Mastanordnung

Die Erfindung betrifft eine Mastanordnung mit mindestens zwei Einzelmasten und mindestens einem die Einzelmaste verbindenden Träger.

In Mittel- und Niederspannungsnetzen werden Holzmastanordnungen verwendet, die Traversen tragen, an denen Stromleitungen befestigt sind. Die Traversen sind üblicherweise Stahlrohre oder Doppel-T-Träger aus Stahl oder Holz, die mit der Holzmastanordnung über abgewinkelte U-Profile in Verbindung stehen, wobei die U-Profile mit Spangen am oberen Ende der Holzmastanordnung befestigt sind. Eine der möglichen Holzmastkonstruktionen ist als H-Mast bekannt und besteht üblicherweise aus zwei Einzelmasten und einer diese verbindenden Aussteifung.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Holzmastkonstruktionen besteht darin, dass ihre Statik nicht genau genug berechenbar ist. Ein wesentlicher Grund hierfür ist, dass sich die Holzmasten aufgrund von änderungen der Umgebungstemperatur und -feuchte unterschiedlich stark ausdehnen. Daher basiert die Auslegung von Holzmasten in bezug auf ihre Dicke sowie der Größe und Art der Verbindungselemente auf empirischen Erfahrungs- werten mit dem Nachteil, dass die verwendeten Bauformen nicht wirtschaftlich sind.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Mastanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die statisch berechenbar ist und belastungsgerecht und kostengünstig ausgelegt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einer Mastanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Unter einem Träger wird hier und im Folgenden jedes Mastelement verstanden, das eine die Einzelmasten verbindende Wirkung und die Wirkung eines Tragwerksbalkens oder -Stabes hat.

Unter einem Verbundanker wird hier und im Folgenden ein Verbindungselement mit einem Kern verstanden, der eine Vielzahl von Ankerstiften trägt. Der Kern kann eine symmetrische oder asymmetrische Form haben. Als praktisch relevante Kernformen haben sich längliche Kerne mit einem quadratischen oder rautenförmigen Querschnitt herausgestellt. Es sind aber auch als Polyeder ausgebildete Kerne oder andere symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildete Kerne verwendbar.

Die Verbundanker können je nach Bedarf mit einer oder mehreren Durchgangsbohrungen längs oder quer durch ihren Kern ausgeführt sein und als sogenannte Durchsteckanker als Lager für Gewindestifte dienen. Sie können auch Gewindebohrungen für am Anker zu befestigende Schrauben aufweisen.

Die Ankerstifte können sich je nach Anwendungsgebiet parallel zueinander nur zu einer Seite hin oder an gegenüberliegenden Seiten des Kerns in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Auch kann ein Verbundanker als Knotenverbindung für zwei oder mehrere Träger mit mindestens zwei in unterschiedliche Richtungen wirkenden Ankerstiftbereichen sein, insbesondere dann, wenn der Kern ein Polyeder ist. Die Ankerstifte können einen runden oder mehreckigen Querschnitt aufweisen und insbesondere als Dornen ausgebildet sein. Die Verbundanker können einstückig oder mehrstückig aus einem oder verschiedenen Werkstoffen ausgebildet sein. Besonders bevorzugt sind konische Ankerstifte, die sich in vom Ankerkern abgewandter Richtung verjüngen.

Es wurde überraschend festgestellt, dass bei Verwendung von mit Ankerstiften versehenen Verbundankern als Verbindungselemente sowohl Zug- und Druckkräfte als auch die zwischen den zu verbindenden Trägern und Einzelmasten auftretenden Schub- und Scherkräfte besonders gut übertragen werden, da die Ankerstifte die Kräfte nicht an der Außenseite eines Trägers bzw. eines Einzelmastes auf diesen übertragen, sondern in sein Inneres einleiten. Hierdurch wird die Krafteinleitung von der geometrischen Ausdehnung des Trägers bzw. des Einzelmastes weitestgehend unabhängig. Somit ist die erfindungsgemäße Mastanordnung erstmalig statisch so genau berechenbar, dass die Auswahl der ver- wendeten Werkstoffe und die Materialstärken erstmals auf der Basis von Berechnungen zu den zu erwartenden Lastfällen bestimmt werden kann.

