AT14755U1 - Nachgiebigkeitselement - Google Patents

Abstract

Bei einem Nachgiebigkeitselement (1) zur Integration in einen untertägigen Verbundausbau, insbesondere zur Integration in einen Verbundausbau aus Rinnenprofilen oder Gitterträgern und einer Betonschale und/oder zur Integration in eine Kontraktionsfuge zwischen Segmenten einer durch Spritzbetonschalen, Ortbetonschalen, Stahlausbauten oder Tübbingen gebildeten Auskleidung, mit wenigstens zwei im Abstand zueinander angeordneten Tragblechen (2, 3) und mit wenigstens einem zwischen den Tragblechen (2, 3) vorhandenen Verformungskörper (4), wobei der Verformungskörper (4) Zwischenräume zwischen den Tragblechen (2,3) bildet und unter Gebirgsdruck stauchbar und plastisch verformbar ist und wobei, vorzugsweise, die Deformation hauptsächlich den Verformungskörper (4) erfasst, ist der Verformungskörper (4) durch einen Blechstreifen mit einem Wellenprofil gebildet und erstreckt sich wellenförmig zwischen den Tragblechen (2, 3).

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Nachgiebigkeitselement zur Integration in einen untertägigenVerbundausbau, insbesondere zur Integration in einen Verbundausbau aus Rinnenprofilen oderGitterträgern und einer Betonschale und/oder zur Integration in eine Kontraktionsfuge zwischenSegmenten einer durch Spritzbetonschalen, Ortbetonschalen, Stahlausbauten oder Tübbingengebildeten Auskleidung eines Tunnels oder dergleichen, mit wenigstens zwei im Abstand zuei¬nander angeordneten Tragblechen und mit wenigstens einem zwischen den Tragblechen vor¬handenen Verformungskörper, insbesondere mehreren Verformungskörpern, wobei der Verfor¬mungskörper Zwischenräume zwischen den Tragblechen bildet und unter Gebirgsdruck stauch¬bar und plastisch verformbar ist und wobei, vorzugsweise, die Deformation hauptsächlich denVerformungskörper erfasst. Ein solches Nachgiebigkeitselement ist insbesondere zum Einsatzin bruchhaftem Gebirge, beispielsweise in den Alpen, vorgesehen.

[0002] Um bei einem Tunnelausbruch und/oder bei einem Ausbruch von Schächten, Bunkern,Grubenstrecken oder dergleichen in Gebirgen, in welchen Gebirgsbewegungen zu vermutenbzw. zu erwarten sind, die in den durch Spritzbetonschalen, Ortbetonschalen, Stahlausbautenoder Tübbingen ausgebildeten Auskleidungen auftretenden Deformationen vermeiden zu kön¬nen, wurde der sogenannte nachgiebige Ausbau entwickelt. Dieser ist in der Lage, Belastungs¬spitzen, die bei einer Gebirgsbewegung auftreten, so lange nachzugeben, bis die Belastungsich auf benachbarte Bereiche des Ausbaus verteilt hat. Bei einem derartigen nachgiebigenAusbau in nicht standfesten Gebirgen wird die Auskleidung durch in (Tunnel-) Längsrichtungverlaufende Kontraktionsfugen in Segmente unterteilt. Durch in die Kontraktionsfugen einge¬setzte Nachgiebigkeits- oder Stauchelemente wird ein entsprechender Ausbauwiderstand derAuskleidung erreicht. Derartige Nachgiebigkeits- bzw. Stauchelemente weisen üblicherweiseeinen metallischen, hohlen Grundkörper auf, welche entweder unmittelbar in eine Kontraktions¬fuge eingesetzt wird oder welcher vor seinem Einsetzen mit einer komprimierbaren Materialfül¬lung, insbesondere einem porösen Material wie Blähbeton, Leichtbeton, Gasbeton oder derglei¬chen verfüllt wird, um einen entsprechend hohen Stauchwiderstand zur Verfügung zu stellen.

