Verfahren zur Herstellung von mit Stahlbewehrung versehenen Körpern und nach dem Verfahren hergestellter Körper. Es ist bekannt, Bewehrungselement.e in einzelnen Eisenbetonkörpern oder in aus einer Reihe von hintereinanderliegenden Einzelkör pern zusammengestellten Konstruktionsteilen gegen diese vorzuspannen und an den End- flächen zu verankern, wodurch ein Druck auf den Körper ausgeübt wird.
Durch das Vorspannen wurde entweder eine Erhöhung der Widerstandsfähigkeit des Betonkörpers unter der Nutzlast angestrebt oder es diente, wenn es sieh um einen aus mehreren Einzel körpern zusammengestellten Konstruktionsteil handelte, lediglich zum Zusammenhalten der Konstruktion, damit diese letztere selbsttra gend wird Solange nur gewöhnlicher Bau stahl als erlaubt betrachtet war, wurde die Bewehrung nur so weit vorgespannt, dass die zulässige Zugspannung für gewöhnlichen Baustahl nicht überschritten wurde.
Die Er fahrungen zeigten aber, dass so eine begrenzte Vorspannung eine geringe Wirkung zu er zeugen vermag und dass ein grosser Teil der Vorspannung, unter Umständen sogar die ganze Vorspannung, mit der Zeit wieder durch Schwinden und Kriechen des Betons verloren geht, weil vermieden worden ist, die Vorspan nung über die zulässige Zugspannung, die bei gewöhnliehem Baustahl bekanntlich einen Wert von 1200 bis 1400 kg/cmê beträgt, hin aus zu steigern.
In diesen Fällen, in denen gewöhnlicher Flussstahl verwendet wurde, war die Beweh rung meistens in Bohrungen der Körper an- geordnet. Es sind aber auch Fälle bekannt, in denen einzelne Körper Längsrillen aufwie sen, in die die Bewehrung verlegt wurde. Alle diese Konstruktionen haben insofern versagt, als die Vorspannung mit der Zeit. verloren- ging und daher unwirksam wurde. Nur dort, -wo es sich um ein Zusammenhalten von Blök- ken während des Transportes handelte, er füllten derartige Konstruktionen ihren Zweck.
Seit längerem ist es bekannt, ganz hoch wertige Stähle und Drähte zu verwenden und diese zu einem Vielfachen der zulässigen Be anspruchung des gewöhnlichen Flussstahls vorzuspannen, wobei nur ein Teil der Vor spannung durch Schwinden und Kriechen ver- loreng-eht und ein beträchtlicher Teil wirksam bleibt.
Es kommen in solchen Fällen zwei ver- sehiedene Verfahren zur Erreichung der ge wünschten Vorspannung in Frage. Das eine Verfahren besteht darin, dass die Bewehrungs- elem-ente zuerst gegen feste Verankerungen vorgespannt werden, bevor der Beton in die Form eingefüllt wird, die zur Herstellung des Betonkörpers dient. Die Bewehrungselemente bleiben unter der Vorspannung, bis der Beton in der Form eine solche Festigkeit erreicht hat, dass er in der Lage ist, den Vorspann druck durch Adhäsion aufzunehmen. Dies wird als vorheriges Spannen bezeichnet.
Das zweite bekannte Verfahren besteht darin, dass das Vorspannen der Bewehrungselemente erst nach dem Erhärten des Betons vorgenommen und der Druck mittels Anker-Platten oder Anker-Körpern auf den Beton übertragen wird, was als nachheriges Spannen bezeichnet wird. In diesem Falle muss dafür gesorgt werden, dass während der Vorspannung die Bewehrungselemente nicht an dem Beton haften. Die Bewehrungselemente müssen da her entweder in besondere Rohre oder vorbe reitete Bohrungen eingezogen werden, oder sie müssen zur Verhinderung der Verbindung des Betons mit den Bewehrungselementen ein gefettet oder mit einem Material, beispiels weise Papier, umhüllt werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von mit Stahlbewehrung versehenen Körpern und ein nach dem Verfahren hergestellter Körper.
Das erfindungsgemässe Verfahren unter scheidet. sieh von den erwähnten bekannten Verfahren dadurch, dass man zumindest einen mindestens aus einem Stück bestehenden Grundkörper mit wenigstens einer Längsrille in der Aussenfläche verwendet, in diese Längs rille ein Bewehrungselement aus Stahl ein bringt, das mit einer über die ganze Länge gleichmässigen Spannung von mindestens 1400 kg/cm2 gegen Endverankerungen vorge spannt ist, worauf man die Längsrille mit einem adhäsiven erhärtbaren Füllmaterial aus füllt und die Vorspannung im Bewehrungs element so lange aufrecht erhält, bis das Füllmaterial nach Erhärtung genügende Fe stigkeit besitzt, um die Vorspannung auf Grund von Adhäsion auf den Grundkörper zu übertragen, was erfolgt,
wenn die Vorspan nung im Bewehrungselement bei den Endver- ankerungen gelöst wird.
Ein nach dem erfindungsgemässen Ver fahren hergestellter Körper ist dadurch ge kennzeichnet, dass er aus wenigstens einem vorgeformten Grundkörper mit wenigstens einer Längsrille in der Aussenfläche besteht, in welcher Längsrille als zweiter Bestandteil ein mindestens auf 1400 kg/cm2 über die ganze Länge gleichmässig vorgespanntes Bewehrungs- element aus Stahl liegt, das seinerseits in einem die Längsrille ausfüllenden, den drit ten Bestandteil bildenden Füllmaterial einge- bettet liegt, welches die Vorspannung in dem Bewehrungsglied mittels Adhäsion auf den Körper überträgt.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele von nach dem erfindungsgemässen Ver fahren hergestellten Körpern dargestellt.
