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Maschinell vorgefertigte Tafeln W . L. Dickey, Masonry Institute of America, Los Angeles, USA
Kurzfassung Machine Prefabricated Panels Les panneaux préfabriqués à la machine Es gibt vicIe Methoden der Vorfcrti
gung, die beim Baucn mit Mallcrwerk entwickelt wurden. Eine dicscr Methoden ist eine Maschine zur Verlegung von Mauerwerkstafeln. Sie wird im folgenden besprochen, lInd es werden einigc der Verwendungsmoglichkeiten und Vortei le crorrert .
There are many mcthods af prefabrication being initiated in masonry construction and Qrre cf [hese is a machinc for Iaying masonry panels. Ir is described, with a discllssion af some Df the uses and advantagcs.
On adoptc actuellelllent de nombreuscs Illéthodes de préfabrication en matiere de constrllctioll dc maçonneric ec l'unc d' ell cs cons iste à e mployer une Illachine pour la fabrication de panneaux de maçonnerie. L'article décrit cette machine et traite de certaines de ses applications et de ses avantagcs.
Die Vorfertigung hat in bczug auf Tafeln bzw. Scheiben mannigfaltiger An, auch in bezug auf fcrtigc Bctontafeln, in den letzten Jahrcn groBc Forrschrittc gemachr. Aus diesem Bemiihen har man seit vielen Jahrcn Anschl11Bvcrfahrcn llnd VcrsetZlmgsverfahren cmwicke1t, die diesc Merhodc schr konkurrenzfahig machen. Diese anfangliche Art der Entwicklung von V crfahrcn ist von grof3em W crt für die Methoden zur Vorfertigllng von Maucrwerk, und aIs Folge davon sind in den lerzten Jahren vide vcrfahrcn der Mauerwerk-V orfcrtigung mit Erfolg entwickdt worden.
Einige Voraussetzllngen der Fertigballweise flir die Verwendung von Mauerwerktafcln oder - scheiben sind:
• MorteI mit hohcr Binddcstigkeit ZU! guten Handhabung, • Baustcllenkrane zum gutflmktionierenden Vcrsetzen, • vereinfachte AnschluBausflihrungen fiir Windlasr, ftir Ver-
wehung und ftir scismische Bewegungen, • Gerate zur Marerialhandhabung, • Fugcnabdichtungen zum Schutz gegcn W ettereinfliisse
Einige dieser Momente sind bei der Versetzung von T afcln auf den Baustellcn zur Anwendl1ng gekommen, z. B. die Verwendl1ng von Arbeitsgerüsten ZU! EinhaItung einer konstanten Hohe llnd genligenden Arbeitsral1mes sowie zur sachgerechten Handhabung des MateriaIs im Sinne einer wirtschafrlichcn Mallerwerkballweise. Eine vem MSl (Mallerwerkinstitll t) entwicke1te Methode sieht diese Erleichtenmgen mehr auf Werkstactgclanden aIs allf Baustellen vor. Diese Verbesserungen in den Arbeitsbedingungen fiihren zu eincr Vcrbesserllng der Produktion und wirken sich ais Folgc dessen giinstig allf die Kosten aus. Es ist bekannt, daB Vorfertigung bzw. Fertigballweisc in viden Teilen der Wclt weiterentwickelt wird, so in Danemark, England, der Schweiz, in Frankreich, Portugal usw. Bei einigen Verfahrcn werdcn die Einheiten vertikal, bei anderen horizontal installiert, einige auf dcn Baustellen, mehr jcdoch in den Fabriken. Ein neues Verfahren indcs, das sich ciner Maschine bedient, welche die Maucrwerkeinheiten in T afdn legt, ist selbst in den Erdbebellzonen des Westens auf einigc Aufmerksamkeit gestoBen. Es wurde urspriinglich entwickelt für 8 Zol1 starke Betonblocktafelll, um in Gegenden, wo Mauerwerk ortlich nicht wettbewerbsfahig war, konkurriercn zu konnen, insbcsondere bei vorgefercigten Einzaunungsplatten und Hir den Fertigbau der Wandc von Warellhauscrn bzw. Handclsgcbauden, wobei in einigen Gcgenden die Richtallfballweisc vorhcrrschte.