[0003] Aus der WO 99/28162 A1 sind Stauchelemente in Form von Stauchrohren bekannt, diestirnseitig zwischen zwei Druckübertragungsplatten eingespannt sind. Bei einer den Ausbeulwi¬derstand dieser Stauchrohre übersteigenden Axialbelastung treten ringförmige Ausbeulungender Stauchrohre auf, wobei die aufnehmbare Druckkraft abfällt, bis sich die Wände der sichbildenden Ringfalte aneinander abstützen. Danach steigt die übertragbare Druckkraft wieder biszur nächsten Ausbeulung unter Ausbildung einer Ringfalte an, so dass sich der Vorgang wie¬derholt.

[0004] Aus der EP 2 042 686 B1 ist ein Nachgiebigkeits- bzw. Stauelement bekannt, dasswenigstens zwei im Abstand zueinander angeordnete Tragbleche und mehrere zwischen denTragblechen vorgesehene, zueinander distanzierte Rohrkörper aufweist. Jeweils das obere unduntere Tragblech weisen Befestigungselemente auf, die der Montage am Bogenausbau dienen.Darüber hinaus besitzen die Tragbleche in die Betonschale fassende Bewehrungen. DieseStauchelemente dienen als Gebirgsstützelemente, die einen ringförmigen Bogenausbau inSegmente unterteilen und den überwiegenden Anteil der Verformungen aufnehmen sollen. DieStauchelemente werden vorwiegend zwischen zwei Bogenausbauen aus nachgiebigen Rin¬nenprofilen oder Gitterträgern eingesetzt. Die Rinnenprofile oder Gitterträger können hierbeimittels Ort- oder Spritzbeton in eine umfangsseitig des Tunnels oder der Strecke eingebrachteBetonschale eingebettet werden. Ferner können die Stauchelemente hinter solchen Bogenaus¬bauen zum Gebirgsmantel hin vorgesehen werden.

[0005] Die aus der EP 2 042 686 B1 bekannten Stauchelemente aus Stahl sollen die Kraftauf¬nahme sowohl in tangentialer (Normalkraft) als auch in radialer Richtung (Querkraft) sowie inaxialer Richtung (Längskraft in Vortriebsrichtung) ermöglichen. Die Last-Weg-Charakteristikhängt hierbei ab von der Geometrie der als Verformungs- bzw. Stauchkörper verwendetenRohre, dem Werkstoff der Rohre, der Anzahl der Rohrlagen sowie der Anzahl der Rohre je

Schichtlage. Durch die Wahl unterschiedlicher Rohrkombinationen lassen sich unterschiedlicheLast-Weg-Kurven erreichen.

[0006] Die aus dem Stand der Technik bekannten Nachgiebigkeitselemente haben sich zwar inder Praxis grundsätzlich bewährt, weisen jedoch den Nachteil auf, dass es unter dem Einflussdes Gebirgsdrucks leicht zu einer unkontrollierten Verformung des Nachgiebigkeitselementeskommen kann. Hierdurch kann es zu einer lokalen Überlastung der Auskleidung kommen, waszu Schäden an der Auskleidung führen kann.

[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Nachgiebigkeits- bzw. Stauchelement dereingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, dass sich durch ein verbessertes Stauchver¬halten auszeichnet und sich unter Einfluss von Druckkräften, insbesondere Kräften von 40 bis180 t, weiterhin insbesondere Kräften von 80 bis 100 t, kontrolliert zusammenpressen lässt,wobei eine Überlastung einer Auskleidung im Deformationsfall sicher ausgeschlossen sein soll.