Fig.1 zeigt eine Seitenansicht eines als Balken ausgebildeten Körpers.
Fig.2 bis 6 zeigen je einen Querschnitt durch sechs verschiedene Körper in der Form von Balken gemäss Fig. 1, wobei die Ausfüh rungsformen nach Fig.2 bis 5 Körper mit rechteckförmigen Querschnitten betreffen, während der Körper gemäss Fig. 6 einen Kör per mit T-förmigem Querschnitt darstellt.
Fig.2a zeigt die Querbewehrung des in Fig.2 im Querschnitt dargestellten Balkens allein.
Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen je einen Querschnitt durch zwei Balken während einer bestimmten Phase ihrer Herstellung.
Fig. 9 und 10 zeigen je eine Seitenansicht auf einen aus mehreren Teilstüeken zusam mensetzbaren Körper.
Die Fig. 11 bis 13 stellen Querschnitte durch Fugen von aus solchen Teilstücken auf gebauten Körpern dar.
Die Fig. 14 und 1ä stellen je einen Quer schnitt durch einen als Hohlprofil ausgebil deten Körper dar.
Die Fig. 16 und 17 zeigen je einen Quer schnitt durch den Teil. einer Baukonstruktion, bei welchem zwei benachbarte Körper mit einander zu verbinden sind.
Fig. 18 zeigt einen Querschnitt durch einen weiteren als Hohlprofilkörper ausgebildeten Körper, und Fig. 19 zeigt, einen Querschnitt durch einen I-förmigen Körper.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 han delt es sich um einen als Eisenbetonbalken ausgebildeten Körper. Dieser in Fig.2 im Querschnitt gezeigte Balken besteht aus dem eigentlichen, als Eisenbetonkörper ausgebil deten, bereits vorgeformten Element 1 von rechteckförmigem Querschnitt, der somit einen an sich fertigen Bestandteil a, darstellt, wel cher noch zu ergänzen ist. Das Element<B>1</B> weist an der Unterseite eine Längsbewehrung 2 und an den beiden obern Ecken eine Längs bewehrung 3 auf. Über die obern Bewehrun gen 3 sind Bügel 4a (Fig. 2a) gelegt, während mit den untern Längsbewehrungen 2 weitere Bügel 4b verbunden sind.
Die beiden untern Längskanten des Elementes 1 sind abgesetzt; in diese freien, Längsrillen bildenden Ab sätze 5 ragen die hakenförmigen Enden der Bügel 4a und 4b ein, die mit in die Längsril len 5 eingelegten weiteren Bewehrungselemen ten b aus mindestens mit 1400 kg/cm2 vorge spanntem hochwertigem Stahldraht verbunden werden. Die Stahldrähte werden über die ganze Länge gleichmässig gespannt. Diese Längsbewehrungselemente stellen den zweiten Bestandteil des Körpers dar.
Die Längsrillen 5 werden mit einem haf tenden Füllmaterial c ausgefüllt.
Wie Fig.3 zeigt, können die beiden vor gespannten Längsbewehrungselemente b auch in den beiden Seitenflächen des Eisenbeton körpers a liegen, zu welchem Zwecke letzterer bei der Herstellung mit Längsrillen 5 nahe der untern Längskanten versehen wird. Diese Längsrillen 5 werden ebenfalls mit einem die Metallbewehrung einhüllenden, adhäsiven Füllmaterial c ausgefüllt, nachdem die Beweh rung vorgespannt worden ist.
Fig.4 zeigt als drittes Ausführungsbei spiel einen Balken mit quadratischem Quer schnitt, dessen obere und untere Fläche je eine Längsrille 5' bzw. 5 besitzen. In der obern Längsrille 5' liegt ein vorgespanntes Beweh rungselement b', in der entern Längsrille 5 befinden sich hingegen zwei nebeneinander liegende, vorgespannte Bewehrungselemente b, mit welchen die aus zwei Teilen bestehenden Bügel 4 verbunden sind. Die Bügel haben je C-Form, deren Enden sowohl in die obere als auch in die untere Vertiefung hineinragen.
Die in Fig.5 im Querschnitt dargestellte vierte Ausführungsform des Balkens unter scheidet sich von derjenigen gemäss Fig. 4 lediglieh darin, dass sowohl die in der obern Fläche liegende Rille 5', als auch die in der untern Fläche befindliche Rille 5 nur je ein vorgespanntes Bewehrungselement b' bzw. b enthalten, und dass die beiden Bewehrungs- elemente durch S-förmige Bügel 4 unter sich verbunden sind.
Der Balken gemäss Fig. 6 hat einen T-för- migen Querschnitt mit Bewehrungsgliedern 2 im Steg und im Flansch, welch letztere mit 3 bezeichnet sind. Die diese Bewehrungsglieder 2 und 3 verbindenden Bügel 4 sind ebenfalls zweiteilig ausgebildet. In der untern Fläche des Steges befindet sich eine Rille 5 mit dem vorgespannten Bewehrungselement b, das mit den Bügeln 4 verbunden ist und in dem das adhäsive Füllmaterial c eingebettet liegt.
Bei sämtlichen Ausführungsformen nach Fig. 2 bis 6 sind die vorgespannten Beweh- rungselement.e b und das Füllmaterial durch die Bügel 4 mit dem fertigen Bestandteil ca des Elementes 1 in Verbindung gebracht. Es ist aber auch möglich, auf eine solche durch die Bügel 4 dargestellte Verbindung zu ver- ziehten und diese Bügel wegzulassen.