Das Verfahren wurdc von Herrn Thomas von der .Bllilders Equipment Company (Gesellschaft Hir Ballgcratc) in Phoenix im Staate Arizona entwickclt, nachdem man vide Jahre Erfahrungen in der Herstellllng von Mallcrwcrkcinheiten und in bezllg auf dic Maschinen zm Hersrellung von Mauerwcrkeinheiren gesammclt hatte. Der Arbeitsgang besteht im wescntlichen aus den folgenden Stufcn:
1. Blocke einer bestiml11tcn Art oder Form werden in programmicrter Reihcnfolge auf ein Forderband bzw. -gerat gelegt.
2. Block wird zur Einflllchtung llnd Anordnung in die Maschine eingebrachr.
3. Blatter (Schalcn) bilden die AuBenseite der StoBfllgen; in die SroBfuge wird Mortel eingebracht llnd mit Innenstabriittlern gcrlitrelt.
4. Ein B eschickungsrrichter bringt auf dic Mallerwcrkeinhcit cin gleichmaBiges Mortelbett auf.
5. Der Block wird weitergeschoben und andere folgen, um die Lage vollstandig zu l11achen.
6. Die Lage wird sorgfaltig und lagegcrecht aufgehobcn und auf das Bett der vorhcrgehenden Lage aufgesetzt, wobei das mit der Maschine aufgcbrachtc Morrelbcrt durchgerüttclt wird, um eine feste Bindung zu gewahrleisten.
7. Die Lagen werden zur Vervollstandigung der Tafel fortgesctzt.
8. Die Tafel auf der Palette wird hinausgeschoben und mit der nachsten begonncn, unter Fortsetzung des für das Projekt erforderlichcn Arbeitsganges.
Die erzielten T afdn sind VOll extremer Genauigkeit und Lagegerechtigkeit in bezug auf Hohe, Lange lInd Anordnung, was sehr wiinschenswert ist flir vorgefertigte Elemente, die auf Baustellen versetzt \Verdcn mlissen.
Die Tafeln konnen in erstallnlich kurzer Zeit nach der Herstellung bewegt und verladen werden und stchen kllrz nach Bestellung zm Auslieferung und Installienmg bereit. Die Tafelu haben nicht nur eine hohe Anfangsfestigkeit, sie cntwickcln auch auBcrordcndich hohe Bruchfestigkeiten, speziell in bezug auf AnschluBcigenschafcen. Die Mortelbindung ist kcin schwacher Punkt der Tafcln, sie ist in Wirklichkeit eine der besondcren Vorzüge derselbcn. Sie fUhrt Z1l der groBen Fcstigkcit und HaÍtllng, wie es bei Betou durch die Zuschlag-5toffe der Fali isto
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Der wichtigste Faktor in der wirksamen Anwendung dicscr Tafcln bei Bauwerken ist die gcnauc Ausarbcitung der Anschllisse und dic Installicrung dieser Anschliissc auf der Baustclle. Diesc sind nicht nur wichtig in bczug auf Festigkeir und Funktion der KOllStruktion, sondem auch flir die praktischc Wirtschaftlichkcit des Systcms, um dieses hinsichtlich der Gesamtbaukostcn konkurrenzfahig zu l11aehen. Ansehliisse sind n3üirlich von bcsonderer Bcdcurung in Gegcndcn, wo erdbcbensicherc Konstruktion am Platze ist, abcr diese Problcmc sind allch in anderen Gegenden gelost worden, z. B. dureh vorgefertigte architektonische Beromafeln, wic allf der Photographie zu sehen.
Einigc Bcispiclc vcrschiedencr Arten von Anschli.issen und
Ergebnis :
Maschinengclcgtc Tafcln habcn ganz offensichtlich in m:1 11-chcrlci Hinsicht ausgczeichnetc Z ukunftsmoglichkciten. Sic sind augcllscheinlich winschaftlich durchaus konkurrenzfahig und konstruk tionsmaBig zll fricdcnstcllcnd in jedwedcm Bcrcich, wo vorgcfcreigtc Tafeln anderer Are gcgcnwareig vorherrschen, wic zum Beispicl bei Vorhangwandcn llnd Einzaullungen, Warcnlúllsern und Lagem, Handclsgcbaudcn, Feucrwandcn ll SW.
