DE829124C

DE829124C - Process for the production of beam-shaped prestressed concrete bodies

Info

Publication number: DE829124C
Application number: DEP14906A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Werner Karig
Original assignee: WERNER KARIG DR ING
Current assignee: WERNER KARIG DR ING
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1955-04-04

Description

Verfahren zur Herstellung von balkenförmigen Spannbetonkörpern Die bekannten Verfahren zur Herstellung von Spannbeton, dessen Bewehrung aus Stahleinlagen hoher Festigkeit und geringen Querschnitts besteht, werden in der Weise durchgeführt, daB man besondere Spannfundamente verwendet, die gegebenenfalls gleichzeitig die Form für die Betonmasse aufnehmen, wobei die Betonmasse bis zur Erhärtung des Betonkörpers und bis zur Lösung der Vorspanciung in der Form verbleibt. Soweit es sich um dünne Stahldrähte ausreichender Länge handelt, ist dann eine feste Verbindung zwischen der Oberfläche der Stahleinlagen und der sie umgebenden Betonmasse hergestellt. Bei stärkeren Stahleinlagen finden zusätzlich besondere Verankerungsplatten Verwendung, die eine sichere übertragung der in den Einlagen wirkenden Zugkräfte auf den Beton gewährleisten. Ein nachträglicher Ausgleich von unerwünschten Formänderungen des Betons (Schwinden und Kriechen) ist dann nicht mehr möglich.Process for the production of beam-shaped prestressed concrete bodies known process for the production of prestressed concrete, its reinforcement from steel inserts high strength and small cross-section, are carried out in such a way that special tension foundations are used which, if necessary, simultaneously Record form for the concrete mass, the concrete mass until the concrete body hardens and remains in the mold until the pre-stressing is released. As far as thin Steel wires of sufficient length are then a solid connection between the surface of the steel inserts and the surrounding concrete mass produced. In the case of stronger steel inserts, special anchoring plates are also used, a safe transfer of the tensile forces acting in the inserts to the concrete guarantee. A subsequent compensation of undesired changes in shape of the Concrete (shrinkage and creep) is then no longer possible.

Bei anderen bekannten Herstellungsmethoden zur Fertigung von Spannbeton wird so verfahren, daB man die Stahleinlagen zur Verbesserung der Oberflächenhaftung zwischen Stahl und Beton verdrillt, was ebenfalls die Verwendung von hochwertigen Stählen voraussetzt. Der Preis der hochwertigen Stähle, die örtliche Gebundenheit der schweren Spannfundamente und die lange Beanspruchung der Form durch die Betonkörper bis zu einer die sichere Haftung der Betonmasse an der Bewehrung verbürgenden Erhärtungszeit beschränken die Verwendung des Spannbetons in erheblichem Maße. Außerdem ist die sichere Beherrschung der Spannungszustände kaum möglich.In other known manufacturing methods for the manufacture of prestressed concrete The procedure is such that the steel inserts are used to improve surface adhesion twisted between steel and concrete, which also requires the use of high-quality Presupposes steel. The price of high-quality steels, the locality the heavy tension foundations and the long strain on the form by the concrete body up to a secure adhesion of the concrete mass to the Reinforcement The guaranteed hardening time limit the use of prestressed concrete to a considerable extent Dimensions. In addition, it is hardly possible to safely control the voltage states.

Um demgegenüber insbesondere balkenförmige Spannbetonkörper unter voller Ausnutzung der Vorteile dieses Baustoffes in einfacher Weise herstellen zu können, werden erfindungsgemäß die Bewehrungsstäbe zunächst im spannungslosen Zustand und der Beton unter Ausschließung der Betonhaftung an der Bewehrung in einen Formkasten eingebracht. Alsdann wird der Betonkörper entschalt, und erst nach vorbestimmter bzw. hinreichender Erhärtung der Betonmasse werden die vorgesehenen und vorher ermittelten Druckspannungen im Beton durch Anspannen der Bewehrung jeweils bis zur zulässigen Grenze in mehreren Spannabschnitten erzeugt.In contrast, in particular bar-shaped prestressed concrete body under to make full use of the advantages of this building material in a simple manner can, according to the invention, the reinforcing bars are initially in the de-energized state and the concrete with the exclusion of concrete adhesion to the reinforcement in a molding box brought in. Then the concrete body is demoulded, and only after predetermined or sufficient hardening of the concrete mass, the intended and previously determined Compressive stresses in the concrete by tensioning the reinforcement up to the permissible level Boundary created in several clamping sections.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Herstellung von Eisenbahnschwellen. Hierbei werden die Druckspannungen auf die entsprechend geformten und entschalten Betonkörper mittels Spannplatten übertragen, die auf jede Stahleinlage aufgesetzt und gegen Entspannen gesichert werden. Der durch die Alterung des Betons, insbesondere dessen Schwinden und Kriechen, entstehende Spannungsabfall im Betonkörper und der Bewehrung wird dann in gewissen Zeitabständen durch mehrfaches Nachspannen und Sichern der Bewehrung wieder ausgeglichen, bis der Alterungsprozeß praktisch beendet ist.A preferred field of application of the invention is manufacture of railway sleepers. Here, the compressive stresses on the corresponding Shaped and demoulded concrete bodies are transferred by means of clamping plates, which are then applied to each Steel insert put on and secured against slackening. The one through aging of the concrete, especially its shrinkage and creep in the concrete body and the reinforcement is then repeated at certain time intervals Re-tensioning and securing the reinforcement is balanced again until the aging process has practically ended.