Die Werkstoffe für Träger, Einzelmaste und Verbundanker können so gewählt sein, dass der Verbundanker in die Außenfläche des Trägers und/oder Einzelmaste hinein gepresst werden kann. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn der Mast im Bereich der Ankeraufnahme einen gummiartigen Werkstoff aufweist, der in gewissen Grenzen elastische Eigenschaften besitzt. Insbesondere wenn die Ankerstifte eine oder mehrere Hinterschneidungen aufweisen, so dass sich die durch die Hinterschneidungen gebildeten umlaufenden Kanten des Ankerstiftes in die Oberfläche einer durch das Einpressen entstandenen Aufnahme ein- drücken, kann der Verbundanker in der Aufnahme fest sitzen.

Allerdings werden insbesondere bei Trägern bzw. Einzelmasten aus Holz bevorzugt Ausnehmungen an ihrer Außenfläche vorgesehen, die des weiteren vorzugsweise der Form der Ankerstifte entsprechen, bevor die Ankerstifte des Verbundankers in die Aufnahmen in der Außenfläche des Trägers eingesetzt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mastanordnung sind Mittel zum Sichern des in die Aufnahmen in den Außenfläche(n) des bzw. der Träger und/oder Einzelmasten eingreifenden Verbundankers vorgesehen. Als derartige Mittel kommen insbesondere mechanische Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben oder Schraubenbolzen in Betracht, die beispielsweise unmittelbar in den Träger eingreifen, sei es parallel zu den Ankerstiften oder schräg hierzu, wobei die Befestigungsmittel vorzugsweise unmittelbar mit dem Verbundanker in Verbindung stehen. Als Verbindungsmittel kommen aber auch geeignete Klebstoffe, beispielsweise Zwei-Komponenten-Klebstoffe, in Betracht.

Andere Befestigungsmöglichkeiten bestehen beispielsweise darin, den Verbundanker mit einer um den Verbundanker und den Träger bzw. Einzelmast greifenden Schelle am Träger bzw. Einzelmast zu befestigen. Auch kann der Verbundanker unmittelbar zwischen einem Träger und einem Einzelmast liegen, wobei diese dann untereinander mit weiteren Befestigungsmitteln wie Schrauben, Schellen oder dergleichen zusammen gehalten werden können, so dass der Verbundanker in seiner Position zwischen dem Träger und dem Einzelmast sicher gehalten ist.

Insbesondere bei zwei, aber auch bei mehreren an einem Einzelmast und aneinander anliegenden Trägern bietet es sich an, dass der Verbundanker mit Ankerstiften für den Einzelmast sowie für jeden der Träger versehen ist und mit diesen in den Einzelmast und in die Träger eingreift, um eine möglichst gute überleitung von Kräften von den Trägern in den Einzelmast sowie von Träger zu Träger zu erreichen.

Es sind aber ebenso Ausführungsformen bevorzugt, bei denen der Verbundanker lediglich Ankerstifte für einen Einzelmast oder Träger aufweist und mit dem jeweils zu verbindenden

Träger oder Einzelmast über andere Mittel verbunden ist. So kann ein Verbundanker, der auf der einen Seite mit Ankerstiften in einen Einzelmast eingreift und beispielsweise durch eine Verschraubung am Mast befestigt ist, auf der anderen Seite mit einem eine Traverse tragenden U-Profil beispielsweise über Nieten, eine Verschweißung und/oder eine Verschraubung verbunden sein.

Wenn die über einen Verbundanker miteinander verbundenen Träger zumindest teilweise aneinander anliegen, ist es von Vorteil, wenn sie in den aneinander anliegenden Bereichen eben ausgebildet sind. Insbesondere dann, wenn die Mastanordnungen an der Stelle, an der sie aufgestellt werden sollen, erst gefertigt werden, ist das Erzeugen einer ebenen Anlagefläche wesentlich einfacher als das Erstellen einer profilierten Oberfläche.

