DE3802964A1 - Stehender zylindrischer behaelter aus stahlbeton, insbesondere zur lagerung von fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen stehenden zylindrischen Behälter aus Stahlbeton, insbesondere zur Lagerung von Flüssigkeiten, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Vor allem in der Landwirtschaft und in der Abwassertechnik sind z.B. als Wasser- oder Güllebehälter, als Regenrückhaltebecken oder auch für Kläranlagen Behälter mit einem Nutzinhalt von ca. 50 bis 1250 cbm gefragt. Da solche Behälter nicht beliebig hoch ausgebildet werden können, besteht nur die Möglichkeit, eine Abstufung über unterschiedliche Durchmesser herbeizuführen, die so zwischen ca. 5,50 m und 25,00 m schwanken können. Oft besteht zusätzlich die Notwendigkeit des Einbaus von Trennwänden.

Derartige Behälter können aus Stahlbeton an Ort und Stelle hergestellt werden, wozu aber jeweils eine eigene Schalung erforderlich ist. Es ist auch bekannt, solche Behälter aus Betonformsteinen aufzumauern, wobei in die Lagerfugen Bewehrungen eingelegt werden können. Dabei kann zwar durch Eigenleistung des Bauherrn der Herstellungsaufwand gesenkt werden; die Praxis hat aber gezeigt, daß infolge unsachgemäßen Einbaus und Nichtbeachtung der Bauanleitung die Behälter häufig undicht und damit teure Sanierungsmaßnahmen erforderlich werden. Probleme hinsichtlich der Wasserdichtheit derartiger Behälter sind vor allem bei Güllebehältern und Kläranlagen im Grundwasserbereich gegeben.

Es ist weiterhin bekannt, die Wände solcher Behälter aus vorgefertigten Wandelementen herzustellen, die einander in vertikalen Fugen berühren, nebeneinander angeordnet und durch erhärtendes Material, z.B. Zementmörtel, miteinander verbunden werden. In diesem Zusammenhang ist es vor allem bekannt, die Wandelemente an ihren Längsrändern mit einseitigen, meist innenseitigen Ausnehmungen zu versehen, aus denen unter Zuhilfenahme von Innenschalungen geschlossene Hohlräume gebildet werden, die nachträglich mit Zementmörtel ausgefüllt werden. Abgesehen davon, daß dies einen zusätzlichen Material- und Arbeitsaufwand auf der Baustelle bedingt, der durch die Vorfertigung der Wandelemente gerade gering gehalten werden soll, liegt das Hauptproblem darin, daß zur Herstellung unterschiedlich gekrümmter Wandelemente, wie sie für Behälter unterschiedlichen Fassungsvermögens benötigt werden, eine große Anzahl unterschiedlicher Schalungen bereit zu halten ist. Damit ist der Aufwand für die Herstellung von unterschiedlich abgestuften Behältern, wie sie für die einzelnen Bauaufgaben erforderlich sind, unverhältnismäßig groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, um mit einem Minimum an Schalungsaufwand bei der Herstellung und an Arbeitsaufwand auf der Baustelle Stahlbetonbehälter der eingangs angegebenen Art mit unterschiedlichen Nutzinhalten und somit unterschiedlichen Durchmessern kostengünstig und universell verwendbar herstellen zu können.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, die Wandelemente für einen derartigen Behälter nicht - wie bekannt - stehend in geschlossenen Schalungen, sondern liegend auf einer ebenen Unterlage zwischen Seitenschalungen und rechtwinklig dazu verlaufenden Stirnschalungen herzustellen. Wenn die Höhe der Stirnschalungen der Dicke der Wandelemente entspricht und deren Oberkanten der Innenkrümmung des herzustellenden Behälters entsprechend gekrümmt sind, dann kann die Innenfläche der Wandelemente auf besonders einfache Weise durch Abziehen des zwischen diese Schalungen eingefüllten Frischbetons mittels einer entlang der Oberkanten der Stirnschalungen geführten geraden Abziehbohle erfolgen. Damit sind zur Erzeugung von Wandelementen mit unterschiedlichen Krümmungen zur Herstellung von Behältern mit unterschiedlichen Durchmessern lediglich die Stirnschalungsteile auszutauschen. Die die nutenartigen Ausnehmungen bildenden Seitenschalungsteile bleiben für die unterschiedlichen Durchmesser gleich; sie brauchen somit nur jeweils in einem Satz vorgehalten zu werden.

