NO129317B - - Google Patents

Description

Forspent betongrør.

Foreliggende oppfinnelse angår frem-stilling av forspente betongrør, og mere spesielt betongrør med en i ett med røret utført tappende og med pakningsbærende overflater anordnet i rørets betongoverflate,

en forsynt metalltrådvikling omkring be-tongrøret som utsetter betongen for radi-

alt trykk, en rørformet anordning i lengderetningen forløpende forspente ståltråder som er innlagret i betongen i røret hvilke ståltråder har partier nær sine ender anordnet i retning på tvers av trådenes lengderetning.

Ved forspente rørseksjoner av denne art, som f. eks. betongrør, er størrelsen av den av den forspente trådvikling frem-bragte trykkspenning avhengig av det hy-drostatiske trykk som røret skal utsettes for under bruk. De forspente langsgående armeringselementer hindrer at betongen sprekker, hvilket ellers ville inntreffe som følge av skjærkreftene og bøyningsspennin-gene som frembringes av den forspente trådvikling. De langsgående armeringselementer tilveiebringer videre den nødvendige motstandsstyrke mot bøyning som trenges under fabrikasjonen såvel som for å mot-

stå bevegelige eller stillestående belastnin-

ger som røret utsettes for under bruk. Som følge av de høye strekkspenninger som kommer i betraktning (f. eks. 8000 kg/cm<2>

og mere) er det nødvendig ved forspennin-

gen å anvende stål med høy strekkstyrke.

Da tråder av slikt materiale er kostbare, er det ønskelig at materialets styrke utnyttes fullt ut for å unngå unødige omkostninger.

Oppfinnelsen har til formål å oppnå forbedrete spenningstilstander og bespa-

relse med hensyn til armeringsstål. Dette oppnås bl. a. ved å forankre endene av de forspente langsgående armeringstråder på

en slik måte at der oppnås optimale tilstander for trykkspenningene i betongen ved endene av et forspent betongrør.

Oppfinnelsen består i det vesentligste

i kombinasjonen av følgende trekk:

En ende av den nevnte spente trådvikling befinner seg nær inntil de nevnte pakningsbærende overflater, de i lengderetningen anordnete ståltråder utgjøres av høyt spente ståltråder med høy strekkstyrke på over 84 kg/mm-', de nevnte på tvers rettete partier danner forankringselementer og hvert forankringselement befinner seg i inngrep med minst ett annet organ, hvorunder forankringselementet og det annet organ er fullstendig innlagret i betongen i røret nær endeflaten på tappenden med det resultat at betongen nær endene av trådene utsettes for en høy langsgående trykkspenning hvorved det hindres at betongen sprekker på innsiden av røret nær enden av den spente trådvikling.

Stål med strekkstyrke på over 84 kg/ mm- er så hardt at det støter på vanskelig-heter å skaffe en god forbindelse mellom stålet og betongen. Stål med slik høy strekkstyrke kan ikke eller bare vanskelig forsy-nes med fremspring eller ujevnheter på overflaten uten å redusere styrken. Videre er det vanskelig å forsyne ståltrådene med forankringsorganer ved sveisning da sveisning vil nedsette strekkstyrken i stålet. Av denne grunn anvendes det ifølge foreliggende oppfinnelse en spesiell utformning av forankringselementene idet trådene selv i forbindelse med andre organer som trådene er viklet om skaffer den nødvendige forankring. På denne måte blir det mulig å holde hele lengden av trådene i spent til-stand uten fare for at trådene skal løsne fra betongen ved endene.

Et videre viktig trekk ved oppfinnelsen er, at forankringselementene er fullstendig innlagret i betongen. Dette er ikke tilfelle ved tidligere kjente armerte betongrør. Ifølge U.S. patent nr. 1.609.660 befinner så-ledes stengene 11 seg i inngrep med de tunge metallringer som befinner seg utenpå endene av røret. Disse ringer kan ikke sam-menlignes med forankringsorganene ifølge foreliggende oppfinnelse da de langsgående stenger 11 ikke er høyt spente metalltråder og ringene ikke er fullstendig innlagret i betongen.