Eine erfindungsgemäße Mastanordnung kann wahlweise mit einer Traverse versehen sein, die als Träger ebenso über einen oder mehrere Verbundanker mit der Mastanordnung verbunden sein kann. Die Mastanordnung kann durch mindestens zwei über Kreuz angeordnete Träger ausgesteift werden, wobei diese Träger am Kreuzungspunkt vorzugsweise über einen dazwischen liegenden Verbundanker miteinander verbunden sind.

Die erfindungsgemäße Mastanordnung eignet sich besonders für Einzelmaste und Träger aus Holz oder einem Holzverbundwerkstoff und ist insbesondere für Mastanordnungen mit Einzelmasten aus Rundhölzern geeignet. Gerade bei der Verwendung von natürlichen Werkstoffen kommt der Vorteil der Berechenbarkeit besonderes zum Tragen, insbesondere dann, wenn an allen Kraftübertragungspunkten zwischen Einzelmasten und Trägern Verbundanker als Verbindungselemente verwendet werden. Die Träger und auch die Einzelmaste können aber ebenso beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial, einem Betonwerkstoff oder anderen geeigneten Werkstoffen bestehen.

Die erfindungsgemäßen Mastanordnungen eignen sich insbesondere zur Nutzung als Leitungsmasten in Mittelspannungs-, Niederspannungs- und Hochspannungsnetzen bis 360 kV, aber auch zur Nutzung in Telekommunikationsnetzen, z.B. Telefonleitungsmasten.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, in denen verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 : eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Mastanordnung;

Fig. 2: eine Teilansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Mastanordnung;

Fig. 3: eine Explosionszeichnung eines ersten Details der in Figur 2 dargestellten

Mastanordnung; Fig. 4: eine Explosionszeichnung eines zweiten Details der in Figur 2 dargestellten Mastanordnung;

Fig. 5: eine Explosionszeichnung eines dritten Details der in Figur 2 dargestellten

Mastanordnung; Fig. 6: eine Explosionszeichnung eines vierten Details der in Figur 2 dargestellten

Mastanordnung; Fig. 7: eine Explosionszeichnung eines fünften Details der in Figur 2 dargestellten

Mastanordnung; Fig. 8: eine isometrische Darstellung eines für die erfindungsgemäßen Mastanordnungen verwendbaren Verbundankertyps;

Fig. 9a: einen für die erfindungsgemäßen Mastanordnungen verwendbaren Verbundanker mit einer gekrümmten, durchgehenden Ankerfläche in isometrischer Darstellung;

Fig. 9b: eine Aufsicht des in Figur 9a dargestellten Verbundankers; Fig. 9c: einen Querschnitt des in den Figuren 9a und 9b dargestellten Verbundankers entlang der Linie A-A in Fig. 9b;

Fig. 9d: einen Längsschnitt des in den Figuren 9a bis 9c dargestellten Verbundankers entlang der Linie B-B in Fig. 9c.

Die in Figur 1 dargestellte Mastanordnung ist ein sogenannter H-Mast mit einem ersten vertikalen Einzelmast 1 und einem zweiten vertikalen Einzelmast 2, die jeweils nur in Teilabschnitten dargestellt sind. Die Einzelmaste 1 , 2 sind zueinander beabstandet und in einem unteren Abschnitt über zwei über Kreuz zueinander angeordnete, stabartige Träger 3, 4 gleicher Länge miteinander verbunden. Die Träger 3, 4 sind zwischen den Einzelmasten 1 , 2 angeordnet und jeweils an ihren Stirnenden über Verbindungsmittel 5, 6, 7, 8 mit dem ihnen zugewandten Bereich der Einzelmaste 1 , 2 verbunden. Die Verbindungsmittel 5, 6, 7, 8 werden unter Bezugnahme auf Figur 6 weiter unten erläutert. Die Verbindungspunkte zwischen Einzelmasten 1 , 2 und Trägern 3, 4 liegen alle in einer Ebene, so dass die Träger 3, 4 leicht gebogen sind.