[0008] Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird ein Nachgiebigkeitselement der eingangsgenannten Art mit wenigstens einem Verformungskörper vorgeschlagen, wobei der Verfor¬mungskörper durch einen Blechstreifen mit einem Wellenprofil gebildet wird und sich vorzugs¬weise in Längsrichtung der Tragbleche wellenförmig zwischen den Tragblechen erstreckt. DasWellenprofil des Verformungskörpers ist gekennzeichnet durch mehrere Wellenberge, nachfol¬gend auch Profilwellen genannt, mit dazwischenliegenden Wellentälern, wobei der Verfor¬mungskörper im Bereich der höchsten Stellen der Profilwellen bzw. der Wellenkämme und imBereich der tiefsten Stellen der zwischen den Profilwellen liegenden Wellentäler gegen jeweilsein Tragblech anliegen kann. Zur Befestigung in einer Betonschale können die Tragbleche in ansich aus dem Stand der Technik bekannter Weise in die Betonschale fassende Bewehrungenaufweisen.

[0009] Durch das Wellenprofil des Verformungskörpers wird das Stauchverhalten des Nachgie¬bigkeitselementes verbessert und es wird der wirksame Ausbauwiderstand der Auskleidungerhöht. Das erfindungsgemäße Nachgiebigkeitselement ist dabei in der Lage, Normalkräftesowie Quer- und Biegekräfte aufzunehmen, wobei das Nachgiebigkeitselement gestaucht unddie Zwischenräume zwischen den Tragblechen durch plastische Deformation des Verformungs¬körpers verkleinert werden. Die Deformation erfasst hierbei hauptsächlich den Verformungskör¬per. Die Tragbleche können ebenfalls deformiert werden, jedoch, vorzugsweise, in geringeremAusmaß als der Verformungskörper.

[0010] In Abhängigkeit von der Wellengeometrie (Wellenhöhe, Wellenanzahl und Wellenlängeder Profilwellen) und der Dimensionierung des Verformungskörpers (Blechdicke, Blechlängesowie Materialwahl und/oder Stahlqualität) lässt sich die Last-Weg-Charakteristik des Nachgie¬bigkeitselementes bedarfsweise an den Einsatzfall anpassen. Durch die Bauart des Verfor¬mungskörpers lässt sich sogar während Gebirgsverformungen die Lastaufnahme den individu¬ellen Gebirgsverhältnissen anpassen, indem beispielsweise weitere, eine komplementäre Geo¬metrie aufweisende Verformungskörper oder gebogene Blechstücke in die von dem Verfor¬mungskörper zwischen den Tragblechen gebildeten Zwischenräume eingeschoben werden.Darüber hinaus können an den Wellenflanken der Profilwellen zusätzliche Verstärkungsblecheaufgeschweißt sein, um die Blechdicke und damit den Verformungswiderstand zu erhöhen. Umhöhere Biegemomente und höhere Kräfte aufzunehmen, ist es auch möglich, Ort- oder Spritz¬beton in die Lücken zwischen dem Verformungskörper und den Tragblechen einzubringen.

[0011] Das erfindungsgemäße Nachgiebigkeitselement zeichnet sich durch ein kontrolliertesund über die Fläche der Tragbleche gleichmäßiges Deformationsverhalten aus, insbesonderebei Krafteinleitung aufgrund von Gebirgsdruck in Normalkraftrichtung, d.h. senkrecht zur Ober¬fläche der Tragbleche, so dass Überlastungen einer Auskleidung aufgrund einer unkontrollier¬ten und insbesondere Querverformung des Nachgiebigkeitselements, d.h. quer zur Normalkraft¬richtung, nicht zu befürchten sind.

[0012] Die Tragbleche sind vorzugsweise als ebene Platten ausgebildet, können grundsätzlichjedoch auch eine Wellenform aufweisen. Darüber hinaus können zwischen den Tragblechen auch mehrere Lagen mit Verformungskörpern vorgesehen sein, wobei zwischen zwei Lagenwenigstens ein Trennblech angeordnet sein kann.