U.S. patent nr. 2.662.555 angir de lang-strakte elementer som stålstenger 13, men beskriver ikke knottene ved endene av stengene og angir heller ikke noe om hvorvidt eller i hvilken grad stengene er forspent.

Ved å forsyne betongrøret ifølge oppfinnelsen med en trådvikling som strekker seg nær Inntil de pakningsbærende overflater blir tappenden på røret ifølge oppfinnelsen styrket. Trådviklingen kan spennes sterkere. Sprekkdannelse i betongen som følge av den høyere spenning i trådviklingen hindres ved bruk av ståltråder med høy strekkstyrke og den spesielle forankring som er angitt foran. Ifølge U.S. patent nr. 2.662.555 ender trådviklingen ved 29 omtrent 15—20 cm fra endeflaten på tappenden, og frembringer større differen-sialspenninger med derav følgende fare for sprekkdannelse i den ikke omviklete del av tappenden. Som følge herav og av arten av de langsgående armeringsstenger som anvendes er røret ifølge patentet ikke i stand til å oppta slike trykk som røret ifølge foreliggende oppfinnelse kan.

Ifølge oppfinnelsen er det oppnådd ve-sentlige forbedringer av rør fremstilt med tappender og med ytre skjøtflater og hvor metalltrådviklingen ikke strekker seg over den del av røret som er utført med skjøt-flåtene. Lignende resultater oppnås i skjøt-muffer for rør utført i ett med selve røret og derfor utsatt for meget høye skjærspen-ninger som følge av plutselige forandringer i rørtverrsnittet. Den resulterende maksi-male spenning i de langsgående metalltråder blir ifølge oppfinnelsen gjort effektiv for frembringelse av optimale tilstander av trykkspenninger over betongarealene nær rørendene.

Selv om de nye trekk ved oppfinnelsen

er nærmere presisert i de tilhørende påstander, vil oppfinnelsen bedre forstås av den følgende beskrivelse i forbindelse med de tilhørende tegninger, hvor:

Fig. 1 illustrerer et rør ifølge en utfø-relsesform for oppfinnelsen. Fig. 2 er et lengdesnitt gjennom en del av en rørmuffe utført i ett med den ene ende av røret som er vist på fig. 1. Fig. 3 er et tilsvarende lengdesnitt gjennom tappenden av røret på fig. 1. Fig. 4 er et tverrsnitt etter linjen IV—

IV på fig. 5.

Fig. 5 viser et avbrutt grunnriss av en rørende med betongen brutt bort for å vise forankringsanordningen for de langsgående armeringstråder. Fig. 6 er et lignende avbrutt grunnriss, men viser trådviklinger omkring en bøyle eller ring som tjener til forankring. Fig. 7 er et lengdesnitt av en del av tappenden av et rør hvor forankringsorganene bare omfatter en bolt eller en enkelt ring. Fig. 8 og 9 viser i riss sett i retninger som danner 90° med hverandre, en modifisert utførelse av forankring av en tråd til en enkelt bolt. Fig. 10 og 11 viser på tilsvarende måte en annen utførelsesform for en slik forankring. Fig. 12 og 13 viser likeledes på tilsvarende måte en modifikasjon ifølge hvilken en armeringstråd er viklet to ganger omkring en og samme forankringsbolt. Fig. 14 viser skjematisk en del av en

form med deler av ytterveggen brutt bort.

Fig. 15 viser en detalj i lengdesnitt av

en ende av en form.

