative, the yarn is placed in a click connection in the yarn holding devices. It can then be moved axially, but the connection can also be established more quickly. The yarn holding devices are preferably designed in such a way that they can be picked up and set down automatically with a storage unit.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines einfach oder mehrfach gekrümmten Betonbauteils. Nach der Erfindung wird vor dem Betonieren eine Bewehrungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14 in der Betonierform angeordnet. Im Anschluss wird betoniert und nach dem Aushärten des Betons ausgeschalt. Die Aufnahmestruktur kann dabei entweder im Bauteil verbleiben oder von diesem abgelöst werden. Sofern sich Anschlüsse und Funktionsbausteine in den Hohlräumen befinden, verbleibt die Aufnahmestruktur im Betonbauteil. Wird sie abgelöst, so verbleiben die Bewehrung sowie die Einbauteile im Betonkörper.The object according to the invention is also achieved by a method for producing a single-curved or multi-curved concrete component. According to the invention, a reinforcement arrangement according to one of
In einer veränderten Verfahrensweise wird die Aufnahmestruktur unmittelbar auf die Schalung aufgelegt oder ist bereits Teil bzw. Boden der Schalung. Bewehrung und Einbauteile werden mithilfe der Garnhalteeinrichtungen mit der in der Schalung liegenden Aufnahmestruktur bzw. unmittelbar mit der Schalung verbunden.In a modified procedure, the receiving structure is placed directly on the formwork or is already part or the bottom of the formwork. Reinforcement and built-in parts are connected to the receiving structure in the formwork or directly to the formwork using the twine holding devices.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die Möglichkeit einer variabel axialen Garnablage durch die Vorrichtung, womit eine bedarfsgerechte Bewehrungsführung hergestellt werden kann. Durch die vorliegende Erfindung kann das Garnmaterial, die Bewehrung, in Bauteilen beispielsweise auf die Richtungen der im Bauteil hervorgerufenen Hauptspannungen ausgerichtet und damit die Lasten optimal aufgenommen werden. Es muss somit weniger Bewehrung in das Bauteil eingebracht werden. Die variabel axiale Ablage wird ermöglicht, indem mit den erfindungsgemäßen Garnablageeinrichtungen eine temporäre oder dauerhafte Verbindung zwischen einer Aufnahmestruktur und einem Garn zur Bewehrung, ebenso mit Kapillarrohren, Kabeln, Leitungen oder anderen Einbauteilen, wie Verankerungs- und Verbindungselementen, hergestellt wird.An essential advantage of the invention is the possibility of a variable axial yarn placement by the device, with which a needs-based reinforcement guide can be produced. With the present invention, the yarn material, the reinforcement, in components can be aligned, for example, to the directions of the main stresses caused in the component and the loads can thus be optimally absorbed. Less reinforcement therefore has to be introduced into the component. The variable axial placement is made possible by using the yarn placement devices according to the invention to create a temporary or permanent connection between a receiving structure and a yarn for reinforcement, as well as with capillary tubes, cables, lines or other built-in parts such as anchoring and connecting elements.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht in der Möglichkeit, auch einfach oder mehrfach gekrümmte Bauteile zu bewehren, sowie in dem hohen Automatisierungsgrad. Es kann bei gleichzeitiger Serienproduktion eine hohe Individualität erreicht werden. Dadurch entstehen ökonomische, ökologische und auch ästhetische Vorteile. Ein weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit, die gesamte Aufnahmestruktur mit Bewehrung und Einbauteilen zu transportieren. Dadurch kann eine einzelne Maschine mehrere Fertigteilwerke bedienen und somit werden Investitionskosten reduziert.Another significant advantage is the possibility of reinforcing single or multiple curved components, as well as the high degree of automation. A high degree of individuality can be achieved with simultaneous series production. This results in economic, ecological and also aesthetic advantages. Another advantage is the ability to transport the entire receiving structure with reinforcement and built-in parts. As a result, a single machine can serve several precast plants, thus reducing investment costs.
Anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und ihrer Darstellung in den zugehörigen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 : schematisch eine Ansicht von vorn einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Bewehrungsanordnung mit Roboterarm und Komplexarbeitskopf; -
Fig. 2 : schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Bewehrungsanordnung mit Roboterarm und Komplexarbeitskopf; -
Fig. 3 : schematisch eine Ansicht von vorn einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Bewehrungsanordnung mit Roboterarm und Leichtarbeitskopf; -
Fig. 4 : schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Bewehrungsanordnung mit Roboterarm und Leichtarbeitskopf; -
Fig. 5 : schematisch eine Ansicht von vorn einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Bewehrungsanordnung mit Portaleinrichtung; -
Fig. 6 : schematisch eine Detailansicht einer Ausführungsform eines Leichtarbeitskopfs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Bewehrungsanordnung; -
Fig. 7 : schematisch eine Detailansicht einer Ausführungsform eines Komplexarbeitskopfs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Bewehrungsanordnung; -
Fig. 8 : schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Garnhalteeinrichtung, hier eine Nietgarnhalteeinrichtung; -
Fig. 9 : schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Garnhalteeinrichtung, hier eine Flachgarnhalteeinrichtung; -
Fig. 10 : schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Kabelhalters; -
Fig. 11 : schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Garnhalteeinrichtung, hier eine Klickgarnhalteeinrichtung; -
Fig. 12 : schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Garnhalteeinrichtung, hier eine Umlenkgarnhalteeinrichtung und -
Fig. 13 : schematisch eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Garnhalteeinrichtung, hier eine Temporärgarnhalteeinrichtung.
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1 1: schematically a view from the front of an embodiment of a device according to the invention for the production of a reinforcement arrangement with a robot arm and a complex working head; -
2 : a schematic side view of an embodiment of a device according to the invention for producing a reinforcement arrangement with a robot arm and a complex working head; -
3 1: schematically a view from the front of a further embodiment of a device according to the invention for the production of a reinforcement arrangement with a robot arm and a light-duty head; -
4 : a schematic side view of an embodiment of a device according to the invention for producing a reinforcement arrangement with a robot arm and a light-weight head; -
figure 5 1: schematically a view from the front of a further embodiment of a device according to the invention for producing a reinforcement arrangement with a portal device; -
6 : a schematic detailed view of an embodiment of a lightweight working head of a device according to the invention for producing a reinforcement arrangement; -
7 : a schematic detailed view of an embodiment of a complex working head of a device according to the invention for producing a reinforcement arrangement; -
8 : a schematic perspective view of an embodiment of a yarn holding device according to the invention, here a riveting yarn holding device; -
9 : a schematic perspective view of an embodiment of a yarn holding device according to the invention, here a flat yarn holding device; -
10 1: schematically a perspective view of an embodiment of a cable holder; -
11 : a schematic perspective view of an embodiment of a yarn holding device according to the invention, here a click yarn holding device; -
12 : a schematic perspective view of an embodiment of a yarn holding device according to the invention, here a deflection yarn holding device and -
13 : a schematic perspective view of an embodiment of a yarn holding device according to the invention, here a temporary yarn holding device.