[0013] Die Begriffe "Wellenprofil" bzw. "Profilwelle" und "wellenförmig" sind im Sinne der Erfin¬dung nicht auf eine bestimmte Wellenform festgelegt. Eine Profilwelle kann gerade oder gebo¬gene Wellenflanken bzw. Seitenflächen aufweisen. Im Bereich eines Wellenkamms bzw. deshöchsten Teils einer Profilwelle können die Wellenflanken durch einen geraden, gebogenenoder spitz zulaufenden Wellen- oder Brückenabschnitt miteinander verbunden sein. Das gleichgilt für den Verbindungsbereich von zwei benachbarten Profilwellen im Bereich eines Wellen¬tals. Hier können die Wellenflanken von benachbarten Profilwellen ebenfalls durch einen gera¬den, gebogenen oder spitz zulaufenden Wellen- oder Brückenabschnitt miteinander verbundensein. Der Verformungskörper kann beispielsweise ein sinusförmiges, trapezförmiges, dreieck¬förmiges oder sägezahnförmiges Wellenprofil aufweisen.

[0014] Der Verformungskörper ist vorzugsweise einstückig ausgebildet, was zu einem hohenWiderstand gegen Verformung führt. Der Verformungskörper kann grundsätzlich jedoch auchmehrstückig ausgebildet sein und, vorzugsweise, miteinander verschweißte Verformungsab¬schnitte aufweisen.

[0015] Im Übrigen erstreckt sich der Verformungskörper vorzugsweise über die gesamte Längeund/oder Breite der Tragbleche.

[0016] Dadurch wird eine gleichmäßige Krafteinleitung von Druckkräften in den Verformungs¬körper und eine gleichmäßige Kraftableitung über den Verformungskörper erreicht, was einkontrolliertes Verformen des Verformungskörpers unter dem Einfluss von Druckkräften ermög¬licht.

[0017] Zur Verbesserung des Stauchverhaltens ist es zweckmäßig, wenn das Wellenprofil eineMehrzahl von Profilwellen mit gleicher Profil- bzw. Wellenlänge aufweist. Insbesondere kanndas Wellenprofil zumindest abschnittsweise durch mehrere gleich ausgebildete Profilwellenbzw. Profilwellen mit gleicher Geometrie bzw. gleicher Konturlinie gebildet werden. Weiterinsbesondere kann das Wellenprofil punktsymmetrisch zur Mittelquerachse oder zur Mittellän¬gsachse der Tragbleche ausgebildet sein.

[0018] In einer Erstreckungsrichtung, insbesondere in Längsrichtung, des Verformungskörpersaufeinander folgende Profilwellen können unmittelbar ineinander übergehen. Hierunter ist imSinne der Erfindung zu verstehen, dass zwei Wellenflanken benachbarter Profilwellen durcheinen kurzen gebogenen oder spitz zulaufenden Brückenabschnitt miteinander verbunden sind.Alternativ ist es grundsätzlich aber auch möglich, dass Wellenflanken benachbarter Profilwellennicht unmittelbar, sondern durch einen geraden und im Wesentlichen parallel zu einem Trag¬blech verlaufenden Brückenabschnitt bestimmter Länge miteinander verbunden sind. Das Ver¬hältnis der Länge eines solchen geraden Brückenabschnitts zur Wellenlänge einer Profilwellekann weniger als 1 : 2, vorzugsweise weniger als 1 : 4, betragen, um ein gutes Stauchverhaltendes Nachgiebigkeitselementes zu gewährleisten.

[0019] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen,dass eine Profilwelle von zwei aufeinander zulaufenden geraden Längsabschnitten des Verfor¬mungskörpers als Wellenflanken gebildet wird, wobei die Längsabschnitte über einen geboge¬nen Brückenabschnitt des Verformungskörpers als Wellenkamm miteinander verbunden sind.Die Wellenflanken benachbarter Profilwellen sind dabei im Bereich eines Wellentals ebenfallsdurch einen gebogenen Brückenabschnitt miteinander verbunden. Für einen hohen Verfor¬mungswiderstand ist es in diesem Zusammenhang zweckmäßig, wenn der Winkel zwischenzwei über einen Brückenabschnitt miteinander verbundenen geraden Längsabschnitten desVerformungskörpers zwischen 45° und 145°, vorzugsweise ca. 90°, beträgt.

