DE1159221B

DE1159221B - Concrete pipe with reinforcement through longitudinally prestressed steel wires

Info

Publication number: DE1159221B
Application number: DEL31482A
Authority: DE
Inventors: Frank Philip Valenziano; Hugh Foster Kennison
Original assignee: International Pipe and Ceramics Corp
Current assignee: International Pipe and Ceramics Corp
Priority date: 1958-02-19
Filing date: 1958-10-14
Publication date: 1963-12-12
Also published as: US3034536A; GB865496A

Description

Betonrohr mit Bewehrung durch längsverlaufende vorgespannte Stahldrähte Die Erfindung betrifft ein Betonrohr mit einer Bewehrung aus in der Rohrwand gleichmäßig verteilten längsverlaufenden vorgespannten Stahldrähten, welche in der Nähe des Rohrendes liegende, in die Betonmasse eingebettete Verankerungsglieder aufweisen.Concrete pipe with reinforcement by longitudinally pre-stressed steel wires The invention relates to a concrete pipe with reinforcement from uniformly in the pipe wall distributed longitudinally pre-stressed steel wires which were placed in the vicinity of the Have the pipe end lying anchoring links embedded in the concrete mass.

Als in der Nähe der Rohrenden in die Betonmasse von vorgespannten Betonrohren eingebettete Verankerungsglieder für Längsbewehrungsdrähte sind verdickte Stellen der Drähte und auf die Drähte aufgesetzte scheibenförmige Elemente bekannt. Diese Verankerungsglieder können aber wegen ihrer geringen Stützfläche nur verhältnismäßig kleine Zugkräfte der Bewehrungsdrähte aufnehmen. An den Enden von durch äußere Stahldrahtumwicklung vorgespannten Betonrohren, die größeren Arbeitsdrücken widerstehen sollen, können aber Risse im Beton auftreten, sofern nicht größere Zugkräfte auf die Längsbewehrungsdrähte zur Einwirkung gebracht werden. Für solche Rohre sind somit die bekannten Verankerungsglieder wenig geeignet.As near the pipe ends in the concrete mass of prestressed Anchoring links embedded in concrete pipes for longitudinal reinforcement wires are thickened Places of the wires and disc-shaped elements placed on the wires are known. However, because of their small support surface, these anchoring members can only relatively absorb small tensile forces of the reinforcement wires. At the ends of through outer steel wire wrapping prestressed concrete pipes that are to withstand higher working pressures but cracks in the concrete do occur unless there are greater tensile forces on the longitudinal reinforcement wires be brought to action. The known anchoring members are therefore used for such pipes not very suitable.

Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß als Verankerungsglieder von den Spanndrähten mindestens einmal umschlungene gerade oder gebogene Stäbe vorgesehen sind, die an mindestens zwei Stellen mit den Spanndrähten so verbunden sind, daß sie durch das beim Vorspannen der sie umschlingenden Spanndrähte ausgeübte Kippmoment nicht verkantet werden.This disadvantage is avoided according to the invention in that as anchoring members provided by the tension wires wrapped around at least once straight or curved rods are connected to the tension wires in at least two places in such a way that by the overturning moment exerted when the tensioning wires wrapped around them are pre-tensioned not be tilted.