Dazu weist der Roboterarm 14 an seinem von der Portaleinrichtung 16 abgewandten Ende einen Arbeitskopf, im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Komplexarbeitskopf 26, auf. Dieser ist nicht nur dazu vorgesehen, Garnhalteeinrichtungen, hier Nietgarnhalteeinrichtungen 40, auf die Aufnahmestruktur 34 aufzusetzen und die Bewehrungsstützeinrichtung 1 auszubilden sowie unmittelbar im Anschluss Garn 32 (hier bevorzugt ein Towpreg) auf den Nietgarnhalteeinrichtungen 40 abzulegen. Als Komplexarbeitskopf 26 weist er einen Garnhalterspeicher 27 (vergleiche
Die Darstellung weist zugleich auf den bevorzugten Verfahrensablauf hin, bei dem unmittelbar nach Ablage einer Nietgarnhalteeinrichtung 40 das Garn 32 darauf abgelegt wird. Alternativ können auch zunächst alle erforderlichen Garnhalteeinrichtungen befestigt und dann das Garn 32 abgelegt werden.At the same time, the illustration indicates the preferred process sequence in which the
Die
Die hier vollkommen eben auf einem Arbeitstisch abgelegte Aufnahmestruktur 34 wird durch den Komplexarbeitskopf 26 mit den Nietgarnhalteeinrichtungen 40 und nachfolgend der textilen Bewehrung 29 zur Ausbildung der Bewehrungsanordnung 30 versehen. Hier sowie auch für die zuvor beschriebenen
Weiterhin ist in dem Bereich, über den das Garn 32 innerhalb des Leichtarbeitskopfs 20 geführt und nachfolgend auf den Nietgarnhalteeinrichtungen 40 abgelegt wird, eine Heizeinrichtung 25 angeordnet. Diese kommt beispielsweise dann zum Einsatz, wenn das Garn 32 in engen Radien verlegt werden soll. Durch das Aufheizen des Garns 32 vermindert dieses seine Steifigkeit, insbesondere wenn es ein thermoplastisches Matrixmaterial aufweist, und lässt sich leichter und ohne Beschädigung um enge Radien legen. Sobald das Garn 32 wieder ausgekühlt ist, nimmt es seine vorherige Steifigkeit wieder ein und verleiht der textilen Bewehrung 29 bzw. der Bewehrungsanordnung 30 insgesamt die entsprechende Festigkeit, wie sie beispielsweise für den Betoniervorgang oder den Transport benötigt wird.Furthermore, a
An der vom Nietfuß 44 abgewandten Seite weist die Nietgarnhalteeinrichtung 40 eine Garnkrone 42 auf, um die das Garn auf einfache Weise in unterschiedliche Richtungen gelegt und umgelenkt werden kann. Zudem kann das Garn in der Garnkrone 42 nachträglich fixiert oder zumindest gesichert werden, indem die Nuten der Garnkrone 42 zugeschweißt werden. Hierzu kommen bevorzugt ebenfalls eine Sonotrode und das Verfahren des Ultraschallschweißens zur Anwendung.On the side facing away from the
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- Bewehrungsstützeinrichtungrebar support device
- 1010
- Vorrichtung zur Herstellung einer BewehrungsanordnungDevice for producing a reinforcement arrangement
- 1212
- Gestellframe
- 1414
- Roboterarm, Einrichtung zur Positionierung der GarnhalteeinrichtungRobot arm, device for positioning the yarn holding device
- 1616
- Portaleinrichtung, Einrichtung zur Positionierung der GarnhalteeinrichtungPortal device, device for positioning the yarn holding device
- 1818
- Einrichtung zur GarnablageYarn storage device
- 2020
- Leichtarbeitskopf, ArbeitskopfLight work head, work head
- 2222
- GarnhalterzuführungTwine Holder Feeder
- 2323
- Schweißeinrichtungwelding device
- 2424
- Garnzuführungyarn feeder
- 2525
- Heizeinrichtungheating device
- 2626
- Komplexarbeitskopf, ArbeitskopfComplex work head, work head
- 2727
- Garnhalterspeichertwine holder storage
- 2828
- Garnrollethread spool
- 2929
- textile Bewehrungtextile reinforcement
- 3030
- Bewehrungsanordnungreinforcement arrangement
- 3232
- Towpreg, Garntowpreg, yarn
- 3434
- Aufnahmestrukturintake structure
- 4040
- Nietgarnhalteeinrichtung, GarnhalteeinrichtungRivet thread holding device, thread holding device
- 4242
- Garnkroneyarn crown
- 4444
- Nietfußrivet foot
- 4646
- Flachgarnhalteeinrichtung, GarnhalteeinrichtungFlat yarn holding device, yarn holding device
- 4848
- Flachfußflatfoot
- 5050
- Kabelhalter, EinbauteilCable holder, built-in part
- 5252
- Klickgarnhalteeinrichtung, GarnhalteeinrichtungClick yarn holding device, yarn holding device
- 5454
- Klickkroneclick crown
- 5656
- Umlenkgarnhalteeinrichtung, GarnhalteeinrichtungDeflection yarn holding device, yarn holding device
- 5757
- Rillegroove
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- Temporärgarnhalteeinrichtung, GarnhalteeinrichtungTemporary yarn holding device, yarn holding device
- 6060
- Ablöselagerelease position
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