Auf diese Weise entstehen Wandelemente, deren Außenflächen eben und deren Innenflächen gekrümmt ausgebildet sind. Dadurch besitzen diese Wandelemente zwangsläufig entlang ihrer Längsränder eine größere Dicke als entlang ihrer Längsmittelachse. Dies hat den Vorteil, daß im Bereich der Längsränder vergleichsweise große und vor allem tiefe Ausnehmungen angeordnet werden können, die dann, wenn jeweils zwei Wandelemente nebeneinander angeordnet werden, einen entsprechend großen Hohlraum bilden, in dem die Ringbewehrung mittels einfacher Übergreifung gestoßen werden kann. Durch in diese Hohlräume eingefüllten Zementmörtel, der infolge der Größe der Hohlräume durch eingeführte Rüttler auch gut verdichtet werden kann, können die Wandelemente fest und vor allem dicht miteinander verbunden werden. Infolge Verstärkung der Ringbewehrung im Vergußbereich wird die Rißweite hier gegenüber den Wandelementen noch verringert. Durch die Abschrägung der Fugenflächen der Wandelemente zu den den Hohlraum bildenden Ausnehmungen hin wird der innere Hebelarm der Bewehrung vergrößert, so daß Biegemomente, wie sie aus Imperfektionen oft auftreten, besser aufgenommen werden.

Die voutenartigen Verdickungen der Wandelemente zu ihren Längsrändern hin wirken zugleich wie Versteifungsrippen und gewährleisten so die Sicherheit der Behälterwand gegen Beulen, wenn der Behälter durch z.B. mit SLW 60 befahrbare Decken abgedeckt werden soll. Im Bereich dieser Verdickungen ist auch eine sehr einfache Möglichkeit gegeben, Deckenelemente mit der Behälterwand über Dollen zu verbinden, die in das die Hohlräume ausfüllende erhärtende Material hineinragen. Dadurch wird auch in diesem Fall eine einfache Schalung anwendbar, da die Stirnschalungen für die Wandelemente von den Dollen nicht durchdrungen werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Behälter nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Behälterwand entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 in schematischer Darstellung einen Horizontalschnitt durch die Behälterwand entlang der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Längsrandes eines Wandelementes,

Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch eine Fuge zwischen zwei Wandelementen vor dem Vergießen des Hohlraumes,

Fig. 6 eine teilweise Draufsicht auf einen mit einer Behälterdecke versehenen Behälter,

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 6,

Fig. 9 einen der Fig. 8 entsprechenden Schnitt durch eine andere Ausführungsform,

Fig. 10 als Detail X in Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 7,

Fig. 11 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Herstellen von Wandelementen nach der Erfindung,

Fig. 12 einen Querschnitt durch einen Längsrand eines Wandelementes mit der Seitenschalung in größerem Maßstab und

Fig. 13 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie XIII-XIII in Fig. 11.

Ein Stahlbetonbehälter 1 nach der Erfindung, wie er in Fig. 1 schematisch im Grundriß dargestellt ist, besteht aus der Behälterwand 2, der Behältersohle 3 und gegebenenfalls einer Behälterdecke 4 (Fig. 7). Behälter dieser Art weisen bei im wesentlichen gleicher Höhe entsprechend ihrem unterschiedlichen Nutzinhalt unterschiedliche Durchmesser D auf.

Die Behälterwand 2 ist aus einer Anzahl von Wandelementen 5 gebildet, die als Stahlbetonfertigbauteile werkmäßig vorgefertigt, an die Errichtungsstelle des Behälters gebracht, dort nebeneinander aufgestellt und im Bereich ihrer vertikalen Fugen 6 miteinander verbunden werden. Wie vor allem der schematische Horizontalschnitt der Fig. 3 erkennen läßt, besitzen die Wandelemente 5 eine ebene Außenfläche 7 und eine gekrümmte Innenfläche 8. Das hat zur Folge, daß bei einer vorgegebenen Breite b der Wandelemente 5 ihre Dicke d ₂ an ihren Längsrändern, also im Bereich der Fugen 6, größer ist als ihre den statischen Anforderungen entsprechende Dicke d ₁ in ihrem mittleren Bereich.

Der Krümmungsradius der gekrümmten Innenfläche 8 wird in Abhängigkeit vom Durchmesser D des herzustellenden Behälters gewählt. Dabei entspricht im Idealfall der Krümmungsradius der Wandelemente 5 exakt demjenigen des herzustellenden Behälters. Um nicht alle einer engen Abstufung der Nutzinhalte entsprechenden Radien bei den Stirnschalungen vorhalten zu müssen, ist es möglich, mit drei bis vier Stirnschalungen entsprechend abgestufter Radien Behälter mit unterschiedlichsten Durchmessern herzustellen. Die Behälterinnenwand besteht dann aus einem Polygonzug aus Kreisbogen.