In einem oberen Abschnitt weist die Mastanordnung einen an beiden Einzelmasten 1 , 2 befestigten horizontalen Träger als Traverse 9 auf, der sich zu beiden Seiten über die Einzelmaste hinaus erstreckt. Die Mittel 1 1 , 12 zum Befestigen der Traverse 9 an den Einzelmasten 1 , 2 werden im Folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben.

Während die Träger 3, 4 ebenso wie die Traverse 9 als Vierkanthölzer ausgeführt sind, bestehen die Einzelmaste 1 , 2 aus Rundhölzern.

Die in Figur 2 dargestellte Mastanordnung weist ebenso zwei vertikale Einzelmasten 21 , 22 aus Rundhölzern auf, die zueinander beabstandet und über stabartige Träger 23, 24, 25, 26

gleicher Länge miteinander verbunden sind. Im Unterschied zu der in Figur 1 dargestellten Mastanordnung liegen die Träger nicht kreuzartig nebeneinander, sondern sind in Form eines Kreuzes zueinander angeordnet. Ihre zur Kreuzmitte weisenden Stirnenden sind über Verbindungsmittel 27, die weiter unten unter Bezugnahme auf Figur 7 im Detail erläutert werden, verbunden. Die Mittel zum Verbinden der den Einzelmasten 21 , 22 zugewandten Stirnenden der Träger 23, 24, 25, 26 mit den Einzelmasten 21 , 22 sind identisch zu den in Figur 1 dargestellten und werden unter Bezugnahme auf Figur 6 weiter unten im Detail beschrieben.

Die Mastanordnung trägt im oberen Abschnitt eine horizontale Traverse 28, die durch zwei parallel geführte Vierkanthölzer 29, 31 gebildet ist, die an gegenüberliegenden Seiten der Einzelmasten 21 , 22 befestigt sind. Die Befestigung der Vierkanthölzer an den Einzelmasten wird unter Bezugnahme auf Figur 3 weiter unten im Detail erläutert.

Zwischen den Vierkanthölzer 29, 31 sind an ihren äußeren Stirnenden sowie in der Mitte der Traverse 28 Verbindungsblöcke 32, 33, 34 angeordnet. An den beiden äußeren Verbindungsblöcken 32, 34 ist jeweils ein im Winkel von ca. 45° verlaufender, stabartiger Träger 35, 36 befestigt, der an seinen den Verbindungsblöcken abgewandten Enden mit jeweils einem der Einzelmaste 21 , 22 verbunden ist. Der mittlere Verbindungsblock 33 ist mit zwei jeweils im Winkel von 45° zur Traverse 28 nach oben verlaufenden Trägern 37, 38 verbunden, deren dem Verbindungsblock 33 abgewandte Enden jeweils mit einem der beiden Einzelmaste 21 , 22 verbunden sind. Die Befestigung der Träger 35, 36, 37, 38 an den Verbindungsblöcken 32, 33, 34 ist unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 im Detail beschrieben. Die Mittel 39, 41 , 42, 43 zum Verbinden der Träger 35, 36, 37, 38 mit den Einzelmasten 21 , 22 entsprechen den Mitteln 44, 45, 46, 47 zum Verbinden der Träger 23, 24, 25, 26 mit den Einzelmasten 21 , 22 und werden im Detail unter Bezugnahme auf Figur 6 erläutert.

In Figur 3 ist die Verbindung der Traverse 28 an einen der Einzelmasten 21 dargestellt. Ein wesentlicher Bestandteil der hierfür eingesetzten Verbindungsmittel ist jeweils ein Verbundanker mit einem Kern, an dessen einer Seite eine konkave Anlagefläche zur Anlage des Verbundankers an den Einzelmast und an dessen gegenüberliegender Seite Gewindebohrungen für eine Schraubverbindung vorgesehen sind. An der Anlagefläche sind zwei parallele Reihen mit jeweils vier Ankerstiften vorgesehen, die sich konisch aus der Anlagefläche heraus erstrecken. An den Rändern der Anlagefläche sind Bohrungen als Durchgangslöcher für Befestigungsschrauben vorgesehen. Im Einzelmast sind auf jeder Seite zur Aufnahme eines Verbundankers 51 , 52 zwei vertikale, parallele Reihen mit je vier