Da nach einem Merkmal der Erfindung die Stahlbewehrung unter Ausschließung der Betonhaftung eingelegt wird, besteht auch die Möglichkeit, die einzelnen Bewehrungen in rohrförmige Offnungen einzuziehen, die beim Einformen des Betonkörpers gegebenenfalls durch Kernstücke ausgespart werden. In Anwendung dieser Verfahrensweise können auch mehrere entschalte Betonkörper durch Aufziehen auf die Bewehrung zu Baukörpern zusammengesetzt werden, was besonders bei der Herstellung von Baukörpern größerer Länge vorteilhaft ist. Die Druckspannungen werden dann in allen oder einzelnen Spannabschnitten auf die zusammengefügten Betonkörper gemeinsam aufgebracht. Zur Herstellung von Fachwerkträgern, Masten od. dgl. können die einzelnen entschalten Baukörper nach ihrem Zusammenbau durch Aufziehen auf die Bewehrung durch Querverbindungen zusammengehalten werden, die man dann nachträglich verspannt.Since, according to a feature of the invention, the steel reinforcement under exclusion the concrete adhesion is inserted, there is also the possibility of the individual reinforcements to be drawn into tubular openings, if necessary when molding the concrete body be cut out by core pieces. Using this procedure can also Several demoulded concrete bodies are assembled into structures by pulling them onto the reinforcement which is particularly advantageous in the manufacture of structures of greater length is. The compressive stresses are then in all or individual clamping sections the assembled concrete body applied together. For the production of trusses, Masts or the like can dismantle the individual structures after they have been assembled are held together by pulling them onto the reinforcement through cross connections, which you then tightened afterwards.

Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise die Durchführung des Verfahrens bei der Herstellung von Eisenbahnschwellen mittels einer Dauerform aus Stahl, die schematisch in Fig. i in einem Längsschnitt, in Fig. 2 in einem Grundriß und in Fig. 3 in einer Seitenansicht dargestellt ist; Fig. ,4 veranschaulicht eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Spannvorrichtung; Fig. 5 und 6 geben den Schuß eines Mastes in Vorder- und Seitenansicht wieder, der in Fig. 7 in ganzer Länge dargestellt ist. Ausführungsbeispiel unter Bezugtiahnie auf die Fig. i bis 4 der Zeichnung: Zur Herstellung von Eisenbahnschwellen wird eine entsprechende, für das Aufsetzen auf Rütteltische hergerichtete Dauerform io aus Stahlblech mit zwei nebeneinanderliegenden Stahleinlagen i i versehen, deren Oberflächen zur Ausschließung der Betonhaftung mit Biturnen od. dgl. überzogen sind. Die freien Enden der Stahleinlagen stecken in hülsenförmigen Einsatzkörpern 12. durch die an den späteren Schwellenköpfen vertiefte Aussparungen 15 etwa vom Durchmesser der auf jede Einlagen aufzuziehenden Druckplatten 14 ausgeformt werden. An den vorbestimmten Befestigungsstellen für die Eisenbahnschienen werden Stahl- oder Holzdübel i5 für die Scliienenscliraulren eingesetzt, worauf man die Betonmasse in die Form einbringt.For example, the drawing illustrates the implementation of the Process in the manufacture of railway sleepers by means of a permanent mold Steel, which is shown schematically in Fig. I in a longitudinal section, in Fig. 2 in a plan and is shown in Fig. 3 in a side view; Fig. 4 illustrates a suitable clamping device to carry out the process; Fig. 5 and 6 give the Shot of a mast in front and side view again, which in Fig. 7 in its entirety Length is shown. Exemplary embodiment with reference to FIGS 4 of the drawing: For the production of railway sleepers, a corresponding, Permanent form io made of sheet steel with two adjacent steel inserts i i provided, their surfaces for exclusion the concrete adhesion with biturns or the like. Are covered. The free ends of the steel inserts stuck in sleeve-shaped insert bodies through the 12. on the later sleeper heads recessed recesses 15 approximately the same diameter as the one to be drawn onto each insert Pressure plates 14 are formed. At the predetermined attachment points for the railroad tracks are steel or wooden dowels for the rail clips used, whereupon the concrete mass is brought into the form.