[0020] In Zusammenhang mit der Erfindung hat sich gezeigt, dass ein kontrolliertes Zusam¬menpressen des Nachgiebigkeitselementes unter Gebirgsdruck insbesondere dann erreichtwerden kann, wenn wenigstens zwei, insbesondere drei, im Wesentlichen parallel zueinanderverlaufende nebeneinanderliegende Verformungskörper zwischen den Tragblechen vorgesehen sind. Diese können dann quer zur Längsrichtung des Nachgiebigkeitselementes hintereinander¬liegend angeordnet sind. Vorzugsweise sind benachbarte Verformungskörper um 180° zuei¬nander gedreht zwischen den Tragblechen angeordnet.

[0021] Wellenberge und Wellentäler von nebeneinanderliegenden Verformungskörpern könneneinen synchronen Verlauf zeigen oder, vorzugsweise, gegeneinander "phasenverschoben"angeordnet sein. "Phasenverschoben" im Sinne der Erfindung bedeutet, dass Profilwellen inLängsrichtung der Verformungskörper versetzt zueinander angeordnet sind. Zur weiteren Aus¬steifung des Nachgiebigkeitselementes trägt bei, dass nebeneinanderliegend angeordneteVerformungskörper unmittelbar gegeneinander anliegen können.

[0022] Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann wenigstens ein querzu dem Verformungskörper zwischen den Tragblechen angeordneter Verstärkungskörper zurQuerverstärkung vorgesehen sein, wobei, vorzugsweise, der Verstärkungskörper ebenfalls einWellenprofil aufweisen kann. Der Verstärkungskörper kann ein beliebiges Wellenprofil wie obenbeschrieben aufweisen, und sich, vorzugsweise, im Wesentlichen über die gesamte Breite oderLänge der Tragbleche erstrecken. Vorzugsweise ist ein wellenförmig gebogener Blechstreifenals Verstärkungskörper vorgesehen, der lediglich eine Profilwelle aufweist. Mehrere Verstär¬kungskörper können in einer Erstreckungsrichtung des Verstärkungskörpers, insbesondere indessen Längsrichtung, hintereinander liegend angeordnet sein. Durch wenigstens einen Ver¬stärkungskörper lässt sich eine Querverschiebung der Tragbleche relativ zueinander, d.h. inRichtung der Flachseiten der Tragbleche, bei Belastung der Tragbleche in Normalkraftrichtung,d.h. senkrecht zu den Flachseiten, weitgehend ausschließen. Darüber hinaus tragen die Ver¬stärkungskörper auch zur Versteifung des erfindungsgemäßen Nachgiebigkeitselementes bei.

[0023] Verstärkungskörper und Verformungskörper können einander übergreifend oder durch¬greifend zwischen den Tragblechen angeordnet sein, um das Verformungsverhalten des Nach¬giebigkeitselementes weiter zu verbessern. Beispielsweise kann der Verstärkungskörper einenmittleren Verformungskörper überbrücken, wobei dann ein Wellenberg des Verstärkungskörperseinem Wellental des Verformungskörpers gegenüber liegt und der Wellenberg des Verstär¬kungskörpers und das Wellental des Verformungskörpers gegen unterschiedliche Tragblecheanliegen. Dies wirkt sich vorteilhaft auf das Stauchverhalten aus.

[0024] Der Verformungskörper kann zwischen den Trägerblechen eingeschweißt sein. Vor¬zugsweise erfolgt das Verschweißen lediglich randseitig an den außenliegenden Längsränderndes Verformungskörpers im Bereich der Brückenabschnitte, an denen der Verformungskörpergegen ein Tragblech anliegt. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, den Verfor¬mungskörper an seinen Stirnseiten mit einem oder beiden Trägerblechen zu verschweißen.Hierbei wird der Verformungskörper vorzugsweise über die gesamte Länge seiner Stirnkantenverschweißt. Der Verstärkungskörper kann ebenfalls zwischen den Trägerblechen einge¬schweißt sein, vorzugsweise lediglich an seinen Stirnseiten.