Ausnehmungen 53 vorgesehen, deren Hohlraumprofil dem Profil der Ankerstifte entspricht. Zur Befestigung des Verbundankers 51 , 52 am Einzelmast 21 wird der Verbundanker mit den Ankerstiften in die Ausnehmungen eingesetzt und dann mit Befestigungsschrauben, die durch die Durchgangslöcher geführt werden, festgeschraubt.

An die Vierkanthölzer 29, 31 werden im Befestigungsbereich auf ihren den Verbundankern zugewandten Seiten Metallbleche 54, 55 als Oberflächenschutz festgeschraubt. Die Vierkanthölzer 29, 31 werden dann mit jeweils zwei Schrauben 56, 57 auf den Ankerkernen befestigt. Werden für die Traverse statt Vierkanthölzer U-Profile, beispielsweise aus Metall, verwendet, werden die Metallbleche 54, 55 nicht benötigt.

In Figur 4 ist die Verbindung der Träger 36, 37 mit der Traverse 28 gezeigt. Die Träger 36, 37 bestehen jeweils aus zwei aufeinander liegenden Hälften, zwischen die ein Verbundanker 61 , 62 des in Figur 8 dargestellten Typs eingelassen ist, wobei am stirnseitigen Ende der Innenflächen der Hälften jeweils Aufnahmen für die Ankerstifte und den Ankerkern des Verbundankers 61 , 62 vorgesehen sind und die Trägerhälften verleimt werden, wenn der Verbundanker eingelassen ist. Der Verbundanker weist an seiner der Stirnseite des Trägers zugewandten Seite eine Gewindebohrung auf, die über eine öffnung an der Stirnseite des Trägers zugänglich ist.

Der zwischen den Vierkanthölzern 29, 31 angeordnete Verbindungsblock 33 ist ein Quader mit rechteckigem Querschnitt. Er weist entlang seiner Längsachse ein Langloch auf und ist mit einem Schraubenbolzen 63 zwischen den Vierkanthölzern 29, 31 befestigt. Auch sind parallel zu den beiden kurzen Mittelachsen des Verbindungsblocks 33 jeweils ein Durch- gangsloch vorgesehen. So ist es möglich, die Träger 36, 37 über durch die Durchgangslöcher geführte und in die Verbundanker 61 , 62 eingeschraubte Schraubenbolzen 64, 65 am Verbindungsblock 33 und damit an der Traverse 28 zu befestigen.

Die in Figur 5 dargestellte Verbindung des Trägers 35 mit der Traverse 28 ist weitestgehend identisch zu der in Figur 4 dargestellten mit der einzigen Ausnahme, dass lediglich ein Träger 35 mit dem Verbindungsblock 32 verbunden ist.

In Figur 6 sind die Mittel zur Verbindung der zuvor beschriebenen Träger 3, 4, 23, 24, 25, 26, 35, 36, 37, 38 mit den Einzelmasten 1 , 2, 21 , 22 dargestellt. Jeder Träger ist wie die in

Figur 4 dargestellten Träger zweiteilig ausgebildet, wobei an seinem stirnseitigen, jeweils dem Einzelmast 71 zugewandten Ende 72 in identischer Form jeweils ein Verbundanker 73

eingelassen ist. In den Einzelmast sind an seiner dem Träger 72 zugewandten Außenfläche in zwei parallelen vertikalen Reihen je 6 konische Ausnehmungen 74 zur Aufnahme der Ankerstifte eines Verbundankers 75 eingelassen. Der Aufbau des Verbundankers 75 entspricht im Wesentlichem dem des in Bezug auf Figur 4 beschriebenen, weist aber anstelle von acht insgesamt zwölf Ankerstifte sowie jeweils fünf anstelle von jeweils drei Durchgangslöchern an den Rändern der Anlagefläche auf. Außerdem weist der Kernkörper eine vertikales Langloch auf, das durch eine Ausnehmung 76 an seiner dem Trägerende 72 zugewandten Seite unterbrochen ist. Dieser Ankertyp wird unter Bezugnahme auf die Figuren 9a bis 9d im Detail beschrieben.