Nach Beendigung der Rüttelung wird die Schwelle nach Entfernung der an den Sch-,vellenköpfen eingesetzten Hülsen 12 durch Drehen der Form um ihre Längsachse ausgeschalt. Zur Beschleunigung der Abbindung kann auch eine vorhergehende Wärmebehandlung vorteilhaft in einem Durchlaufofen erfolgen.After the end of the vibration, the threshold is after removal of the Sleeves 12 inserted on the clamp heads, by rotating the mold about its longitudinal axis switched off. A previous heat treatment can also be used to accelerate the setting process advantageously take place in a continuous furnace.

Nach einer Erhärtungszeit von einigen Tagen werden auf die freien Enden der Stahleinlagen i i, die mit Gewinde versehen sind, je eine Unterlegscheibe als Druckplatte 14, eine Mutter 16 und außerdem eine Spannhülse 17 aufgesetzt, die ihrerseits in einem glockenförmigen Spannblock 18 mit einer Gewindespindel ig geführt ist. Der freie Rand der Spannglocke 18 stützt sich gegen die auf die Stahleinlagen i i aufgesetzte Druckplatte 14 ab. Durch Drehen der Spannspindel ig wird in der betreffenden Stahleinlage i i die erwünschte Vorspannung erzeugt, die durch Anziehen der vorerwähnten Mutter 16 gesichert wird. Erfolgt die Spannung nur einseitig, so ist (las entgegengesetzte Ende der Stahleinlage i i durch eine ebenfalls mittels einer Mutter 16' gehaltenen Spannplatte 1d' gesichert. Durch die dargestellte Spannglocke 18 ist die Ausführungsmöglichkeit derartiger Spannwerkzeuge nicht beschränkt. Diese können vielmehr eine beliebige Ausführung aufweisen. durch die ein Spannen der Stahleinlage und getrennt hiervon eine Sicherung der aufgebrachten Spannung durchAnziehen einerllutter gewährleistet ist.After a hardening time of a few days, the free Ends of the steel inserts i i, which are provided with thread, one washer each placed as a pressure plate 14, a nut 16 and also a clamping sleeve 17, the in turn guided in a bell-shaped clamping block 18 with a threaded spindle ig is. The free edge of the clamping bell 18 is supported against the steel inserts i attached pressure plate 14 from. By turning the clamping spindle ig, the relevant steel insert i i generated the desired prestress, which by tightening the aforementioned mother 16 is secured. If the tension is only one-sided, so is (las opposite end of the steel insert i i through a likewise means a nut 16 'held clamping plate 1d' secured. By the illustrated clamping bell 18, the possibility of executing such clamping tools is not restricted. These can rather have any design. by tensioning the steel insert and separately securing the applied tension by tightening a nut is guaranteed.

Nachdem bei der Erhärtung des Betons, insbesondere durch dessen Kriechen. unter Wirkung der aufgebrachten Spannung ein Teil der Vorspannung verlorengegangen ist. wird nach erneutem Aufsetzen der Spannglocke 18 der Spannvorgang ein oder mehrmals wiederholt, his auch nach einer längeren Alterungszeit ein Spannungsabfall in den Stahleinlagen ii nicht mehr beobachtet wird. Das Anziehen der Muttern 16 bzw. der Spannspindel ig erfolgt mit entsprechend ausgebildeten Betätigungshebeln 20, 21.After when the concrete hardens, especially when it creeps. part of the preload is lost under the effect of the applied tension is. If the clamping bell 18 is placed again, the clamping process is carried out one or more times repeated, his a voltage drop in the even after a longer aging period Steel inserts ii is no longer observed. Tightening the nuts 16 or the Clamping spindle ig takes place with appropriately designed actuating levers 20, 21.

Die Aussparungen 13 werden dann unter Einbettung der Muttern 16 und der freien Enden der Stahleinlagen i i sowie der Druckplatte 14 mit Beton verschlossen. Diese Betonmasse sichert gleichzeitig die Muttern 16 gegen ein unerwünschtes Lösen, z. B. durch die Fahrerschütterungen nach dem Einbau der Schwellen in einem Gleis.The recesses 13 are then embedding the nuts 16 and the free ends of the steel inserts i i and the pressure plate 14 sealed with concrete. This concrete mass also secures the nuts 16 against an undesired To solve, z. B. by the driver vibrations after installing the sleepers in a track.