Es lassen sich naturgemäss auch Körper mit. jedem beliebigen andern Querschnitt her stellen. Bei vorgespannten Konstruktionsele menten oder -körpern ist je nach Verwen dungszweck ein I-förmiger Querschnitt, ein Kastenquersehnitt oder ein C-förmiger Quer schnitt vorteilhafter als ein rechteckförmiger Querschnitt, was sich besonders bei solchen Körpern in vorteilhafter Weise bemerkbar macht, die aus einer Anzahl von Einzelstücken zusammengesetzt oder zusammengestellt wer den.
Der dritte Bestandteil des fertigen Bal kens, der Zementmörtel c, weist nicht die gleiche Beschaffenheit auf wie der zur Her stellung des Elementes ca verwendete Beton, da er als hauptsächlichste Komponente Sand enthält und frei von grösseren Körnern sein muss, während der Beton des Elementes a sowohl Sand- als auch Kieskomponenten auf weist. Zur Herstellung des Füllmaterials und des Betons werden naturgemäss ausser den genannten Komponenten noch - entsprechende -Mengen Zement und Wasser gebraucht.
Zweckmässigerweise soll das Füllmaterial sorg fällig in die Rillen 5 eingebracht werden, damit der vorgespannte Draht b vollständig um- schlossen und eine zuverlässige Haftung er reicht wird. Zum Zwecke der Herstellung einer guten Verbindung zwischen dem Ele ment a und dem adhäsiven Füllmaterial c können die Flächen der Rillen 5 zweckmässig in bekannter Weise aufgerauht oder als auf gerauhte Flächen von Anfang an erstellt werden. In allen Beispielen kann der Grund körper a aus Fertigbeton bestehen; aber es ist auch möglich, dass er an Ort und Stelle auf Schalung und Unterstellung als Platte oder Balken hergestellt wird.
Sind mehrere Elemente a gleichzeitig vor zuspannen, dann lassen sich diese in der in den Fig. 7 und 8 dargestellten. Weise anord nen. Die Bewehrungselemente b können vor gespannt werden, bevor sie in die Rillen der Elemente eingebracht werden. Sie lassen sich aber auch erst nach dem Einsetzen in die Rillen vorspannen. In beiden Fällen erfolgt aber die Vorspannung, bevor der Zement mörtel c eingeführt ist, der nach Erhärten die Vorspannung auf den Grundkörper über trägt, sobald die Vorspannung in den Drähten bei den Verankerungen gelöst wird. Eine Anzahl Bewehrungselemente b, die entweder neben- oder übereinander angeordnet sind, werden zwischen in passender Entfernung voneinander aufgestellten Ankerblöcken vor gespannt, wozu sich jede bekannte Spannvor richtung verwenden lässt.
Die Bewehrungs elemente b werden an beiden Enden unter Verwendung von Keilen oder dergleichen ver ankert.
Wie die Fig. 7 und 8 zeigen, werden die einzelnen fertig vorgeformten Elemente a auf Stützvorrichtungen 8 abgestellt, derart, dass ein Element neben das andere zu liegen kommt und mindestens zwei Bewehrungselemente b in den Rillen liegen. Beim Aufstellen der Ele mente a auf den Stützvorrichtungen muss da für gesorgt werden, dass eine Berührung mit den Bewehrungselementen nicht stattfindet, wenn das Vorspannen der letzteren erst nach träglich erfolgt, damit beim Vorspannen keine Reibung zwischen den Elementen und den Bewehrungselementen vorhanden ist und letz tere über der ganzen Länge gleich stark vor- gespannt sind.
Werden hingegen die Beweh rungselemente b vorgespannt, bevor die Ele mente a auf die Stützvorrichtungen 8 aufge setzt werden, dann bleibt eine -allfällig ent stehende Berührung der Teile b mit den Tei len a ohne weiteren Einfluss auf die gleich mässige Verteilung der Vorspannung über der ganzen Länge der Bewehrungselemente und damit auf den nach dem Einbringen des Zementmörtels in die Vertiefungen fertigge stellten Körper.
Die Übertragung der Vorspannung von den Bewehrungselementen b auf das Element. a, erfolgt durch Verwendung eines besonders gut haftenden Füllmaterials c ohne jedwede Anwendung von Ankerplatten.
Ein solcher Mörtel c mit grossem Haft vermögen wird, nachdem eine Anzahl von Einzelelementen a in einer Reihe liegend in Stellung gebracht und die Bewehrungsele- mente b bereits in grossen Längen vorgespannt worden sind und letztere die gewünschte Lage in den Vertiefungen der Elemente einnehmen, sorgfältig in die Vertiefungen und Absätze eingebracht.
Es muss alsdann so lange zuge wartet werden, bis der Zementmörtel in den Längsrillen, welche zweckmässig eine rauhe Oberfläche aufweisen, so weit erhärtet ist und eine ausreichende Festigkeit besitzt, da.ss er in der Lage ist, die Druckkraft auf die Ele mente a zu übertragen, wenn die Vorspan- nung an den Verankerungen gelöst. wird und die Drähte zwischen den Einzelkörpern durch schnitten werden. Die hierzu benötigte Zeit. ist., da es sieh um verhältnismässig kleine Mengen handelt, erheblich geringer, als wenn das ganze Element a. erhärten müsste.
Ein weiterer Vorteil gegenüber dem üb lichen vorgespannten Eisenbeton mit vorheri gem Spannen der Drähte ist, dass der Beton körper mit den Rillen früher hergestellt wurde und daher der Grossteil des Sehwindens be reits stattgefunden hat.. Daher bleibt ein grö sserer Teil der Vorspannungskraft wirksam.