Sie verschaffcn uns die Moglichkcit, dic Gcsamtbauzcit von Bauvorhaben zu verkürzcn.
Insta llicrungen werden in dcn obigcn Abbildungcn gezcigc. Es stchen dadurch wirtschaftlichcrc Tafeln zur Vcrfiigung.
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Es bcsrcht Juf diese Wcise dic Moglichkcit, Mauerwerkrafeln zu entwicke!n, die von vicl groBcrcr Fesrigkeit sind, ais sie durch die Anwcndung der konvenrionellen Mortelfllgcnallsfü ll llng crziclt werden konnen.
Es wird einc T afel von gutcr QlIalirãr mir gurcr Anordmmg lInd Abmcssung crzicl r.
Es wi rd eine gure Obcrwachung in bezug anf dic AusHihnmg crmoglicht.
Sic konncn wirksam Hir einzclne Trennwande (Schornstcinzungen) in der GroSc von 12 FuB Hohc mal 24 FuB Lange vcrwendet wcrdcn. Es handelt sich normalerweise um 8, 60der 4 ZolJ starke Wandc, aber sie konnten auch flir srarkerc Wandc, falls solch e norig scin sollten, passend gcmacht werdcn.
Die von der Maschine gclegtell Tafcln kommcn der Qualitãt einer guten, crsrklassigcn AusHihrung von Mauerwerkwandcn gleich.
Die Verwendung von Hohlblockcinheiten ermoglicht es, daB die Tafeln bei Bauten in erdbebengcfahrdcrcn Zonen lInd Ílir andere bcsondcre Konstruktionsbedingungen Icicht mit einer Armierung verschcn wcrdcn konnen.
Vorfertigllng setzr die Schrumpfung a111 Ort auf eiu Minill1um herab.
Sic sind schr gccignet fiir dcn winschaftlichcn Fundalllcntball mir tider Wandbalkenkonstruktion (Balken mit groBer Konstrl1ktionshohc).
Die Tafeln sind automatisch Ílir Trcnnfugen vorgcschcn.
Gutachten Ein GlItachtcn der Universirat Tolcdo bestarigt, daR dic kiirzlieh in dcr vorgcnanl1tcn Anlage gcfertigtcn Tafdn bei wcitclll die starksten waren, auf die jcmals gestoBcn wurde. Im DUfChsehnitt wicscn dic Tafcln eine seidiche Belastungsfahigkcir auf, die mindesrcns halb so groB war wie die der starkstcll vcrglcichbaren wande. [m Verglcich mit Wandell, die mi t herkõmmlichc t11 Mauerwerkmortel vcrlegr sind - wie es bei viclleicht 75% aller Ballwerke der Fall íst -, erreichren dic Tho mas-Tafcln mchr ais fünfmal so groRe Fesrigkeitsgradc.
Machine prefabricated panels Prd abrication has madc great strides in rccent years in panels of many typcs, illclllding prrcast concrete panels. For many years this activiry has devcloped cngincering techniques of connections and of [!CId plaCCt11Cllt operations that make this mcthod vcry co mpctitive in jobs ro which it is adapted. This carlier type of devclopment of techniqllc is of great va lllc in advancing thc rechniql1es of prefabrication of masonry, alld as a consequence many techniqlles of masonry prcfabri cation have bccn dcvelopcd in recent years with SllCCCSS in certain limited fields, wh ich are expanding.
A fcw of thesc rechniques of prcfabrication applied to masonry panels are as follows:
• High bond morta r for good handling,
• Job cranes for the cffective placemenr,
• Connection derails si mplificd for wind load, for drift alld for seismic action,
• Material handl ing cquipmcnt,
• Joint scalants to provide for weathcr resistance.
Some of the teehniques have bccn used in field placemcnt of panels. For cxa mplc, there are scaffolds to mainrain constant height and efficient working arca and provide pro per handling of materiais for the cconomical construction of masonry.
One Illcrhod developed by MS I providcs these convcniences in shop arcas rather rhan in the field. These improvcmcnrs of working conditions improve production and cOl1Sequent cost.
Ir is recognized thar prefabrication is devcloping in mally parrs of the world, in Denmark, England, Switzc rland, France, Portugal etc. So me mechods insta 11 unirs vcr tica lly and so me hori zontally, some in the field, bur mOfe in factorics.