Der Abschnitt eines Mastes gemäß Fig. 5 und 6 besteht aus zwei balkenförmigen Stäben 22, 23, die jeder für sich in der Weise hergestellt sein können, wie dieses im Ausführungsbeispiel angegeben ist. Die Anzahl der Stahleinlagen i i richtet sich dann nach den Abmessungen und dem Profil der Formkörper. Diese werden nach ihrer Fertigstellung mittels Stegen 24, 25 zusammengesetzt. Die balkenförmigen Körper 22, 23 können jeder für sich unter Spannung gesetzt werden, bevor der Zusammenbau eines Mastes aus derartigen Körpern in der in Fig. 7 angegebenen \\'eise erfolgt. Eine Verspannung der Querstücke 24, 25 erfolgt am besten nach dem Zusammensetzen der einzelnen Mastschüsse, wol-)ei die zu verspannenden Stahleinlagen im Verlauf der strichpunktierten Linien 26 eingezogen werden. Die Querstücke 24, 25 weisen entsprechende Durchbrechungen und die balkenförmigen Körper 22, 23 entsprechend angeordnete Aussparungen 27 auf, die nach dem Zusammenbau des Mastes mit Zementmörtel ausgefüllt werden.The section of a mast according to FIGS. 5 and 6 consists of two bar-shaped Rods 22, 23, each of which can be made in the same way as this one is specified in the embodiment. The number of steel inserts i i depends then according to the dimensions and profile of the molded body. These will be after their Completion by means of webs 24, 25 assembled. The beam-shaped body 22, 23 can each be put under tension before assembly of a mast made of such bodies in the manner indicated in FIG. 7. The crosspieces 24, 25 are best braced after they have been put together of the individual mast sections, preferably the steel inserts to be braced in the course the dash-dotted lines 26 are drawn. The cross pieces 24, 25 have corresponding openings and the bar-shaped bodies 22, 23 accordingly arranged recesses 27, which after the assembly of the mast with cement mortar fill out.

Die Zusammensetzung des Mastes kann auch aus zunächst nicht einzeln verspannten Mastschüssen erfolgen. In diesem Falle werden Stahleinlagen vorteilhaft von der Gesamtlänge des Mastes in die rohrförmigen Durchbrechungen der einzelnen Mastschüsse eingezogen. Auf die Enden des Mastes wird ein Kopfstück 28 bzw. eine Fundamentplatte 29 mit Fußanker 3o aufgezogen, und es können diese oder einzelne Bauteile hiervon gleichzeitig als Gegenlager Verwendung finden, wenn der gesamte lfast erst nach seinem Zusammenbau verspannt wird. Das Spannen der Stahleinlagen erfolgt dann ebenfalls abschilittsweise, wie dieses im Ausführungsbeispiel angegeben ist.The composition of the mast can also from initially not individually braced mast sections. In this case, steel inserts are advantageous of the total length of the mast in the tubular openings of each Mast sections drawn in. On the ends of the mast is a head piece 28 or a Foundation plate 29 raised with foot anchors 3o, and these or individual Components of this can also be used as a counter bearing if the entire l is clamped almost only after it has been assembled. The tensioning of the steel inserts then also takes place in sections, as indicated in the exemplary embodiment is.

Erfindungsgemäß wird der Vorteil erreicht, daß die Spann- bzw. Schwindvorgänge im Beton vollkommen beherrscht und berücksichtigt werden können. Ist -r..13. nach Aufbringen der ersten Spannung nach etwa 7 Tagen ein gewisses Nachlassen der Spannung eingetreten, so wird nachgespannt. In gleicher Weise können etwa nach Ablauf von 3 Monaten die Muttern 16 nachgezogen werden. Unter Umständen folgt nach weiteren 3 Monaten ein nochmaliges Spannen. Diese genaue überwachung der Spannvorgänge und die damit ermöglichte Beanspruchung der Stahleinlagen auf Zug in mehreren Stufen ermöglicht die Verwendung von weniger hochwertigen Stählen. Diese haben beispielsweise nach der Aufbringung der dritten Nachspannung, wenn die Formänderung im wesentlichen abgeschlossen ist, eine gleich gute Wirkung für die Chertragung der Spannkräfte auf den Beton wie hochlegierte Stähle.According to the invention, the advantage is achieved that the tensioning or shrinking processes can be completely mastered and taken into account in concrete. Is -r..13. after Applying the first tension after about 7 days a certain release of tension entered, it is tightened. In the same way, after about the expiry of 3 months the nuts 16 must be retightened. May be followed by more 3 months a renewed tensioning. This precise monitoring of the clamping processes and the tensile stress on the steel inserts made possible in several stages enables the use of less high-quality steels. These have for example after the application of the third post-tensioning, when the deformation is substantial is completed, an equally good effect for the transmission of the tension forces on the concrete like high-alloy steels.