Wie vor allem Fig. 4 erkennen läßt, sind die Wandelemente 5 an ihren Längsseiten mit von den Fugenflächen 9 ausgehenden Ausnehmungen 10 versehen. Die Ausnehmungen 10 reichen vergleichsweise tief in die Wandelemente 5 hinein, so daß deren Querschnitt dort in einen inneren Schenkel 11 und einen äußeren Schenkel 12 unterteilt wird. Die Aussparungen 10 verjüngen sich mit der Tiefe, so daß die Schenkel 11 und 12 etwa gleich dick sind. In die Aussparungen 10 reicht die Bewehrung 13 der Wandelemente 5 hinein, die zweckmäßig aus Baustahlmatten besteht. Die Bewehrung 13 bildet über die Seitenfläche 9 hinausragend noch einen Überstand 13′, der, wie vor allem Fig. 5 zeigt, mit dem entsprechenden Überstand 13′ des benachbarten Wandelementes 5 gestoßen werden kann.

Einen Horizontalschnitt durch zwei einander in einer Fuge 6 benachbarte Wandelemente 5 zeigt Fig. 5. Die beiden Ausnehmungen 10 bilden hier einen Hohlraum 14, in dem die Überstände 13′ der Bewehrungen 13 gestoßen sind. Die Aussparungen 10 sind jeweils von einem Bewehrungskorb 15 umgeben, der die beiden Schenkel 11 und 12 der Wandelemente 5 sichert.

Anhand der Fig. 4 und 5 kann auch gezeigt werden, wie in einen nach der Erfindung ausgebildeten Behälter Trennwände eingebaut werden können. Hierzu ist es lediglich notwendig, den inneren Schenkel 11 eines der in einer Fuge 6 zusammenstoßenden Wandelemente 5 um die Dicke der einzubauenden Trennwand zu verkürzen und an diese Stelle vor dem Vergießen mit Mörtel die Trennwand zu setzen.

Zur Errichtung eines Behälters nach der Erfindung wird auf einem Kiesplanum 16 (Fig. 2) zunächst eine Sohlplatte 17 an Ort und Stelle betoniert, die die Behältersohle 3 bildet. Auf diese Sohlplatte 17, die mit einer Bewehrung 18 versehen ist, werden danach die Wandelemente 5 aufgestellt und mittels geeigneter Stützen in ihrer aufrechten Position gehalten. Das Einfädeln der Bewehrung bei der Montage der Wandelemente wird dabei dadurch erleichtert, daß die Haupt-(Ring-)bewehrung mittig zur Betondicke angeordnet ist. Zum Ausgleich von Toleranzen wird eine Mörtelschicht 19 aufgebracht.

Nach dem Einbringen von Dichtungsstreifen 20, z.B. aus Moosgummi, in die Fugen 6 zwischen den Wandelementen 5 kann in den durch die beiden Aussparungen 10 gebildeten Hohlraum 14 von oben her der Vergußmörtel eingebracht und in an sich bekannter Weise mit Hilfe von Rüttlern verdichtet werden. Zur Fixierung der Wandelemente 5 gegenüber der Sohlplatte wird gegebenenfalls unter Vermittlung einer Haftbrücke ein Konsolband 21 betoniert; innenseitig wird mit Mörtel 22 eine Hohlkehle ausgebildet und diese gegebenenfalls mit einem Anstrich versehen.

Die hier dargestellte und beschriebene Ausbildung des unteren Anschlusses der Wandelemente 5 an eine Sohlplatte ist selbstverständlich nicht die einzige Möglichkeit der Ausführung. Es ist auch möglich, den Behälterfuß als festes Gelenk auszubilden, d.h. die Wandelemente 5 in eine entsprechende Vertiefung in der Sohlplatte einzustellen oder sie mit einer nachträglich herzustellenden Sohlplatte in Form einer Rahmenecke biegesteif zu verbinden.

Wie ein solcher Stahlbetonbehälter auf besonders vorteilhafte Weise mit einer Behälterdecke 4 versehen werden kann, ist in den Fig. 6 bis 10 dargestellt.