Fig. 16 er et avbrutt lengdesnitt gjennom tappenden av et rør med armerings-trådene forankret ved deformering. Fig. 17 er et enderiss av tappenden vist på fig. 2 med en del brutt bort langs linjen 17—17 på fig. 16. Fig. 18 viser en modifisert utførelses-form for forankringen omfattende tråd-deformeringer på motsatte sider av en mel-lomlagring. Fig. 19 er et enderiss av tappen som er vist på fig. 18 med en del brutt bort langs linjen 19<*>—19 på fig. 18. Fig. 20 illustrerer en ytterligere modifikasjon av forankringen. Fig. 21 illustrerer en ytterligere modifikasjon av forankringen.

Røret som er vist på tegningen, omfatter en hoveddel 10 som består av et rørformet, monolittisk betonglegeme (i det følgende kalt rørvegg) som strekker seg i hele lengden av røret og er forsynt med et antall forspente metalltråder 11 som er innlagret i betongen i fast forbindelse med denne.

Rørveggen 10 er utsatt for radiale trykkspenninger ved hjelp av en forspent metall-tråd 12 av stål med høy strekkstyrke som er viklet omkring rørveggen og festet på plass. I et ferdig rør er trådviklingen i al-minnelighet beskyttet av et selvherdende dekke 13 av passende tykkelse som f. eks. sementmørtel, men dekket er ikke nødven-dig for anvendelsen av foreliggende oppfinnelse.

Endene av røret utformes slik at det dannes passende skjøtflater for sammen-skjøtning av flere rørlengder. Den ene enden av røret som er vist på fig. 1, har form av en muffe 14 som passer til tappenden 15 ved den annen ende av røret og det skal forstås at oppfinnelsen også kan anvendes for rør hvor begge ender er utført som tappender eller som muffer i avhengighet av den ønskete utforming av røret. En stål-ring 16 (fig. 2) er forbundet med trådene 11 ved et tverrsnitt fra hvilket de strekker seg inn i den forstørrete ende eller rørmuf-fen. Som det vil forstås, er muffen 14 ut-ført med en innadvendende sylindrisk overflate 17, bestemt til å omgi tappenden på et tilstøtende rør under dannelse av en skjøt og under anvendelse av en pakning som tjener til å gjøre skjøten tett.

Tappenden har en forholdsvis smal sir-kelflate 18 (fig. 3) mellom endeflaten 19 og et periferisk spor 20. Sporet er dannet delvis av betongen i kjernen og delvis av dekket 13, men sporet kan også være dannet i sin helhet i betongen i kjernen ved andre ut-forminger av rør uten at man derved kommer utenom oppfinnelsens ramme. Ved rø-ret som er vist på tegningen, omfatter skjøt-flatene på tappen den sirkelformete flate 18, flatene som begrenser sporet 20 og en sylindrisk overflate 21 på det beskyttende dekke, og trådviklingen 12 strekker seg godt inn i rørets tappende.

De langsgående armeringstråder 11 er fordelt med tilnærmet jevne innbyrdes mel-lomrom i en rørformet anordning omkring rørveggen i et slikt antall og under en slik spenning at de utøver den langsgående trykkspenning som ønskes i betongen. Det anvendes tråder av stål med høy strekkstyrke.

Som det fremgår av fig. 3, strekker en ende av hver tråd 11 seg inn i rørets tappende og er viklet omkring en stålbolt 22 anordnet på tvers av tråden. Boltene for flere tråder er fortrinnsvis utført av rundt jern. Den ombøyde ende av tråden danner en kveil 23 eller sløyfe som sammen med bolten danner et forholdsvis stort areal i retning på tvers av trådens lengderetning. Den annen ende av hver tråd er viklet omkring en lignende bolt 24 (fig. 2) og danner en kveil 25 nær endeflaten 26 av muffen. Boltene har tilstrekkelig diameter og hardhet

til å motstå skjærkreftene som utøves av

trådene når trådene spennes i formen før

betongen støpes. For en tråd med en diameter på 6,3 mm har en bolt med en diameter på 16 mm vist seg å være tilfredsstil-lende.