Die Drähte bilden um die Stäbe Schlingen, die sich seitlich zu den Achsen der Drähte erstrecken. Werden die Drähte gespannt, dann würden sich die Stäbe verkanten, sofern sie nicht festgehalten werden. Das Verkanten der Stäbe beim Spannen der Drähte wird dadurch verhindert, daß mindestens zwei Drähte um jeden Stab geschlungen werden oder daß nur ein Draht um jeden Stab geschlungen und der Draht an dem Stab noch an einer anderen Stelle festgelegt wird. Sind die Stäbe etwa rechtwinklig zu den Spanndrähten angeordnet, so bieten die Stäbe und die um die Stäbe gelegten Schlingen eine große. Auflagerfläche zum Abstützen der Vorspannkräfte im Beton. Infolgedessen erfolgt kein Schlüpfen der verankerten Enden und kein Ausbrechen des Betons, wenn die Enden der gespannten Drähte nach dem Abbinden des Betons abgeschnitten werden.The wires form loops around the rods that extend sideways to the Axes of the wires extend. If the wires are stretched, then the bars would tilt unless they are held. The tilting of the bars during tensioning The wires are prevented by having at least two wires looped around each rod or that just one wire is looped around each rod and the wire on the rod is specified elsewhere. Are the rods roughly perpendicular too the tension wires arranged, so provide the rods and the loops placed around the rods a big. Support surface to support the prestressing forces in the concrete. Consequently there is no slipping of the anchored ends and no breaking of the concrete, if the ends of the tensioned wires are cut off after the concrete has set.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt Fig.1 eine Gesamtansicht eines teilweise aufgebrochenen erfindungsgemäßen Betonrohres, Fig.2 einen Längsschnitt durch das Mufenende des Rohres nach Fig. 1, Fig.3 einen Längsschnitt durch das Zapfenende des Rohres nach Fig. 1, Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie 4-4 der Fig. 5, Fig.5 eine Seitenansicht eines Rohres mit weggebrochenem Beton, so daß die Verankerung für die Spanndrähte zu sehen ist, Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Seitenansicht einer Ausführungsform, bei der die Spanndrähte an einem Drahtring verankert sind, Fig.7 einen Längsschnitt durch das Zapfenende eines Rohres, wobei die Verankerung aus einem Stab oder aus einem einzelnen Ring besteht, Fig. 8 und 9 Ansichten einer Ausführungsform, bei der ein Spanndraht an einem L-förmig gebogenen Stab verankert ist, Fig. 10 und 11 bzw. 12 und 13 zwei weitere Verankerungen, bei denen ein Spanndraht an einem U-förmig gebogenen Stab befestigt ist, Fig. 14 eine schematische Darstellung einer Gußform für das Betonrohr mit aufgebrochener Seitenwand, Fig. 15 ist ein Längsschnitt des einen Gußformendes. Das dargestellte Betonrohr besteht aus einem hohlen einstückigen Betonkern 10, der sich über die gesamte Länge des Rohres erstreckt und der mehrere vorgespannte Spanndrähte 11 enthält, die in den Beton eingebettet sind und im Beton haften.Several embodiments of the invention are provided below of the drawings. 1 shows an overall view of a partially broken open Concrete pipe according to the invention, Figure 2 is a longitudinal section through the socket end of the Tube according to Fig. 1, Fig.3 shows a longitudinal section through the pin end of the tube Fig. 1, Fig. 4 is a cross section along line 4-4 of Fig. 5, Fig. 5 is a side view a pipe with broken away concrete, so that the anchorage for the tension wires 6 shows a side view of an embodiment corresponding to FIG. 5, in which the tension wires are anchored on a wire ring, Figure 7 is a longitudinal section through the spigot end of a pipe, the anchorage being made from a rod or from a single ring, Figs. 8 and 9 are views of an embodiment which a tension wire is anchored to an L-shaped bent rod, FIGS. 10 and 11 or 12 and 13 two further anchors, in which a tension wire on a U-shaped bent rod is attached, Fig. 14 is a schematic representation of a casting mold for the concrete pipe with the side wall broken, Fig. 15 is a longitudinal section of the a mold end. The concrete pipe shown consists of a hollow one-piece concrete core 10 which extends the entire length of the pipe and which includes a plurality of prestressed tension wires 11 embedded in the concrete and stick in the concrete.

Der Kern 10 ist von einem Stahldraht 12 hoher Zugfestigkeit umgeben, der unter Zugvorspannung um den Kern gewickelt und an ihm befestigt ist. Diese Drahtwicklung ist von einem selbsthärtenden überzug 13 aus Zementmörtel geschützt.The core 10 is surrounded by a steel wire 12 of high tensile strength, which is wrapped around the core under tension and attached to it. This wire winding is protected by a self-hardening coating 13 made of cement mortar.

Das eine Ende des in Fig. 1 dargestellten Rohres hat die Form einer Muffe 14, die komplementär zu dem am anderen Ende des Rohres befindlichen Zapfenende 15 ausgebildet ist. Ein Stahlring 16 (Fig. 2) liegt außen an den Spanndrähten 11 dort an, von wo aus die Drähte sich divergierend in die Muffe des Rohres erstrecken. Das Muffenende 14 hat eine innere zylindrische Fläche 17, die das Zapfenende eines anschließenden Rohres umgibt und die sich an einen Dichtring (nicht dargestellt) anlegt, der das Zapfenende umgibt und die Verbindungsstelle abdichtet.One end of the tube shown in Fig. 1 has the shape of a Sleeve 14 which is complementary to the spigot end located at the other end of the pipe 15 is formed. A steel ring 16 (FIG. 2) lies on the outside of the tension wires 11 where the wires diverge into the socket of the pipe. The socket end 14 has an inner cylindrical surface 17 which is the spigot end of a surrounding pipe and which is attached to a sealing ring (not shown) creates that surrounds the pin end and seals the connection point.