In diesem Fall wird in die Sohlplatte 3 eine Mittelstütze 30 eingespannt, die mit einer Kopfverbreiterung 31 versehen ist. Auf diese Kopfverbreiterung 31 sind keilförmige Deckenelemente 32 mit ihrem schlanken Ende 33 aufgelegt, die wie die Wandelemente 5 als Stahlbetonfertigbauteile ausgebildet sind. An ihrem breiteren Ende 34 sind die Deckenelemente 32 genau so breit wie die Wandelemente 5, so daß deren Anzahl insgesamt der Anzahl der Wandelemente 5 entspricht. Wie vor allem Fig. 6 erkennen läßt, sind die Deckenelemente 32 gegenüber den Wandelementen 5 jeweils um eine halbe Breite versetzt, so daß sich die Längsmittelachsen 35 der Deckenelemente 32 jeweils in Deckung mit den Fugenachsen 36 der Wandelemente 5 befinden. Das hat den Vorteil, daß die Deckenelemente 32 gegenüber der Behälterwand 2 durch Dollen 37 fixiert werden können, die jeweils in den Vergußbeton 46 in der Fuge 6 zwischen zwei Wandelementen 5 eingreift (Fig. 10).

Die Deckenelemente 32 selbst werden entsprechend den statischen Erfordernissen als Stahlbetonfertigbauteile ausgeführt. Durch die Querschnittsverdickung der Wandelemente 5 im Bereich der Fugen 6 wird eine rippenartige Verstärkung der Behälterwand 2 erzielt, die eine ausgezeichnete Beulsicherheit ergibt, so daß eine so ausgebildete Behälterdecke bei entsprechender Dimensionierung ohne weiteres mit Erdauflasten versehen und auch durch schwere Fahrzeuge, wie z.B. SLW 60 befahren werden können.

Fig. 8 zeigt einen Querschnitt durch eine Fuge zwischen zwei Deckenelementen 32 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Die Deckenelemente 32, die in einer radial verlaufenden Fuge 41 über ihre ganze Höhe aneinanderstoßen, sind mit einer Längsbewehrung 38 und Bügeln 39 bewehrt. Über die Deckenelemente 32 ist eine Schicht 40 aus Ortbeton aufgebracht, die ebenfalls zumindest im Bereich der Fuge 41 mit einer Querbewehrung 42 versehen ist.

Eine andere Ausführungsform für die Ausbildung einer Decke ist in Fig. 10 gezeigt. Hier sind die Deckenelemente 32′ in ihrem oberen, an die Fuge 41 angrenzenden Bereich ausgespart (47). In entsprechender Weise sind in diesen Randbereichen der Deckenelemente 32′ eine Längsbewehrung 38′, Bügel 39′ und 45 sowie eine Querbewehrung 42 angeordnet. In die Aussparungen 47 wird sodann Ortbeton 43 eingebracht. Zur Verbesserung der Schubkraftübertragung zwischen den Deckenelementen 32′ und dem Vergußbeton 43 können die vertikalen Wände 44 der Aussparungen 47 profiliert, z.B. gezahnt, ausgebildet sein.

Eine Vorrichtung zur Herstellung von Wandelementen nach der Erfindung ist in den Fig. 11 bis 13 dargestellt, wobei Fig. 11 einen Querschnitt und Fig. 13 einen Längsschnitt durch diese Vorrichtung zeigen. Die Vorrichtung besteht im Grunde aus einem an sich bekannten Rütteltisch 60 mit einer ebenen Auflagefläche, auf der Seitenschalungsteile 61 und Stirnschalungsteile 63 und 64 angeordnet werden können. Dabei werden zunächst die Stirnschalungsteile 63 und 64 positioniert und mit dem Rütteltisch 60 verbunden. Nach dem Ausrichten der Stirnschalungsteile wird auf dem Rütteltisch 60 die Ringbewehrung 13 ausgelegt. Die Bewehrung besteht zwar aus Baustahlmatten; aus produktionstechnischen Gründen fehlen aber im Bereich der Überstände 13′ die Querstäbe. Die Seitenschalungsteile 61 sind mit Bohrungen 68 versehen, mit denen sie auf die Überstände 13′ aufgesteckt werden können. Die Bohrungen 68 haben zwar denselben Achsabstand wie die Bewehrungsstäbe der Ringbewehrung 13, besitzen aber zur Aufnahme etwaiger Toleranzen und um ein leichteres Einfädeln zu ermöglichen, einen größeren Durchmesser.

Nach dem Einfädeln und Fixieren der Seitenschalungsteile 61 auf dem Rütteltisch 60 wird der Beton für ein Wandelement 5 aufgebracht und verdichtet. Die Oberfläche des Wandelementes 5, die seiner gekrümmten Innenfläche 8 entspricht, wird mittels einer geraden Abziehbohle 62 abgezogen, die entlang der Oberkanten der Stirnschalungsteile 63 bzw. 64 entlanggezogen wird.