Das Spannen kann je nach der Form des Werkstückes von einer oder beiden Seiten aus erfolgen. Die Verspannung eines Baukörpers in einzelnen Teilen oder nach deren Zusammenfügung erfolgt je nach den örtlichen Verhältnissen an der Baustelle oder in der Fabrikationsanlage. Weirden beispielsweise hohe Masten, Dachbinder mit größerer Spannweite od. dgl. hergestellt, so wird die Verspannung am besten an der Baustelle selbst erfolgen. Trotzdem können einzelne Bauteile auch schon für sichvorgespanntworden sein. Es besteht dann ohne weiteres die Möglichkeit, die ohne Haftung an dem umgebenden Beton eingelegten Stähle aus den einzelnen Bauteilen herauszuziehen und durch Stahleinlagen zu ersetzen, die einheitlich durch den gesamten Bauteil laufen.The clamping can be either or both, depending on the shape of the workpiece Pages made out. The bracing of a building in individual parts or after they are put together depending on the local conditions at the construction site or in the manufacturing plant. For example, we use high masts and roof trusses Larger span or the like. Manufactured, the bracing is best on the Construction site itself. In spite of this, individual components can also be prestressed for themselves be. There is then easily the possibility that without adhesion to the surrounding Concrete inlaid steels to be pulled out of the individual components and through steel inserts to replace, which run uniformly through the entire component.

Große Spannfundamente entfallen ebenso wie komplizierte Spannmaschinen. Die einzelnen Körper können alsbald nach ihrer Fertigstellung ausgeformt werden, wonach das Spannen nach der üblichen Lagerung erfolgt. Es ist deshalb möglich, mit einer verhältnismäßigen geringen Anzahl von Formen eine größere Fabrikation zu betreiben. Die Dampfhärtung kann zu keinen unerwünschten Einflüssen führen, weil diese stets durch die Möglichkeit des N achspannens der Stahleinlagen korrigiert werden können.There is no need for large tension foundations or complicated tensioning machines. The individual bodies can be shaped as soon as they are finished, after which the clamping takes place after the usual storage. It is therefore possible to use to operate a larger manufacture of a relatively small number of molds. The steam hardening cannot lead to any undesirable influences because it always does can be corrected by the possibility of re-tensioning the steel inserts.

Nach der Fertigstellung der erfindungsgemäß hergestellten Baukörper sind die freien Enden der Stahleinlagen durch die Abdeckung mit Zementmörtel ebenso gegen Witterungseinflüsse geschützt wie die zum Aufbringen der Spannung dienenden Spannplatten r4 und Muttern 16.After completion of the structure produced according to the invention the free ends of the steel inserts are covered with cement mortar as well Protected against weather influences like those used to apply the voltage Clamping plates r4 and nuts 16.

Claims

CLAIMS: i. Process for the production of beam-shaped prestressed concrete bodies, characterized in that the reinforcing bars are initially in the de-energized state and the concrete to the exclusion of concrete adhesion to the reinforcement in a molding box brings in, the concrete body then stripped and after its predetermined hardening the previously determined compressive stresses in the concrete by tensioning the reinforcement Generated in several clamping sections up to the permissible limit.

2. Procedure according to Claim i, characterized in that in particular for the production of railway sleepers on the corresponding demoulded concrete body the compressive stresses through on each Steel insert transferred to the clamping plates and secured against relaxation what can be the result of the aging of the concrete (shrinkage, creep) Stress drop in the concrete and in the reinforcement due to repeated tensioning and securing the reinforcement compensates again until the aging process is practically over.

3. The method according to claim i and 2, characterized in that the to be clamped Reinforcements after demoulding the concrete body in during molding, if necessary tubular openings recessed by core pieces are drawn in.

4. Procedure according to claims i to 3, characterized in that several demoulding Concrete body by tightening on the reinforcement to building structures, especially those of larger ones Combined length and the compressive stresses in all or individual clamping sections be applied to the joined concrete body together. Procedure according to Claims i to -1, characterized in that # in particular for the production of Masts, trusses, etc. also remove the individual concrete bodies later tensioned cross connections are held together.