I rør som er bestemt til å brukes under meget høye arbeidstrykk, anbringes stål-ringer 27 og 28 i anlegg mot kveilene ved den ene eller annen ende av røret i øye-med å øke arealet for spenningsfordeling og forminske spenningskonsentrasjonen i betongen, men disse ringer kan unnværes i rør bestemt for lavere arbeidstrykk.

En utforming av forankringen som bare omfatter en kveil 29 og en bolt 30, er vist på fig. 7.

Som tydeligere vist på fig. 4 og 5, er to og to langsgående armeringstråder 11 festet på en felles bolt 22 ved den ene ende av røret. Trådene i hvert par er vist viklet omkring en felles bolt på en slik måte at vindingene får motsatt rettet stigning, men det er ikke noe i veien for at vindingene kan vikles med ensrettet stigning. Boltene har fortrinnsvis en slik lengde at de ikke kommer i berøring med hverandre når trådene er strukket og satt under spenning, men hver bolt har tilstrekkelig lengde til å til-veiebringe ensartet trykkspenning i betongen.

Som en alternativ anordning kan flere langsgående armeringstråder 32 (fig. 6) vikles omkring en felles bøyle eller ring 33 som strekker seg omkring hele røret. Hvis forankringene ved begge ender av en form ut-føres på denne måten, må alle tråder strekkes og spennes samtidig, men de kan spennes hver for seg hvis endene av trådene som utsettes for strekk, er individuelt viklet omkring hver sin bolt.

Fig. 8 og 9 viser forankringer for en enkelt tråd. Ankeret omfatter en L-formet bolt 34 med et ben 35 forløpende langs en del av en tråd 36 som strekker seg i lengderetningen av et rør, og et annet ben 37 om hvilket tråden er viklet under dannelse av en kveil eller vinding 38. Anordningen og virkemåten av benet 37 i et rør svarer til en bolt 22 eller 24 som vist på fig. 2 og 3. Benet 35 festes til tråden ved hjelp av en surring 39. Surringen hindrer vipping eller dreining av vindingen eller kveilen om en akse vinkelrett på vindingens akse når det utøves strekk ved de motsatte ender av tråden på en måte som skal beskrives nedenfor.

Den på fig. 10 og 11 viste modifikasjon omfatter en U-formet bolt 40 med boltens ben anordnet på tvers av lengderetningen av en tråd 41. Tråden er ført gjennom et hull 42 i benet 43, mens benet 44 er omgitt av en trådvinding 54.

Ankeret som er vist på fig. 12 og 13, omfatter likeledes en U-formet bolt med en tråd 46 viklet omkring begge ben 47 og 48 av bolten 49. Tråden danner en vinding 50 omkring benet 47 og en vinding 51 omkring benet 48.

Vindingene vikles før tråden spennes ved å vikle tråden omkring bolten ved hver ende av tråden og i slik avstand fra hverandre i den ustrukne tråd at vindingene vil komme til å ligge nær endene av kjernen når trådene er utsatt for den ønskete for-spenning. Boltene med trådene viklet omkring plaseres i en form.

Hvorledes et par tråder kan monteres i en form, er illustrert på fig. 14. Den her viste form 53 toar bevegelige endestykker 54 og 55 bestemt til å ligge an mot endene av formen. Ved den ene ende av formen er trådene 56 ført gjennom åpninger i formens endestykke 55 og er festet ved hjelp av klemmer eller kiler 57 på en slik måte at vindingene 58 og bolten 59 befinner seg nær ved den tversgående flate 60 ved enden av formen. De andre ender 61 av trådene strekker seg gjennom åpninger i formens endestykke 54 og fastholdes her ved hjelp av klemmer eller kiler 62 etterat de er strukket i ønsket grad ved hjelp av en stram-ningsanordning 63. Spenningen i trådene bevirker at tråden ligger stramt omkring boltene 59 og 64 ved begge ender av formen.

