DE1683945A1 - Verfahren zur Herstellung von Spannbetonrohren - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von SpannbetonrohrenInfo
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Description
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Bayerisches Oberstes Landesgericht · Oberlandesgericht München · Landgerichte München I und Il
8 München 22, Widenmayerstraße
Telefon [0811] 297194/297834 Postscheck: München 170280
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Wechselbank München Re 8787 Ihr Zeichen Unser Zeichen 8458
Rocla Concrete Pipes Limited ^ 5 ßpril
Melbourne (Victoria, Australien)
Verfahren zur Herstellung von Spannbetonrohren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spannbetonrohren.
Bs ist seit langem bekannt, zur Herstellung von
vorgespannten Rohren diese in Stahlformen auszubilden und dann vor dem Aushärten in der Form auszudehnen. Dabei bestehen
die Stahlformen gewöhnlich aus zwei oder mehreren Segmenten, so daß sie durch mechanische Kräfte aufgeweitet
werden können. Das Aufweiten dieser Formen erfolgt durch
eine Relativbewegung zwischen den Segmenten, so daß die aufgeweiteten Formen nicht genau kreisförmig sind und die
Rohrenden anschließend kreisförmig geschliffen werden müssen, damit sie gekuppelt werden können. Die beschriebenen
Formen sind ferner sehr kompliziert und kostspielig.
Die bekannten Verfahren, und Vorrichtungen zur Herstellung von Spannbetonrohren haben folgende Nachteile:
a) Es sind komplizierte und teure Formen und
Maschinen erforderlich.
to) "'.'■-"■■■■■-■..-. Der Wirkungsgrad der zum Vorspannen ausgeübten Kräfte let gering.
to) "'.'■-"■■■■■-■..-. Der Wirkungsgrad der zum Vorspannen ausgeübten Kräfte let gering.
109810/0087
c) Die zum Vorspannen ausgeübte Kraft kann nicht genau vorherbestimmt werden.
d) Die Herstellungskosten sind hoch. *
e) Die Rohre weichen von der Kreieform ab und müssen
an den Enden geschliffen werden.
f) Im Bereich der Bahtstellen der Form sind infolge
der Relativbewegung der Formsegmente Schwächungszonen in dem Rohr vorhanden.
Angesichts dieser Überlegungen schafft die Erfin-
™ dung ein Verfahren zur Herstellung von Spannbetonrohren, in
dem ein Betonrohr mit eingebetteten Bewehrungselementen ausgebildet
und die Innenwandung des. Rohrs bei noch nicht ausgehärtetem Beton mit einem Druckmitteldruck beaufschlagt und
dadurch das Rohr ausgedehnt wird, wobei die Bewehrungselement e gespannt werden, das Rohr unter der Einwirkung des
Druckmitteldrucks solange in der Form gehalten wird, daß
der Beton soweit erhärten kann, daß er eine Entspannung der Bewehrungselemente verhindert, und dann der Druck weggenommen
wird. Dieses Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß die Form aus einem Werkstoff besteht, der so elastisch ist, daß er eine elastische Dehnung der Form in
einem solchen Maße gestattet, daß die erforderliche Spannung
der Bewenrungselemente erzielt wird. =
Das Rohr kann in der Form nach einem Rollenaufhängungeverfahren
(roller suspension process) oder im Schleuderguß oder nach, änderen Verfahren ausgebildet werden.
Zum Ausüben des Druckes kann man die Innenfläche
des Rohrs mit wasserundurchlässigem, biegsamem Blattmaterial auekleiden und Wasser unter Druck in das innere des
einleiten.
10981070087- bad original
Die Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zur
Verwendung bei der Herstellung von Betonrohren mit darin
eingebettetenfiewehrungeelementen. Diese Vorrichtung besitzt
eine hohle Form, in der ein Rohr ausgebildet werden kann»
und eine Einrichtung zum Ausüben eines Druckmitteldrucke
auf die Innenwandung eines in der Form ausgebildeten Rohrs, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Form einstückig ist
und aus einem Werkstoff besteht, der so elastisch ist, daß
er eine elastische Ausdehnung des Rohrs in einem solchen
Maße gestattet, daß die Bewehrungselemente des Rohrs die
erforderliche Spannung besitzen. |
Die Form kann aus Kunststoff bestehen, der beispielsweise mit Glasfasern verstärkt ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung und ihre Wirkungsweise
nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt
Fig. 1 in einer Stirnansicht die Vorrichtung in
dem Zustand zum Ausdehnen eines darin ausgebildeten Betonrohrs,
Fig. 2 die Vorrichtung in einem Längsschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1 und
Fig. 3 einen Teil der Vorrichtung im Längsschnitt, wobei das Ausbringen eines fertigen Hohrs erläutert wird.