Das Zapfenende hat eine verhältnismäßig schmale Umfangsfläche 18 (Fig. 3) zwischen der Stirnfläche 19 und einer Umfangsnut 20. Die Nut wird teilweise von dem Beton des Kerns und teilweise von dem überzug 13 begrenzt und dient zur Aufnahme des Dichtringes.The pin end has a relatively narrow circumferential surface 18 (Fig. 3) between the end face 19 and a circumferential groove 20. The groove is partially from the concrete of the core and partially bounded by the coating 13 and serves to accommodate of the sealing ring.

Die längsverlaufenden Spanndrähte 11 sind im gleichen Abstand voneinander um den Kern herum in solcher Zahl und unter solcher Spannung verteilt, daß der erforderliche Längsdruck auf den Beton des Kerns ausgeübt wird. Es werden Drähte aus Stahl hoher Zugfestigkeit verwendet.The longitudinal tension wires 11 are equidistant from one another distributed around the core in such numbers and under such tension that the required Longitudinal pressure is exerted on the concrete of the core. The steel wires become higher Tensile strength used.

Das eine Ende jedes Spanndrahtes 11 (Fig. 3) erstreckt sich in das Zapfenende des Kerns und ist um einen Stahlstab 22 gewickelt, der quer zum Draht angeordnet ist. Die Stäbe bestehen vorzugsweise aus Rundmaterial. Das gewickelte Ende des Spanndrahtes bildet eine Schlinge 23, die gemeinsam mit dem Stab eine relativ große Fläche quer zur Längsrichtung des Spanndrahtes ergibt. Das andere Ende jedes Spanndrahtes ist um einen ähnlichen Stab 24 (Fig. 2) herumgewickelt und bildet eine Schlinge 25, die sich nahe der Stirnfläche 26 der Muffe 14 befindet. Die Stäbe haben eine solche Länge und eine solche Härte, daß sie dem Scherdruck der Spanndrähte bei deren Spannen in der Gußforrn vor dem Eingießen des Betons widerstehen. Für einen Spanndraht von 6 mm Stärke hat sich ein Stab mit einem Durchmesser von 16 mm als zweckmäßig erwiesen.One end of each tension wire 11 (Fig. 3) extends into the Tenon end of the core and is wrapped around a steel rod 22 that extends across the wire is arranged. The rods are preferably made of round material. The coiled End of the tension wire forms a loop 23, which together with the rod is a relative large area transversely to the longitudinal direction of the tension wire results. The other end of each Tension wire is wrapped around a similar rod 24 (Fig. 2) and forms one Loop 25, which is located near the end face 26 of the sleeve 14. Have the bars such a length and such a hardness that it can withstand the shear pressure of the tension wires resist when clamping them in the casting mold before pouring the concrete. For a tension wire of 6 mm thickness has a rod with a diameter of 16 mm proved to be useful.

In Rohren, die für sehr hohe Arbeitsdrücke bestimmt sind, sind Stahlringe 27 und 28 in beiden Enden des Kerns an die Spanndrahtschlingen so angelegt, daß sie die Druckfläche gegenüber dem Betonkern noch weiter vergrößern und die Flächenpressung auf den Beton verringern. Diese Drahtringe können in Rohren für niedrigen Arbeitsdruck weggelassen werden, wie das die Fig. 7 zeigt.In pipes which are intended for very high working pressures, steel rings 27 and 28 are placed in both ends of the core on the tension wire loops in such a way that they further increase the pressure area with respect to the concrete core and reduce the surface pressure on the concrete. These wire rings can be omitted in tubes for low working pressure, as FIG. 7 shows.