Nach dem Erhärten des Betons werden die Seitenschalungsteile 61 mittels seitlich angeordneter Abdrückspindeln 66 vom Beton gelöst. Diese Spindeln 66 wirken mit Muttern 67 zusammen, die mit den Seitenschalungsteilen 61 verschweißt sind. Die beim Abdrücken der Seitenschalungsteile 61 entstehenden Reibungskräfte werden im wesentlichen durch den Dübelkorb 15 aufgenommen und damit ein etwaiges Abreißen der beiden Schenkel 11 und 12 verhindert.

Nach dem Ausfahren der beiden Seitenschalungsteile 61 (Fig. 11) kann das erhärtete Wandelement 5 vom Rütteltisch 60 abgehoben werden. Danach wird die Querbewehrung im Bereich der Überstände 13′ angebracht.

Nach dem Reinigen der Schalung kann ein erneuter Arbeitsvorgang ablaufen.

Claims (12)

1. Stehender zylindrischer Behälter aus Stahlbeton, insbesondere zur Lagerung von Flüssigkeiten, mit einer Behältersohle, einer Behälterwand und gegebenenfalls einer Behälterdecke, wobei die Behälterwand aus vorgefertigten, über ihre gesamte Höhe reichenden Wandelementen besteht, die sich in vertikalen Fugen berührend nebeneinander angeordnet und mittels in entlang der Fugen verlaufende Hohlräume eingebrachten erhärtenden Materials, z.B. Zementmörtel, miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandelemente (5) an ihren Außenflächen (7) eben und an ihren Innenflächen (8) gekrümmt, vornehmlich kreisbogenförmig gekrümmt ausgebildet sind, derart, daß die Dicke (d ₂) der Wandelemente (5) an ihren die Fugen (6) bildenden Längsrändern größer ist als die Dicke (d ₁) in ihrer Längsmittelachse und daß in den bezüglich der Krümmung der Innenfläche (8) radial verlaufenden Seitenflächen (9) nutenartige Ausnehmungen (10) vorgesehen sind, wobei sich die Ausnehmungen (10) einander benachbarter Wandelemente (5) zu jeweils einem mit erhärtendem Material ausfüllbaren Hohlraum (14) ergänzen.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung des Behälters (1) gemessene Tiefe der Ausnehmungen (10) größer ist als die Dicke (d ₂) der Wandelemente (5) an ihren Längsrändern.

3. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Ausnehmungen (10) mindestens so groß ist, daß mittels herausstehender Bewehrungsenden (13′) in dem Hohlraum (14) ein Übergreifungsstoß der Ringbewehrung (13) gebildet werden kann.

4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringbewehrung (13) aus einer mittig angeordneten Lage von Baustahlmatten besteht.

5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der nutenartigen Ausnehmungen (10) sich mit ihrer Tiefe verringert.

6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Fugen (6) bildenden Seitenflächen (9) der Wandelemente (5) außerhalb der Ausnehmungen (10) zumindest über einen Teil ihrer Breite zu den Ausnehmungen hin abgeschrägt ausgebildet sind.

7. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Behälterdecke, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterdecke (4) aus im Grundriß keilförmig ausgebildeten Deckenelementen (32) besteht, die mit ihren schlanken Enden (33) auf einer Mittelstütze (30) und mit ihren breiten Enden (34) auf der Behälterwandung (2) aufliegen.

8. Behälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckenelemente (32), deren Breite derjenigen der Wandelemente (5) entspricht, gegenüber den Wandelementen (5) um deren halbe Breite versetzt angeordnet und mit diesen durch jeweils einen Dollen (37) verbunden sind, der in einen mit erhärtendem Material (46) ausgegossenen Hohlraum zwischen den Wandelementen (5) hineinreicht.

9. Behälter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß über und/oder im Fugenbereich zwischen den Deckenelementen (32, 32′) eine zumindest im Fugenbereich bewehrte Ausgleichsschicht (40, 43) aus Ortbeton angeordnet ist.

10. Verfahren zur Fertigung von zur Herstellung eines Behälters gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 geeigneten Wandelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandelemente (5) liegend auf einer ebenen Unterlage zwischen die Ausnehmungen bildenden Seitenschalungen (61) und Stirnschalungen (63, 64) hergestellt werden, wobei die Oberkanten der Stirnschalungen (63, 64) der Krümmung der Behälterinnenfläche entsprechend gekrümmt ausgebildet sind und die Innenfläche (8) der Wandelemente (5) durch Abziehen der Oberfläche des zwischen diese Schalungen eingebrachten Frischbetons mittels einer entlang der Oberkanten der Stirnschalungen (63, 64) geführten geraden Abziehbohle (62) erzeugt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als ebene Unterlage ein Rütteltisch (60) verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abziehen der Oberfläche des Frischbetons eine Rüttelbohle verwendet wird.