Müssen nämlich die bereits vorgespannten Bewehrungselemente mit dem noch in den Formen liegenden Beton in solche Verbindung gebracht werden, dass die V orspannung mit- tels Adhäsion übertragen wird, dann müssen die letzteren so lange in den Formen ver bleiben, bis sie eine ausreichende Festigkeit besitzen. Dies erfordert aber nicht nur eine verhältnismässig grosse und kostspielige An lage und Einrichtung, wenn es sieh um die Herstellung grösserer Mengen solcher Körper handelt, sondern auch eine entsprechend grosse Anzahl von Formen.
Werden die Be- wehrungseleniente zur Vermeidung dieser Nachteile erst nachträglich vorgespannt, dann zeigt es sieh, dass das Nachlassen der An fangsvorspannung kleiner ausfällt als im vor- e rwi iihiiteii Falle. Das naeliträgliehe Vorspan- nen hat aber den Nachteil, dass es bei jedem einzelnen Körper vorgenommen werden muss und dass ausserdem keine Adhäsion zwischen dem gestreckten Bewehrungselement und dem Körper vorhanden ist. Dieses Fehlen der Ad häsion zwischen den Bewehrungselementen und den Körpern hat eine Rissbildung und Verformung der Körper zur Folge, wenn grosse Belastungen auftreten.
Alle diese Nach teile sind hingegen bei dem Körper, herge stellt nach dem beschriebenen Verfahren, ver mieden, zufolge der Einbettung der Beweh rungselemente in einem Füllmaterial e, das das fertige Element a und die Bewehrungs elemente b zu einem homogenen Körper ver einigt. Die Fig. 1 bis 6 stellen ans einem einzigen Stück hergestellte Elemente dar, die sich auch ohne Bewehrungsglieder 2 lend 3 ausführen lassen, die also nur die vorgespannten Beweh rungselemente b enthalten. Es ist aber auch möglich, Körper ans mehreren fertigen Einzelstiieken zu bilden, wie die Ausführungsformen nach Fig.9 bis 19 zeigen. Die durch die Fig.9 und 10 in Seitenansicht gezeigten Körper sind als Bal ken ausgebildet. Die einzelnen Stücke können geneigte oder auch vertikale Stirnflächen 26 besitzen.
Der Balken gemäss Fig.9 hat ein Mittelstück 27, eine Anzahl Zwischenstücke 28 und zwei Endstücke 29. Die Berührungs flächen zwischen den einzelnen Stücken las sen sieh aber auch treppenförmig ausbilden, so dass zwei winkelrecht zur Basisfläche lie gende, unter sieh parallele Flächen 26 vorhan den sind, die über eine horizontale Fläche 30 miteinander in Verbindung stehen. Beim Bal ken nach Fig. 10 unterscheidet sieh nur das Mittelstück 31 von den übrigen Stücken 32. Es könnten die einzelnen Stücke selbstver ständlich auch derart ausgebildet sein, dass einander berührende Stücke sieh an den Be rührungsstellen verbinden lassen, beispiels weise durch die Anordnung von schwalben- sehwanzförmigen Rippen und Nuten.
Es ist aber auch möglich, in die zwischen den Stileken befindlichen Fugen ein adhäsives Verbindungsmittel, beispielsweise einen Ze mentmörtel, einzubringen, mittels welchem sieh die Verbindung zwischen zwei Stücken herstellen lässt.
Vielfach ist es notwendig, einen verhä.ltnisniässig trockenen Zementmör tel von hoher Festigkeit zu verwenden, da in vielen Fällen an die Festigkeit des zusam mengesetzten fertigen Körpers grössere An forderungen gestellt werden als an diejenige eines gewöhnlichen Mörtels. Ist ein aus Ein zelstücken zu bildender Körper herzustellen, dann mag auch in folgender Weise vorgegan gen erden: Zunächst wird die benötigte Zahl von Einzelstücken in einer Reihe auf gestellt, derart, dass zwischen sämtlichen Ein zelst.iieken mindestens angenähert gleiche Fugen vorhanden sind, die alsdann mit Ze inentmörtel ausgefüllt werden.
Die aneinan- dergereihten Stücke werden hierauf unter Verwendung eines weichen Drahtes zusam mengehalten, bis der Zementmörtel in den Fugen erhärtet. ist. Dieser Draht wird als dann entfernt, die Bewehrungselemente b in die Rillen 5 eingebracht, gegen feste Ver ankerungen vorgespannt. und die Rillen mit adhäsivem Füllmaterial c angefüllt.
Sind in den einzelnen Stücken keine Bewehrungsele- niente b' vorhanden, wie dies bei den Ausfüh rungsformen nach Fig. 15, 18 und 19 der Fall ist, dann ist es zweckmässig, den Bindedraht so lange zu belassen, bis der Körper in der jenigen Lage sieh befindet, in welcher er benutzt werden soll und den Belastungen aus gesetzt ist, damit die vorgespannten Beweh- rungselemente b keine übermässig starken Zugspannungen in den Fugen und keine blei bende Formveränderung zu erzeugen vermö gen.
Die Fig.11 und 12 zeigen Längsschnitte durch Fugen, die sich zwischen zwei Stücken gemäss Fig.9 und 10 befinden; mit 33 ist eine in die Fugen eingesetzte Zwischenlage bezeichnet. Die Stücke 28 und 32 sind als Hohlkörper ausgebildet, die in Fig. 14 und 15 im Schnitt dargestellt sind. Sind die Stirn seiten der Einzelstücke genau eben ausgefal len, dann kann die Zwischenlage in den Fu gen auch weggelassen sein. Sind die Stirn seiten hingegen uneben, dann kommt zweck mässig eine aus einem Zementmörtel mit grossem Haftvermögen zu bildende Zwischen lage in Frage. Es ist aber auch möglich, eine aus einem zusammendrückbaren Material her gestellte Zwischenlage zu verwenden. Fig. 13 zeigt eine Fuge im Längsschnitt, in welcher sich eine Zwischenlage 35 befindet, die in die Hohlräume der beiden anliegenden Stücke 34 eingreift.