However, one new techniquc, which consists of a machine lay ing thc masonry units into pancls, has rcceivcd so me attenrion cven in the \Vestem earthquake arcas. This was devclopcd originally for 8" rhiek concrete block pancls, to co mpete in arcas whcrc masonry was not locally co mpcticivc, n:\1ncly, in prcfabricarcd fcnce panels and prcfabricatcd warehotlse or commcrcial buildillg waUs, so me arcas do minatcd by tilt-up cOllSrrllction.
This was devcloped by Mr. Thomas of thc Builders Equipment Company of Phoenix, Arizona, afrer many ycars of experieuce in manufacrure of masonry units and of eql1ipmcnt for manufactllre of masonry unics. The operatioll consists essentially of rhe following steps, as sho\Vu in the dra'\ving of the opcra tion:
1. Block of specific type or shape are placed 011 a convcyor in a progralllllled order.
2. Block are advanccd imo the machine fo r al ignment and position.
3. 8 1adcs form the ourside of the hC3d joiuts and mortar is depositcd and vibrated into the head joinr \Virh interior [111-gcr vibrators.
4. A formed hopper places a uniform bed of mortar ovcr rhe shapc of thc masonry unit.
5. The block is Illovcd ahead and others are addcd to complete the course.
6. The course is pickcd up, accuratc and truc, and placed on the bed of the previous COlme wirh the machine placed bcd of mortar vibratcd to provide a tight bond.
7. Courses are continued to completc the panc!.
8. The pane! on the pallet moves out and the next 011C is begun, wirh the operation continlling as rcquircd for the projcct.
The rcsulting pancls are cxtremcly aCCl1ratc and true to height. length, and alignment, which faet is highly desirable for prefabricated c1elllcms which ll1ust be ficld placed.
Thc panels can be handled alld loaded in a surprisingly short period of time after fabrication and can be delivcred and insrallcd soon aEter being ordcred. The pancls nor only have high early strength, they dcvclop extremely high ultimate srrengths, particularly in regard tO the joim capaci tics. Thc morta r joint is not a wcak poim in the panels, it is acrualJy one of rhe srrong points of the panc!. Ir developcs the high srrength and bond, as dCl110nsrrarcd by concrete to its aggregatcs.
The most i mponant factor for effcctive use of thcsc panels in structures is the derailing of rhe connecrions and the flcld installation of thesc cOlmections. Thesc are important not only for srrcngrh and fllnction in the structure bur also for the practical cconomy of thc scheme, to make it co mpetitivc insofar as overall job cosr is concerned. Connections are especial1y important, of course, in arcas subjccr to earthguakc rcsistant design, but these problcms have beeu solvcd in other arcas such as in prccast architectural concrete panels, as shown in the phorograph.
Some examples of different types of connections and installarions are as shown in rhe drawings and details in the Appendix.
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Conclusion
Thc machine laid pancls apparcntly havc an exccllellt futurc porenrial in many respccts. Thcy cau apparently be quitc co mpcritivc economically, and srrtlcrurally cHcctivc in any arca where ocher type prcfabricatcd panels are now dominant, sllch as in curtain walls and in fences, warchouses, cOl11l11ercial bl1ildings, flrc scparation \VaUs and so fonh.
Thcy introducc thc possibi lity of saving overall rimc In consrruction projccrs.
Thcy makc morc economical pancls available.
Thcy havc rhe potential of developing ll111ch higher strcngth masonry panels then by the use of conventional morcar joinrs.
They develop a good quality pancl \Vith good alignmenr and dimcnsion.
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Thcy make possible good control of rhc works manhip of unirs. They caJl be used eHectively for single wyrhe waUs of 12 ft high X 24ft long. They are normally in 8",6 "or 4" thick walls and could be adjusted for rhicker waUs if sl1ch werc nccessary.
The pancls laid by rhe machinc closcly approximare rhe qualiry of good first c1ass workmanship of masonry walls.
The use of holIow units makes possible easy reinforccmcnt of the pancls for installations in earthquakc resisrant areas and for orhcr specially engineered condirions.
Prcfabrication Illini mizes shrinkagc in place.
They are very eHecrivc for rhe cconomical consrruction of decp wa lI bcams.
Thcy automatica lly providc for expansion joinrs.