Die dargestellte Vorrichtung besitzt ein aus Stahl
bestehendes Formgehäuse 2, das auf einem geeigneten, nicht
gezeigten Traggestell montiert ist und eine allgemein zylindrische Hohlform 1 enthält, die aus glasfaserverstärktem
Harz besteht. Das glasfaserverstärkte Harz der Form 1 hat
einen Elastizitätsmodul von 7. 10■ kg/cm und eine Zugfestig-
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■Ζ ρ
keit von etwa 2,1 . 1O^ kg/cm . Es ist somit viel elastischer
als Harz, und die Form kann durch, die Einwirkung eines Innendruckes
elastisch ausgedehnt werden. Die Form sitzt in dem
Gehäuse 2 auf Tragringen 3, 4 aus Gummi und kann sieh daher
etwas ausdehnen. Die Enden der aus dem Gehäuse und der Form
bestehenden Anordnung sind mit Formendringen 6, 7 versehen. Zwischen dem Ring 6 und dem Gehäuse ist ein Dichtungsring 5
eingesetzt.
In der Form 2 wird nach einem beliebigen, geeigneten
Verfahren ein Muffenrohr 8 aus Stahlbeton ausgebildet, das einen aus Stahl bestehenden Bewehrungskäfig 8A. besitzt, der
in dem Beton 8B eingebettet ist. Das Rohr 8 kann beispielsweise
im Schleuderguß oder nach dem Rollenaufhängungsverfahren ausgebildet werden, das in der australischen Patent- ,
schrift 118 079 beschrieben ist. Der Bewehrungskäfig 8A besteht aus axialen und Umfangsdrähten, die in der üblichen
Weise angeordnet sind. In den Zeichnungen sind nur die axialen
Drähte gezeigt. Die Formendringe 6, 7 sind mit Löchern 10
versehen, die in der Umfangsriehtung in Abständen voneinander
angeordnet sind und die Enden der axialen Drähte des Bewehrungskäfigs
8A aufnehmen. Auf diese Weise wird der Käfig bei der Ausbildung des Rohrs festgelegt. Bei der Ausbildung des
Rohrs wird die Form seiner Muffe durch einen Formring aus Stahl bestimmt. Räch der Ausbildung des Rohrs wird dieser
Formring aus Stahl entfernt und durch einen Dichtungsring 9 aus Polythen ersetzt. Ferner wird in das Rohr eine biegsame
Hülse 11 aus Polythen eingesetzt. Die ganze Innenwandung des
Rohrs ist daher mit einer Auskleidung aus Polythen bedeckt,
die einen biegsamen Kern bildet, so daß das Rohr unter der
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Wirkung eines von innen ausgeübten Wasserdruckes ausgedehnt
werden kann, der Beton aber vor dem Wasser geschützt ist.
Danach wird in den Kern eine Verschlußeinrichtung 12 eingesetzt, so daß im Innern des Kerns eine Ringkammer 13
gebildet wird. Die Verschlußeinrichtung 12 besitzt ein langes Stahlrohr 14, das am einen Ende mit einem auswärts vorstehenden
Endflansch 16 versehen ist, der einen gefalzten Rand, 16A
hat, der im Ende der Hülse 11 festgelegt ist und an dem äusseren
Ende des Formendringes 7 angreift. Der Rand 16A ist ferner mit einem Dichtungsring 17 aus Gummi versehen,, der
dicht an der Innenfläche der Hülse anliegt. Das Rohr 14 ist am anderen Ende mit einer Scheibe 18 abgeschlossen, von der
ein zentraler Bolzen 19 vorsteht, der am Ende ein Gewinde 21 hat und ein Verschlußglied 22 trägt. Dieses besitzt eine
Nabe 23» die mit Hilfe von mehreren Speichenplatten 26 eine Felge 24 trägt und eine Bohrung besitzt, mit der sie auf den
Bolzen 19 aufgeschoben werden kann. Das Verschlußglied 22 wird mit einer Mutter 27 festgelegt. Die Felge 24 ist so ausgebildet,
daß sie an dem Dichtungsring 9 und dem Formendring 6 angreift, so daß beim Festziehen der Mutter 27 die Enden
des Rohrs infolge der Klemmwirkung zwischen der Felge 24
und dem gefalzten Rand 16A des Flansches 16 gegen eine Axialbewegung
festgehalten werden. Die Felge 24 besitzt einen, ringförmigen Teil 24A, der einen Endverschluß für die Kammer
13 bildet. Zwei O-Ringe 28, 29 aus Gummi gewährleisten ·
einen wasserdichten Abschluß.