Zementmörtel kann in diesem Falle zum Ausfüllen der Fugen gebraucht werden. Dieser Zementmörtel kann unter Umständen aber auch weggelassen sein.
Die Fig. 14 bis 17 zeigen Querschnitte durch Hohlkörper a, wie solche beispielsweise zur Herstellung von Deckenkonstruktionen verwendet werden. Die Decken können ent weder aus aneinanderliegenden Körpern be stehen (Fig.14 und 15) oder aber in Ver bindung mit zusätzlichen Beton- oder Eisen betonelementen (Fig.16 und 17) hergestellt sein. Als Verbindungsglied 36 zwischen zwei benachbarten Körpern dient. gemäss Fig.15 ein aus Beton oder Zementmörtel hergestelltes Organ. Besondere Betonglieder 37 zeigen die Ausführungsformen nach Fig. 16 und 17, die besondere Bewehrungselemente 38 enthalten. Die Einzelstücke a sind mit leistenartigen Vorsprüngen 39 versehen, die als bleibende Schalung für den Beton 37 dienen: Bei der Ausführungsform nach Fig. 17 ist eine obere Betonplatte 40 vorgesehen, in welcher die Bügel 41 endigen.
Fig. 18 zeigt einen Hohlkörper a in Quer schnitt, der in den beiden Seitenflächen so wohl obere als auch untere Rillen 5' und 5 mit je einem vorgespannten Bewehrungsele ment aufweist. In Fig. 19 ist ein Körper von I-förmigem Querschnitt dargestellt, dessen beide Flansche je drei parallele Rillen 5 mit je einem Bewehrungselement b' und b be sitzen. Zur Herstellung derartiger Körper lassen. sieh beliebige Materialien, wie Glas, Kunstharze usw. mit entsprechendem Mörtel als Füllmaterial gebrauchen. Glas eignet sich beispielsweise für Körper gemäss Fig. 18, wäh rend Körper nach Fig. 19 aus Kunstharz be stehen können. Im letzteren Falle ist es mög lich, die grosse Druckfestigkeit der Kunstharze auszunutzen.
Derartige Körper haben eine grosse Tragfähigkeit bei verhältnismässig klei nem Gewicht. Die Druckfestigkeit dividiert durch das spezifische Gewicht ist für Kunst harze viel grösser als bei Stahl. Während der Stahl eine relative Druckfestigkeit von etwa 420 kgjcm2 besitzt (spezifisches Gewicht 7,65), hat das amerikanische, unter dem Namen Duramold bekanntgewordene Erzeugnis eine relative Druckfestigkeit von 540 bis 980 kg/cm2 (spezifisches Gewicht 1,27 bis 1,4), während für Kunstbarzseile die relative Festigkeit 1446 kgjein (spezifisches Gewicht 1,
34) be trägt. Dies beweist. die grossen Möglichkeiten, die bei Verwendung derartiger Materialien sich ergeben, wenn es sich darum handelt, Tragkörper von grosser Festigkeit bei geriie- gem Gewicht herzustellen, wie dies zum Bei spiel beim Flugzeugbau in Frage kommt. Als Ausgangsmaterialien zur Herstellung des Grundkörpers a. lassen sieh ausser den erwähnten Materialien alle Sorten von Beton, Glas und Kunstharzen, sowie ähnlichen Pro dukten, auch Ziegel, keramische Materialien und Asbestschiefer verwenden.
Die Beweh- rungselemente b können in der Form von Stahldrähten, Stalilstä.ben oder aus Stahl drähten leergestellten Kabeln ausgeführt sein und insbesondere aus solchen Werkstoffen bestehen, die eine anfängliche Vorspannung zulassen, welche wesentlich grösser ist. als die zulässige Stahlspannung für gewöhnlichen Baustahl (1400 kg/em2).
Die zur Aufnahme der Bewehrungselemente dienenden Absätze oder Rillen und Vertiefun gen in den Körpern, die als Balken und dergl. ausgebildet sind oder andere Tragkörper dar stellen, lassen sieh herstellen, indem passende Latten oder dergleichen in die vorgeformte, noch plastische Masse des Elementes einge drückt wird. Es besteht aber auch die Mög lichkeit, entsprechende Einlagen in den zur Herstellung der Elemente dienenden Formen anzubringen; ferner ist es auch möglich, Aus- nehmungen in bestehenden Grundkörpern zu machen.
Der wesentliche Unterschied zwischen den bekannten Verfahren des vorherigen Vor- spannens und dem beschriebenen Verfahren liegt darin, dass es nicht nötig ist, den zu erzeugenden Betonkörper in der Form zu lassen, bis er eine solche Festigkeit erreicht hat, dass er in der Lage ist, den Vorspannungs- druek durch Adhäsion aufzunehmen, sondern dass bereits ein erhärteter Grundkörper ver wendet wird und nur die Längsrillen mit. einem adhäsiven Füllmaterial auszufüllen sind, das die Vorspannung auf den Grund körper überträgt.
Man brauceht daher keine spezielle Form oder Schalung, da der Grundkörper diese Form für das Füllen der Rillen bietet.
Process for the production of bodies provided with steel reinforcement and bodies produced by the process. It is known that reinforcement elements can be prestressed against them in individual reinforced concrete bodies or in structural parts assembled from a number of individual bodies lying one behind the other and anchored at the end faces, whereby pressure is exerted on the body.