Bei der Ausführung nach den Fig. 4 und 5 sind je zwei der in Längsrichtung sich erstreckenden Spanndrähte 11 um einen einzelnen Stab gewickelt. Dabei haben die Schlingen der beiden Drähte entgegengesetzt gerichtete Steigungen. Doch ist es auch möglich, die beiden Schlingen mit gleichsinniger Steigung um den gemeinsamen Stab zu wickeln. Die Stäbe haben eine solche Länge, daß sie einander nicht stören, wenn die zugehörenden Spanndrahtpaare gespannt werden. Bei der in Fig. 6 dargestellten Anordnung sind die verschiedenen Spanndrähte 32 um einen einzigen Drahtring 33 gewickelt, der den Kern völlig umgibt. Alle Spanndrähte müssen bei dieser Art der Verankerung gleichzeitig gespannt werden, während sie auch einzeln gespannt werden können, wenn die Enden der Drähte einzeln um verschiedene Stäbe gewickelt sind.In the embodiment according to FIGS. 4 and 5, two are each in the longitudinal direction extending tension wires 11 wound around a single rod. Have along the loops of the two wires have opposite slopes. It still is It is also possible to use the two loops with the same incline around the common Wrap rod. The bars are so long that they do not interfere with each other, when the associated tension wire pairs are tensioned. In the case of the one shown in FIG Arrangement, the various tension wires 32 are wound around a single wire ring 33, which completely surrounds the core. All tension wires must be used with this type of anchoring be clamped at the same time, while they can also be clamped individually, if the ends of the wires are individually wrapped around different rods.

In den Fig. 8 und 9 ist eine Verankerung für einen einzelnen Spanndraht gezeigt. Die Verankerung weist einen L-förmigen Stab 34 auf, dessen einer Schenkel 35 sich längs des Spanndrahtes 36 erstreckt, während auf den dazu senkrechten anderen Schenkel 37 eine Schlinge 38 des Spanndrahtes 36 gewickelt ist. Der Schenkel 35 ist am Spanndraht 36 mittels eines Bindedrahtes 39 befestigt. Der Bindedraht verhütet ein Verkanten oder Drehen des L-förmigen Stabes 34 und der Schlinge 38 um eine senkrecht zur Achse der Schlinge gerichteten Achse, wenn eine Zugspannung auf die freien Enden des Spanndrahtes ausgeübt wird.In Figures 8 and 9, an anchorage for a single tension wire is shown. The anchorage has an L-shaped rod 34, one leg 35 of which extends along the tensioning wire 36, while a loop 38 of the tensioning wire 36 is wound on the other leg 37 perpendicular thereto. The leg 35 is attached to the tension wire 36 by means of a binding wire 39. The binding wire prevents tilting or rotation of the L-shaped rod 34 and the loop 38 about an axis perpendicular to the axis of the loop when a tensile stress is exerted on the free ends of the tension wire.

Die in den Fig. 10 und 11 dargestellte Ausführung weist einen U-förmigen Stab 40 auf, dessen Schenkel 43, 44 quer zum Spanndraht 41 gerichtet sind. Der Spanndraht 41 durchsetzt eine in dem einen Schenkel 43 vorhandene Bohrung 42, während der Schenkel 44 von einer Schlinge 45 umgeben ist.The embodiment shown in FIGS. 10 and 11 has a U-shaped Rod 40, the legs 43, 44 of which are directed transversely to the tension wire 41. The tension wire 41 penetrates a bore 42 present in one leg 43, while the leg 44 is surrounded by a loop 45.

Bei der in den Fig. 12 und 13 dargestellten Ausführung ist ein Spanndraht 46 um zwei Schenkel 47 und 48 eines U-förmigen Stabes 19 gewickelt. Der Spanndraht bildet eine Schlinge 50 um den Schenkel 47 und eine Schlinge 51 um den Schenkel 48.In the embodiment shown in FIGS. 12 and 13, there is a tension wire 46 wrapped around two legs 47 and 48 of a U-shaped rod 19. The tension wire forms a loop 50 around the leg 47 and a loop 51 around the leg 48.

Bei allen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verankerung ist es wesentlich, daß die Stäbe an mindestens zwei Stellen mit den sie umschlingenden Spanndrähten so verbunden sind, daß sie und die Drahtschlingen durch das beim Spannen der Drähte auftretende Kippmoment nicht verkantet werden.In all embodiments of the anchorage according to the invention it is essential that the rods are wrapped around them in at least two places Tension wires are connected so that they and the wire loops through the when tensioning overturning moment of the wires are not tilted.

Die Stäbe werden an den Spanndrähten vor dem Spannen des Spanndrahtes angebracht, indem jeder Draht um den zugehörigen Stab gewickelt wird, und zwar in solch einem Abstand im ungestreckten Draht, daß sich die Stäbe mit den Schlingen nahe den Enden der Gußform für den Betonkern befinden, wenn die Drähte in die Form eingesetzt und gespannt worden sind.The rods are attached to the tension wires before tensioning the tension wire by wrapping each wire around its associated rod, in such a distance in the unstretched wire that the rods with the loops located near the ends of the mold for the concrete core when the wires are in the mold have been used and tensioned.