Zum Einsetzen der Verschlußeinrichtung 12 wird das Rohr 14 bei abgenommenem Verschlußglied in das Rohrinnere
geschoben. Das Rohr wird mit vornliegender Scheibe 18 ein-
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geschoben, bis der Rand des Flansches 16 an der Hülse 11
und dem Formendring 7 angreift, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Dann werden das Verschlußglied 22 und die Mutter 27
auf den Bolzen 19 aufgesetzt und wird die Mutter festgezogen, so daß das Rohr axial festgelegt und die Kammer 13 dicht
• abgeschlossen ist.
Der Flansch 16 ist mit einem Rohr 30 versehen, durch
das Druckmittel in die Kammer 13 eingeleitet werden kann. Das Ruhr 14 ist mit einem Druckmesser 35 zum Messen des
Druckes in der Kammer versehen. Das Rohr 30 ist mit einem
P Vorrat von unter Druck stehendem, heißem Wasser verbunden.
Heißes Wasser wird in die Kammer 13 eingeleitet und darin unter einem vorherbestimmten Druck gehalten, so daß der
Beton 8B des Rohres, der Bewehrungskäfig 8A und die Form 1
sich gemeinsam ausdehnen. Infolge ihrer Elastizität kann sich die Form 1 ausdehnen und dabei einen genau kreisförmigen
Querschnitt beibehalten. Der Beton wird durch das heiße Wasser erwärmt, so daß sein Erhärten beschleunigt wird. Der
Wasserdruck wird aufrechterhalten bis der Beton so hart geworden ist, daß er den Druck- und Manipulationsspannungen
gewachsen ist, die bei der Wegnahme des Wasserdruckes und
dem Herausnehmen des Rohrs aus der Form auftreten.
Ifach genügendem Erhärten des Betons wird der Wasserdruck
weggenommen, so daß der Bewehrungskäfig 8A trachtet, sich auf seine ursprünglichen Abmessungen zurückzuziehen.
Dadurch wird der Beton sowohl in der Umfangsrichtung als auch axial auf Druck beansprucht. Die Druckspannung in dem
Beton wird durch die Einstellung des hydrostatischen Druckes bestimmt.
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Nach dem Wegnehmen des Wasserdruckes werden die Verschlußeinrichtung 12, die Polythenhülse 11, der Dichtungsring
9 und die Formendringe 6, 7 entfernt. Danach werden Stahlscheiben 31, 32» die mit Gummidichtungen versehen sind,
auf das Spitzende des Rohrs und das benachbarte Ende des aus
Stahl bestehenden Formgehäuses 1 aufgesetzt, wie dies in
Fig. 3 gezeigt ist. Die Scheibe 32 trägt eine Wasserzuleitung 36, durch die unter Druck stehendes Wasser in den Raum zwischen
den beiden Scheiben gepumpt wird. Auf diese Weise wird das Rohr aus der Form herausgedrückt. Diese Bewegung des Rohrs
aus der Form wird dadurch erleichtert, daß die Form von dem M
Muffenende zu dem Spitzende des Rohrs leicht einwärts verjüngt ist und daß sich die Form unter Druck etwas .auedehnt.
Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung
von Spannbetonrohren hat gegenüber den bekannten Verfahren
folgende Vorteile:
1. Die Form ist nahtlos. Die Herstellungs- und Betriebskosten
der Form sind viel kleiner als bei den üblichen, aus Segmenten aufgebauten Stahlformen.-Ferner hat das fertige
Rohr keine Schwächungsstellen, wie sie in Rohren vorhanden
sind, die mit Segmentforaen hergestellt wurden. ■
2. Das hergestellte Rohr ist genau kreisförmig und
braucht nach seiner Entnahme aus der Form nicht nachbehandelt
zu werden.
3· Da der Werkstoff der Form einen relativ niedrigen.
Elastizitätsmodul hat, werden weniger als 20 Jt des Innendruckes
für das Ausdehnen der Form verbraucht, so daß mehr als 80 j( dieses Druckes zum Ausdehnen des Rohrs und der Bewehrung
ausgenutzt werden. Infolgedessen steht die in dem
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fertigen Rohr vorhandene Vorspannung in einer sehr genauen ...
Abhängigkeit von dem ausgeübten Innendruck und kann das Verfahren mit einem viel höheren Wirkungsgrad und einer
höheren Genauigkeit ausgeführt werden als die üblichen Verfahren.
• -
4. Das fertige, nahtlose Rohr wird mit Kosten erhalten, die beträchtlich niedriger sind als bei allen anderen Verfahren,
und hat ein besseres Aussehen.