Die Ankerstifte des Verbundankers 74 werden in die Ausnehmungen im Einzelmast eingesetzt. Dann wird der Verbundanker 74 am Einzelmast durch Schrauben 75 befestigt.

In der Ausnehmung 76 des Verbundankers 75 ist ein Scharnierelement 77 durch einen durch das Langloch geführten Bolzen 78 gehalten. Das Scharnierelement weist einen in Richtung zum Trägerende 72 weisenden Steg auf.

Der Verbundanker 73 wird mit Verbundanker 75 durch einen in den Verbundanker 73 hinein gedrehten Schraubbolzen 79 gekoppelt, an dessen Bolzenkopf ebenso eine öse vorgesehen ist. Die ösen am Bolzenkopf und am Scharnierelement 77 werden dann durch einen Stift 81 miteinander verbunden.

In Figur 7 sind die Mittel zum Verbinden der vier Träger 23, 24, 25, 26 dargestellt. In jedes dem Kreuzmittelpunkt zugewandte Ende jedes Trägers ist in der zuvor beschriebenen Weise ein Verbundanker 91 , 92, 93, 94 eingelassen. Diese Verbundanker sind über Schraubenbolzen 95, 96, 97, 98 in der Art des Schraubenbolzens 79 aus Figur 6 mit einer Kreisscheibe 99 verbunden, die in Umfangsrichtung jeweils um 90° versetzt Bohrungen aufweist, wobei die Schraubenbolzen an den Bohrungen mit Stiften 102 befestigt sind.

Fig. 8 zeigt einen Verbundanker mit einem Kern 1 1 1 , der einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt besitzt. Stirnseitig ist in den Kern 1 1 1 eine Gewindebohrung 1 12 eingelassen. An allen Längsseiten 1 13, 1 14, 1 15, 1 16 des Kerns 1 1 1 sind zueinander parallel verlaufende Ankerstifte 1 17 angeordnet, deren Längsachsen jeweils einen Winkel von 45° zur jeweiligen Außenfläche, an der sie angeordnet sind, bilden, und wobei die Ankerstifte 1 17 an jeweils zwei benachbarten Seiten parallel zueinander verlaufen. Die Ankerstifte 1 17 sind konisch mit einem sich vom Kern weg verjüngenden Querschnitt ausgebildet.

Der in den Figuren 9a bis 9d dargestellte Verbundanker unterscheidet sich von dem in Figur 8 dargestellten im Wesentlichen dadurch, dass sein Kern 151 , 151 ' nur zu einer Seite hin Ankerstifte 154 aufweist und zu beiden Seiten des Kerns 151 , 151 ' Stege 152, 153 vorgesehen sind, die auf der Seite der Ankerstifte 154 zusammen mit dem Kern eine durchgehende, konkave Anlagefläche 155 bilden. Der Querschnitt des Kerns 151 , 151 ' ist im Wesentlichen halbkreisförmig. Die Stege 152, 153 erstrecken sich über die gesamte Länge des Kerns 151 , 151 ' und sind jeweils mit fünf Durchgangslöchern 156 versehen. Der Ankerkern 151 , 151 ' weist in Richtung seiner Längsachse ein Langloch 157, 157' auf.

Der halbkreisförmige Körper des Ankerkerns erstreckt sich nicht über die gesamte Länge des Verbundankers. Vielmehr weist er zwei voneinander beabstandete, aber miteinander fluchtende Ankerteile 151 , 151 ' auf. Die Unterbrechung des Ankerkörpers dient als Aufnahme für das zuvor beschrieben Scharnierelement, das über einen Bolzen, der in das Langloch 157, 157' eingesetzt wird, gehalten wird.