Fig. 14 zeigt zwei in eine Gußform eingesetzte Spanndrähte. Die Gußform besteht aus einem Mantel 53 und abnehmbaren Deckeln 54 und 55, die die Stirnenden der Form verschließen. Die Spanndrähte 56 durchsetzen in den Deckeln befindliche Bohrungen und werden an einem Ende von einer Klemmvorrichtung 57 so gehalten, daß sich die Schlingen 58 und der Stab 59 nahe der Innenfläche 60 des Deckels 55 befinden. Die anderen Enden 61 der Spanndrähte werden außerhalb des Deckels 54 durch eine Klemmvorrichtung 62 festgelegt, nachdem die erforderliche Spannung auf die Spanndrähte mittels einer Spannvorrichtung 63 aufgebracht worden ist. Nach der Verspannung der Drähte 56 liegt auch der Stab 64 in der Nähe der zugehörigen Endfläche der Form.Fig. 14 shows two tension wires inserted into a mold. The mold consists of a jacket 53 and removable lids 54 and 55, which are the front ends close the mold. The tension wires 56 penetrate those located in the covers Bores and are held at one end by a clamping device 57 so that the loops 58 and rod 59 are near the inner surface 60 of the lid 55. The other ends 61 of the tension wires are outside the cover 54 by a Clamping device 62 set after applying the required tension to the tension wires has been applied by means of a clamping device 63. After tensioning the Wires 56 also lie on rod 64 near the associated end face of the mold.

Ein Schnitt durch das Zapfenende einer Schleudergußform für den Betonkern ist in Fig. 15 dargestellt. Die Form weist ein geteiltes, zylindrisches Gehäuse 67 und einen abnehmbaren Endring 65 auf, der an einer Ringfläche 68 in Axialrichtung am Gehäuse anliegt.A section through the spigot end of a centrifugal casting mold for the concrete core is shown in FIG. The shape has a split, cylindrical housing 67 and a removable end ring 65, which on an annular surface 68 in the axial direction rests against the housing.

Bei Bewehrungen mit geschlossenen Drahtringen 16, 27 und 28 (Fig. 2 und 3) werden diese Ringe vor dem Spannen um die Spanndrähte gelegt und in ihren Stellungen, z. B. durch dünnen Bindedraht, gehalten.In the case of reinforcements with closed wire rings 16, 27 and 28 (Fig. 2 and 3) these rings are placed around the tensioning wires and in their Positions, e.g. B. held by thin binding wire.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Concrete pipe with reinforcement made of longitudinally extending prestressed steel wires evenly distributed in the pipe wall, which have anchoring members embedded in the concrete mass near the pipe ends , characterized in that the tensioning wires (11, 32, 36 , 41, 46) are provided with straight or curved rods (22, 33, 34, 40, 49) wrapped around them at least once, which are connected to the tensioning wires at at least two points in such a way that they are affected by the tilting moment exerted when the tensioning wires wrapped around them are pretensioned not be tilted. z. Concrete pipe according to claim 1, characterized in that one or more rods (33 or 22) are arranged as anchoring members in a ring in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the pipe and that each rod is wrapped by at least two tension wires (32 or 11) ( Fig. 4 to 6). 3. Concrete pipe according to claim 1, characterized in that each rod (49 or 40) is bent approximately U-shaped and that the respective tension wire (46 or 40) wraps around either both U-legs (47, 48) once each or is passed through a transverse bore of one U-leg and only wraps around the other U-leg 44 (FIGS. 10 to 13). 4. Concrete pipe according to claim 1, characterized in that each rod (34) is bent approximately U-shaped and that the respective associated tension wire (41) wraps around one leg (37) of the rod, while it is on the other leg (35) by a Binding wire (39) is set (Fig. 8 and 9). 5. Concrete pipe according to one of the preceding claims, characterized by a steel ring (27) embedded in the concrete mass, which touches all tensioning wires (11) on the outside and which is attached to the tensioning wire loops (23, 25) guided around the rods on the adjacent pipe end (19 , 26) facing away from the side (Fig. 2 to 5). Considered publications: German Patent Nos. 939 558, 859 269, 819 479, 641590.