Fig. 15 viser tappenden av en delt rør-form. Formen omfatter en delt sylindrisk mantel 67 og en løsbar endring 65 bestemt til å ligge an mot mantelen ved den sirkelformede flate 68. Der kan anvendes en sta-sjonær form, men det foretrekkes å støpe rørveggen 7 i en form bestemt til å brukes i en maskin med opplagring av formen på ruller eller i en sentrifugalmaskin.

Når det anvendes ringer, slik som ringene 16, 27 og 28 (fig. 2 og 3), anbringes de omkring trådene før trådene spennes. Ringene holdes på plass under støpningen av betongen ved hjelp av passende midler, som f. eks. tynne trådsurringer. Etterat trådene er spent og festet i spent stilling, roteres formen og fylles med en rik betongblanding. Betongen fester seg til trådene over hele deres lengde under herdningen av betong-veggen. Etterat betongen er herdet tvers igjennom, fjernes trådklemmene, og formen og de av spenningen i tråden frem-brakte reaksjonskrefter som tidligere ble opptatt av formen, overføres derved til betongen. Endene av trådene som stikker ut fra endeflatene av betongkjernen, fjernes fra kjernens endeflater.

En annen utførelsesform for en ende-forankring er vist på fig. 16 og 17. Ifølge disse figurer omfatter forankringen et flertall deformeringer eller bredere avsnitt 117, 118 og 119 som er frembrakt ved pressestempler som virker fra diametralt motsatte sider av tråden 111. Arbeidsflatene av de motsatt virkende stempler er plane og går jevnt over i runde overflater som presser fibrene i tråden sammen og etterlater glatte overflater fri for ujevnheter.

Stemplene bringes til innvirkning på tråden, og forankringen dannes før tråden spennes. Tråden bearbeides i kald til-stand og stålet i tråden forskyves fra sitt normale sirkelformede tverrsnitt under dannelse av et tilnærmet rektangulært tverrsnitt symmetrisk i forhold til trådaksen med den ene side av rektangelet forløpende på tvers av tråden og utenfor tråddiamete-ren, slik at det dannes anlegg eller skuldre som vist ved 120 og 121. For å frembringe forankringene nær de respektive ender av en kjerne må lengden av formen og den for-lengelse av tråden som oppnås når tråden strekkes, i ønsket grad, tas i betraktning for bestemmelse av plaseringen av presse-stemplene og de resulterende forankrings-deformeringer i en ustrukket tråd.

Som vist på fig. 16, strekker trådviklingen 115 seg godt ut over tappenden og de tre utvidete partier 117, 118 og 119 befinner seg innenfor den sone i tappenden som er mest utsatt for brudd eller sprekkdannelse. De danner tre par sktildre svarende til skuldrene 120, 121 eller en skulder for hver 60° vinkelforskyvning omkring trådaksen (fig. 17). Ved den utførelsesform for oppfinnelsen som er vist på fig. 18 og 19, økes forankringsviklingen av de to utvidete tverrsnitt 122 og 123 og deres til siden rettete skuldre ved hjelp av en stål mellom - lagsring 125 mellom de utvidete partier. Ringen anbringes på tråden og plaseres mellom, to sett pressestempler før tråden deformeres.

Ved utførelsesformen for oppfinnelsen som er illustrert på fig. 20, omfatter forankringen for en langsgående armeringstråd en mellomlagsring 129 på tråden og en utvidelse eller et anslag 128 som har en til siden rettet utstrekning større enn dia-meteren av hullet i ringen. Anslaget dannes ved stukning av tråden under anvendelse

av aksialt trykk på kjent måte. Fortykkel

sen 128 har form av en vulst som ligger an

mot ringen og strekket i tråden virker på

ringen og overføres til betongkjernen. Hvi.

det ønskes, kan en langsgående armerings

tråd stukes slik at det dannes en vulst på

hver side av en mellomlagsring. En slil

utførelse er vist på fig. 21. En mellomlagsring 131 er anbrakt mellom de to vulstei

132 og 133. Ved stukning av tråden for dannelse av vulstene utsettes materialet

tråden for sterke aksialspenninger og brin

ges til å flyte i tverretningen i tett anlegg

mot den innvendige omkrets 134 av hulle

i mellomlagsringen, og vulstene vil liggv

tett an mot sideflatene av ringen.