Als Beispiel für die Ergebnisse, die bei der Herstellung
von Rohren mit Hilfe einer Vorrichtung der, dargestellten
ATft erwartet werden können, sind nachstehend,, die
Konstruktion und Prüfungsergebnisse für ein Druckrohr von
457 mai Innendurchmesser aus Spannbeton angegeben, das bei
14 kg/cm geprüft wurde: ,
Innendurchmesser des Rohrs: 457 mm
Wandstärke des Rohrs: Innendurchmesser der Form: Wandstärke der form:
Werkstoff der Form:
Längs bewehrung: Umfangebewehrung:
58 mm : ^
533 mm ·,
3|2 mm Glasfaserverstärktes Harz mit
einem Elastizitätsmodul von 4-/2
7.10^kg/cm und einer Zugfestigkeit
von etwa 2,1.10* kg/cm Harter, gezogener Stahldraht, 8/8 g.
Harter, gezogener Stahldraht, 24/1Og pro Fuß (1 Fuß = 30,5 cm).
Querschnittsflache der
Umfangebewehrung: Innendruck:
Druckfestigkeit der Form UBd des Kerns:
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TJ
0,66 cm /ca 17,6 kg/cm2
3,5 - kg/cm2
. ρ
Wirksamer Vorspanndruck: 14 kg/cm
Vorspannung des Stahls nach
einem Verlust von 20 36: 38,7 kg/mm
Spannung des Stahls unter
dem Innendruck: 48,5 kg/mm
-
Vorspannung des Betons: 66,8 kg/cm
Spannung infolge des Prüfdrucks: 84 kg/cm
Zugspannung in dem Beton
unter dem Prüfdruck: 17,6ekg/cm
Vorstehend wurde ein Ausführungsbeispiel einer
Vorrichtung und ihre Arbeitsweise beschrieben. Dieses Aueführungsbeispiel
und die Konstruktion des Rohrs können im
Rahmen der Erfindung abgeändert werden. Beispielsweise ist
glasfaserverstärktes Harz ein besonders zweckmäßiger Werkstoff für die Form, doch kann man auch andere Werkstoffe
verwenden, die eine*geeignete Festigkeit und einen geeigneten
Elastizitätsmodul besitzen. Es versteht sich daher, daß die
Erfindung in keiner Weise auf die vorstehend angegebenen
Einzelheiten eingeschränkt ist, sondern auch alle im Bahnten
des Erfindungsgedankens liegenden Abänderungen umfaßt.
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Claims (6)
- Patentanspruches ■T. Verfahren zur Herstellung von Spannbetonrohren, in dem ein Betonrohr mit eingebetteten Bewehrungselementen ausgebildet, die Innenwandung des Rohrs bei noch nicht ausgehärtetem Beton mit einem Druckmitteldruck beaufschlagt und dadurch das Bohr ausgedehnt wird, wobei die Bewehrungselemente gespannt werden, das Bohr unter der Einwirkung des Druckmitteldrucks solange in der Fora gehalten wird, daß der Beton soweit erhärten kann, daß er eine Entspannung der Bewehr ungselemente verhindert, und dann, der Druck weggenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Tora aus einem Werkstoff besteht, der so elastisch ist, daß er eine elastische Dehnung der Pom in einem solchen Maß· gestattet, daß die erforderliche Spannung der Bewehrungselemente erzielt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohr am einen Ende verschlossen und zu« Herauedrücken des Bohre aus der form dieses Sude mit einem Druckmitteldruck beaufschlagt wird.
- 3· Vorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung von Betonrohren mit eingebetteten Bewehrungselementen, mit einer hohlen Form, in der ein Betonrohr ausgebildet werden kann, und einer Einrichtung zum Ausüben eines Druckmitteldrucks auf die Innenwandung eines in der Form ausgebildeten Rohrs, dadurch gekennzeichnet, daß die Form einstückig ist und aus einem Werkstoff besteht, der so elastisch ist, daß er eine elastische Ausdehnung des Rohrs in einem solchen Maße gestattet, daß die Bewehrungselementβ des Rohrs die erforderliche Spannung besitzen.1098 10/0087
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ausüben von Druckmitteldruck auf die Innenwandung des Rohre eine Kammer besitzt, die von einer inneren zylindrischen Wand begrenzt ist, die im Abstand τοη der Innenwandung des Bohre angeordnet ist, sowie von einer biegsamen Auskleidung, welche die Innenwandung des Rohrs berührt.
- 5. Torrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Yerschlußeinrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, ein Ende des Rohrs zu verschließen undauf das geschlossene Ende einen Druckmitteldruck auszuüben, -so daß-das fertige Rohr aus. der Form gedrückt wird.
- 6. Torrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die form leicht konisch ist, um das Entfernen des Rohrs aus der Form zu erleichtern.109810/0087
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