Tensioning was either aimed at increasing the resistance of the concrete body under the payload or, if it was a structural part made up of several individual bodies, it was only used to hold the structure together so that the latter became self-supporting, as long as ordinary structural steel was used was considered permitted, the reinforcement was only prestressed to such an extent that the permissible tensile stress for ordinary structural steel was not exceeded.
However, experience has shown that such a limited prestressing can produce little effect and that a large part of the prestressing, possibly even the entire prestressing, is lost again over time due to shrinkage and creep of the concrete, because it has been avoided to increase the preload beyond the permissible tensile stress, which is known to be a value of 1200 to 1400 kg / cmê for ordinary structural steel.
In those cases, where ordinary mild steel was used, the reinforcement was mostly arranged in holes in the body. But there are also cases known in which individual bodies aufwie sen longitudinal grooves into which the reinforcement was laid. All of these designs have failed in that the preload has failed over time. was lost and therefore became ineffective. Only there, where it was a question of holding blocks together during transport, did such constructions fulfill their purpose.
It has long been known to use very high quality steels and wires and to prestress them to a multiple of the permissible stress of ordinary mild steel, with only part of the prestressing being lost through shrinkage and creep and a considerable part remaining effective .
In such cases there are two different methods of achieving the desired preload. One method is that the reinforcement elements are first pre-tensioned against fixed anchors before the concrete is poured into the mold that is used to manufacture the concrete body. The reinforcement elements remain under the prestressing until the concrete in the mold has reached such a strength that it is able to absorb the prestressing pressure through adhesion. This is called pre-tensioning.
The second known method consists in prestressing the reinforcement elements only after the concrete has hardened and the pressure is transferred to the concrete by means of anchor plates or anchor bodies, which is referred to as subsequent stressing. In this case it must be ensured that the reinforcement elements do not adhere to the concrete during the prestressing. The reinforcement elements must therefore either be drawn into special pipes or prepared holes, or they must be greased to prevent the connection of the concrete with the reinforcement elements or wrapped with a material such as paper.
The present invention relates to a process for the production of bodies provided with steel reinforcement and a body produced by the process.
The method according to the invention differs. see of the known methods mentioned in that at least one basic body consisting of at least one piece with at least one longitudinal groove in the outer surface is used, a reinforcing element made of steel is inserted into this longitudinal groove, which with a uniform tension of at least 1400 over the entire length kg / cm2 is pretensioned against end anchors, whereupon the longitudinal groove is filled with an adhesive hardenable filler material and the pretension in the reinforcement element is maintained until the filler material has sufficient strength after hardening to cope with the pretension due to adhesion to the Basic body to transfer what is done,
when the prestressing in the reinforcement element is released at the end anchors.
A body produced according to the inventive method is characterized in that it consists of at least one preformed base body with at least one longitudinal groove in the outer surface, in which longitudinal groove, as a second component, a reinforcement that is uniformly prestressed to at least 1400 kg / cm2 over the entire length. Element made of steel, which in turn is embedded in a filler material which fills the longitudinal groove and forms the third component, which transfers the prestress in the reinforcement member to the body by means of adhesion.
In the drawing, Ausführungsbei are shown games of bodies produced by the inventive method.
1 shows a side view of a body designed as a beam.
2 to 6 each show a cross section through six different bodies in the form of bars according to FIG. 1, the Ausfüh approximate forms according to FIGS. 2 to 5 relate to bodies with rectangular cross-sections, while the body according to FIG. 6 has a body Represents T-shaped cross-section.
FIG. 2a shows the transverse reinforcement of the beam shown in cross section in FIG.
7 and 8 each illustrate a cross section through two bars during a certain phase of their manufacture.
9 and 10 each show a side view of a body which can be put together from several parts.
FIGS. 11 to 13 show cross-sections through joints of bodies built from such sections.
14 and 1a each represent a cross section through a body designed as a hollow profile.
16 and 17 each show a cross section through the part. a building structure in which two adjacent bodies are to be connected to one another.
FIG. 18 shows a cross section through a further body designed as a hollow profile body, and FIG. 19 shows a cross section through an I-shaped body.
In the embodiment according to FIG. 1, it is a body designed as a reinforced concrete beam. This bar, shown in cross section in Figure 2, consists of the actual preformed element 1 of rectangular cross section, which is a finished component a, which is yet to be supplemented. The element <B> 1 </B> has longitudinal reinforcement 2 on the underside and longitudinal reinforcement 3 on the two upper corners. About the upper reinforcement conditions 3 brackets 4a (Fig. 2a) are placed, while the lower longitudinal reinforcements 2 more brackets 4b are connected.
The two lower longitudinal edges of the element 1 are offset; The hook-shaped ends of the brackets 4a and 4b protrude into these free, longitudinal grooves forming paragraphs 5, which are connected to further reinforcement elements b made of at least 1400 kg / cm2 prestressed high-quality steel wire that are inserted in the longitudinal grooves 5. The steel wires are evenly tensioned over the entire length. These longitudinal reinforcement elements represent the second part of the body.
The longitudinal grooves 5 are filled with an adhesive filler material c.
As Figure 3 shows, the two pre-tensioned longitudinal reinforcement elements b can also be in the two side surfaces of the reinforced concrete body a, for which purpose the latter is provided with longitudinal grooves 5 near the lower longitudinal edges during manufacture. These longitudinal grooves 5 are also filled with an adhesive filler material c enveloping the metal reinforcement after the reinforcement has been prestressed.
Fig. 4 shows a third game Ausführungsbei a bar with a square cross-section, the upper and lower surfaces each have a longitudinal groove 5 'and 5 respectively. In the upper longitudinal groove 5 'there is a pretensioned reinforcement element b', in the entern longitudinal groove 5, however, there are two adjacent, prestressed reinforcement elements b with which the two-part bracket 4 are connected. The brackets each have a C-shape, the ends of which protrude into both the upper and lower indentations.