I en skjøt for rør av den form som er

illustrert på tegningen, anbringes en pakning

av gummi eller et annet passende materiale

ved 230 mellom skjøtflåtene og en muffe

og en tapp på to sammenstøtende rør (fig

16). Arealet av skjøtflaten og tappen be

finner seg overfor innerveggen av muffer

på det tilstøtende rør og omfatter et utac

åpent spor med to sidevegger 231 og 232

som dannes av betongkjernen 110 og en tre-dje side som dannes av endeflaten 233 på e

herdet sementdekke 234.

Claims (6)

1. Forspent betongrør med en i ett mec

røret utført tappende og med paknings bærende overflater anordnet i rørets be tongoverflate, en forspent metalltrådviklin§ omkring betongrøret som utsetter betonger for radialt trykk, en rørformet anordning av i lengderetningen forløpende forspente stål tråder som er innlagret i betongen i røre hvilke ståltråder har partier nær sine ender anordnet i retning på tvers av trådenes lengderetning, karakterisert ved at en endi av den nevnte spente trådvikling (12, 115) befinner seg nær inntil de nevnte pakningsbærende overflater (20, 231, 232), at de 1 lengderetningen anordnete ståltråder ut-gjøres av høyt spente ståltråder (11, 32, 36 46, 41, 56, 111) med høy strekkstyrke på over 84 kg/mm<2>, at de nevnte på tvers rettete partier danner forankringselementer (23, 38, 45, 50, 120, 122, 123, 128, 132, 133) og ethvert forankringselement befinner seg i inngrep med minst ett annet organ (22, 34, 40, 49, 125, 129, 131) hvorunder forankringselementet og det annet organ er fullstendig innlagret i betongen i røret nær endeflaten på tappenden med det resultat at betongen nær endene av trådene utsettes for en høy langsgående trykkspenning hvorved det hindres at betongen sprekker på innsiden av røret nær enden av den spente trådvikling.

2. Forspent betongrør som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at hver av de nevnte forankringselementer omfatter et skiveformet element (125 eller 129 eller 131) anordnet på tråden og i anlegg mot minst ett parti (122 eller 128 eller 132) av tråden.

3. Forspent betongrør som angitt i på-stand 2, karakterisert ved at det skiveformete element holdes i stilling på tråden ved hjelp av to fortykkelser (122, 123 eller 132, 133) på tråden, en på hver side av det skiveformete elementet.

4. Forspent betongrør som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at hvert av de nevnte forankringselementer omfatter organer (22 eller 30 eller 33 eller 34 eller 40 eller 49) omkring hvilket hver tråd (11, 32, 36, 41, 46) er viklet (23 eller 38 eller 45 eller 50, 51) en buevinkel på minst 360°.

5. Forspent betongrør som angitt i på-stand 4, karakterisert ved at et flertall av de nevnte organer (22) er anordnet i en sirkel og at hvert organ er omgitt av en vinning (23) av to av de forspente tråder (11, 11).

6. Forspent betongrør som angitt i en av de foranstående påstander, karakterisert ved en ring (27) innlagret i betongen i berøring med forankrlngselementene og anordnet på den side av disse som vender bort fra tappendens endeflate, idet de forspente tråder (11) er ført gjennom ringens plan slik at strekket av de forspente tråder på forankringselementet er fordelt over et forstørret areal av betongen i røret.