The fourth embodiment of the beam shown in cross section in FIG. 5 differs from that according to FIG. 4 only in that both the groove 5 'in the upper surface and the groove 5 in the lower surface each have only one prestressed Reinforcement element b 'or b included, and that the two reinforcement elements are connected by S-shaped brackets 4 among themselves.
The beam according to FIG. 6 has a T-shaped cross section with reinforcement members 2 in the web and in the flange, the latter being denoted by 3. The brackets 4 connecting these reinforcement members 2 and 3 are also formed in two parts. In the lower surface of the web there is a groove 5 with the prestressed reinforcement element b, which is connected to the bracket 4 and in which the adhesive filling material c is embedded.
In all the embodiments according to FIGS. 2 to 6, the prestressed reinforcement elements e b and the filler material are connected to the finished component ca of the element 1 through the bracket 4. However, it is also possible to shift to such a connection represented by the bracket 4 and to omit this bracket.
Of course, bodies can also be included. any other cross-section. In prestressed construction elements or bodies, an I-shaped cross-section, a box cross-section or a C-shaped cross-section is more advantageous than a rectangular cross-section, which is particularly noticeable in such bodies in an advantageous manner, which consists of a number of Individual pieces assembled or put together who the.
The third component of the finished beam, cement mortar c, does not have the same properties as the concrete used to manufacture element ca, since it contains sand as the main component and must be free of larger grains, while the concrete of element a has both sand and gravel components. In addition to the components mentioned, corresponding amounts of cement and water are of course also required to produce the filling material and the concrete.
The filling material should expediently be carefully introduced into the grooves 5 so that the pretensioned wire b is completely enclosed and reliable adhesion is achieved. For the purpose of producing a good connection between the ele ment a and the adhesive filler material c, the surfaces of the grooves 5 can expediently be roughened in a known manner or created from the beginning as roughened surfaces. In all examples, the base body can consist of precast concrete; but it is also possible that it is made on the spot on formwork and shoring as a plate or beam.
If several elements a are to be clamped at the same time, then these can be shown in FIGS. 7 and 8. Arrange them wisely. The reinforcement elements b can be tensioned before they are introduced into the grooves of the elements. However, they can only be pre-tensioned after they have been inserted into the grooves. In both cases, however, the pre-tensioning takes place before the cement mortar c is introduced, which, after hardening, carries the pre-tensioning onto the base body as soon as the pre-tensioning is released in the wires at the anchorages. A number of reinforcement elements b, which are arranged either next to or one above the other, are tensioned between anchor blocks set up at a suitable distance from one another, for which any known Spannvor direction can be used.
The reinforcement elements b are anchored ver at both ends using wedges or the like.
As FIGS. 7 and 8 show, the individual pre-formed elements a are placed on support devices 8 in such a way that one element comes to lie next to the other and at least two reinforcement elements b lie in the grooves. When setting up the elements a on the supporting devices, care must be taken that there is no contact with the reinforcing elements if the latter is only subsequently prestressed, so that there is no friction between the elements and the reinforcing elements during prestressing and the latter are pretensioned equally over the entire length.
Conversely, if the reinforcement elements b are biased before the ele ments a are placed on the support devices 8, then any contact between the parts b and the parts a remains without any further influence on the even distribution of the bias over the whole Length of the reinforcement elements and thus on the body finished after the introduction of the cement mortar into the wells.
The transfer of the prestress from the reinforcement elements b to the element. a, takes place by using a particularly well-adhering filling material c without any use of anchor plates.
Such a mortar c with great adhesive capacity is, after a number of individual elements a have been brought into position lying in a row and the reinforcement elements b have already been prestressed in great lengths and the latter assume the desired position in the recesses of the elements, carefully in the recesses and paragraphs introduced.
It must then be waited until the cement mortar in the longitudinal grooves, which suitably have a rough surface, has hardened to such an extent and has sufficient strength that it is able to exert the compressive force on the elements a transferred when the pre-tensioning at the anchorages is released. and the wires between the individual bodies are cut through. The time required for this. is., since it is a question of relatively small quantities, considerably less than if the entire element a. should harden.
Another advantage over the usual pre-stressed reinforced concrete with previous tensioning of the wires is that the concrete body with the grooves was produced earlier and therefore most of the ocular sight has already taken place. Therefore, a larger part of the pre-tensioning force remains effective.
If the pre-tensioned reinforcement elements have to be connected to the concrete still in the molds in such a way that the pre-tensioning is transferred by means of adhesion, then the latter must remain in the molds until they have sufficient strength. However, this not only requires a relatively large and expensive system and facility when it comes to the production of large quantities of such bodies, but also a correspondingly large number of forms.
If the reinforcement elements are only prestressed afterwards to avoid these disadvantages, then it shows that the decrease in the initial prestress is less than in the previous case. The normal pre-tensioning, however, has the disadvantage that it has to be carried out for each individual body and that, in addition, there is no adhesion between the elongated reinforcement element and the body. This lack of adhesion between the reinforcement elements and the bodies results in cracking and deformation of the body when large loads occur.
All these disadvantages, however, are in the body, Herge provides according to the method described, avoided ver, due to the embedding of the reinforcement elements in a filler material e that combines the finished element a and the reinforcement elements b into a homogeneous body. Figs. 1 to 6 represent the elements produced in a single piece, which can also be carried out without reinforcement members 2 lend 3, which therefore contain only the prestressed reinforcement elements b. But it is also possible to form bodies from several finished individual pieces, as the embodiments according to FIGS. 9 to 19 show. The body shown by Figures 9 and 10 in side view are designed as a Bal ken. The individual pieces can have inclined or vertical end faces 26.
The bar according to FIG. 9 has a middle piece 27, a number of intermediate pieces 28 and two end pieces 29. The contact surfaces between the individual pieces can also be designed in a staircase shape, so that two parallel surfaces 26 at right angles to the base surface are present are those that are connected to one another via a horizontal surface 30. In the case of the bar according to FIG. 10, only the middle piece 31 differs from the other pieces 32. The individual pieces could of course also be designed in such a way that touching pieces can be connected to the points of contact, for example by the arrangement of swallows - tail-shaped ribs and grooves.
However, it is also possible to insert an adhesive bonding agent, for example a cement mortar, into the joints between the styles, by means of which the connection between two pieces can be established.
In many cases, it is necessary to use a relatively dry cement mortar of high strength, since in many cases greater demands are placed on the strength of the assembled finished body than on those of an ordinary mortar. If a body is to be made from individual pieces, the following procedure may also be used: First, the required number of individual pieces is placed in a row in such a way that at least approximately the same joints exist between all the individual pieces then filled with cement mortar.
The lined-up pieces are then held together using a soft wire until the cement mortar hardens in the joints. is. This wire is then removed as the reinforcement elements b introduced into the grooves 5, biased against solid anchors Ver. and the grooves are filled with adhesive filler material c.
If there are no reinforcement elements b 'in the individual pieces, as is the case with the embodiments according to FIGS. 15, 18 and 19, then it is advisable to leave the binding wire until the body is in that position see in which it is to be used and in which it is exposed to loads so that the prestressed reinforcement elements b are not able to generate excessive tensile stresses in the joints and no permanent changes in shape.
FIGS. 11 and 12 show longitudinal sections through joints which are located between two pieces according to FIGS. 9 and 10; with 33 an intermediate layer inserted into the joints is designated. The pieces 28 and 32 are designed as hollow bodies, which are shown in Fig. 14 and 15 in section. If the end faces of the individual pieces are exactly the same, the intermediate layer in the joints can also be omitted. If, on the other hand, the end faces are uneven, then it is expedient to use an intermediate layer formed from a cement mortar with high adhesive strength. But it is also possible to use an intermediate layer made from a compressible material. 13 shows a joint in longitudinal section, in which there is an intermediate layer 35 which engages in the cavities of the two adjacent pieces 34.
In this case, cement mortar can be used to fill in the joints. This cement mortar can also be omitted under certain circumstances.
14 to 17 show cross sections through hollow bodies a, such as those used, for example, for the production of ceiling structures. The ceilings can either be made of contiguous bodies (Fig. 14 and 15) or in connection with additional concrete or reinforced concrete elements (Fig. 16 and 17). Serves as a connecting member 36 between two adjacent bodies. according to FIG. 15 an organ made of concrete or cement mortar. The embodiments according to FIGS. 16 and 17, which contain special reinforcement elements 38, show special concrete members 37. The individual pieces a are provided with strip-like projections 39 which serve as permanent formwork for the concrete 37: In the embodiment according to FIG. 17, an upper concrete slab 40 is provided in which the stirrups 41 end.
Fig. 18 shows a hollow body a in cross section, which has both upper and lower grooves 5 'and 5, each with a pre-tensioned Bewehrungsele element in the two side surfaces. In Fig. 19, a body of I-shaped cross section is shown, the two flanges of which sit three parallel grooves 5 each with a reinforcing element b 'and b be. Leave to manufacture such bodies. see any materials, such as glass, synthetic resins, etc. with appropriate mortar used as filling material. Glass is suitable, for example, for bodies according to FIG. 18, while bodies according to FIG. 19 can be made of synthetic resin. In the latter case it is possible, please include, to take advantage of the high compressive strength of the synthetic resins.
Such bodies have a large load-bearing capacity with a relatively small weight. The compressive strength divided by the specific weight is much greater for synthetic resins than for steel. While steel has a relative compressive strength of around 420 kg / cm2 (specific weight 7.65), the American product, known under the name Duramold, has a relative compressive strength of 540 to 980 kg / cm2 (specific weight 1.27 to 1.4) , while for synthetic barz ropes the relative strength is 1446 kgjein (specific weight 1,
34). This proves. the great possibilities that arise when using such materials when it comes to producing support bodies of great strength with low weight, as is possible, for example, in aircraft construction. As starting materials for the production of the base body a. In addition to the materials mentioned, let us use all types of concrete, glass and synthetic resins, as well as similar products, including bricks, ceramic materials and asbestos slate.
The reinforcement elements b can be designed in the form of steel wires, Stalilstä.ben or empty cables made of steel wires and in particular consist of such materials that allow an initial pre-tension, which is significantly greater. than the allowable steel stress for ordinary structural steel (1400 kg / em2).
The paragraphs or grooves and recesses serving to accommodate the reinforcement elements in the bodies, which are designed as bars and the like. Or represent other supporting bodies, can be produced by pressing appropriate slats or the like into the preformed, still plastic mass of the element becomes. But there is also the possibility of attaching appropriate deposits in the forms used to manufacture the elements; Furthermore, it is also possible to make recesses in existing basic bodies.
The main difference between the known methods of previous prestressing and the method described is that it is not necessary to leave the concrete body to be produced in the form until it has reached such a strength that it is able to to absorb the prestressing pressure through adhesion, but that a hardened base body is used and only the longitudinal grooves are used. must be filled with an adhesive filling material that transfers the pretension to the base body.
There is therefore no need for a special shape or formwork, since the base body offers this shape for filling the grooves.