[0025] Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist zur Lösung der oben genann¬ten Aufgabe vorgesehen, dass der Verformungskörper durch eine Fachwerkanordnung miteiner Mehrzahl von miteinander verschweißten Fachwerkstreben gebildet wird. Solche Fach¬werkanordnungen kommen als Aussteifungselemente in Gitterträgern zum Einsatz, wie siebeispielsweise in der EP 2 372 082 A2 oder DE 20 2011 004 948 U1 beschrieben sind. Auchkönnen geschlossene Aussteifungselemente aus einem Stab oder mehreren miteinander ver¬bundenen Stäben eine Fachwerkanordnung im Sinne der Erfindung bilden. Durch vielfältigeAusgestaltungsformen von Fachwerkanordnungen lassen sich in einfacherWeise unterschiedli¬che Last-Weg-Charakteristiken des Nachgiebigkeitselementes erreichen. Die Last-Weg-Charakteristik ist hierbei abhängig von der Anzahl und Geometrie der eingesetzten stabförmi¬gen Streben bzw. Stege, deren Durchmesser, der Wahl des Werkstoffs und/oder der Stahlquali¬tät. Fachwerkartige Aussteifungselemente zwischen den Tragblechen ermöglichen eine kosten¬günstige Fertigung des Nachgiebigkeitselementes bei sehr gutem Stauchverhalten solcherElemente. Zudem kommt es unter Krafteinleitung aufgrund von Gebirgsdruck zu einem kontrol¬lierten Deformationsverhalten, wobei sich das Deformationsverhalten durch Befestigen weiterer stabförmiger Streben bzw. Stege an der Fachwerkanordnung und/oder den Tragblechen flexibelan das Gebirgsverhalten anpassen lässt. Der Verformungskörper wird vorzugsweise wiederumzwischen den Tragflächen eingeschweißt.

[0026] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Verformungskörperwenigstens zwei einander gegenüberliegende Fachwerkstreben auf, die über Kreuz angeordnetsind. Jede Fachwerkstrebe kann hierbei zwei langgestreckte, im Wesentlichen geradlinigeStrebenabschnitte aufweisen, die vorzugsweise dach- bzw. Λ-förmig aufeinander zulaufen undan ihren oberen geschlossenen Enden über einen mittleren gebogenen Verbindungsabschnittmiteinander verbunden sind. Der Verbindungsabschnitt liegt dann im Bauteilverbund gegen einTragblech an. Die geradlinigen Strebenabschnitte der beiden Fachwerkstreben können inLängsrichtung abwechselnd gekreuzt sein. Dies trägt zu einem verbesserten Verformungsver¬halten des Nachgiebigkeitselementes im Belastungsfall bei.

[0027] Der Abstand der Kreuzungsbereiche der Fachwerkstreben von einem nächstliegendenTragblech kann weniger als ein Drittel des Abstandes zwischen den Tragblechen, vorzugsweiseweniger als ein Viertel des Abstandes zwischen den Tragblechen, betragen. Hierdurch wirdeine ausreichend hohe Lastspitze vor dem Beginn des Beulvorgangs der Fachwerkanordnungerreicht.

[0028] Jede Fachwerkstrebe weist, vorzugsweise, achsparallel zu dem jeweiligen Tragblechverlaufende Fußabschnitte auf, die in die geradlinigen Strebenabschnitte übergehen und gegenein Tragblech anliegen. Hierdurch wird die Fachwerkanordnung stabil gegen das Tragblechabgestützt. Jede Fachwerkstrebe kann im Bereich der Fußabschnitte mit einem Tragblechverschweißt sein. Im übrigen kann die Fachwerkstrebe im Bereich des Verbindungsabschnittsvon zwei geradlinigen Strebenabschnitten mit einem gegenüberliegenden Tragblech ver¬schweißt sein.

[0029] Jeweils zwei gekreuzte Fachwerkstreben können miteinander verschweißt sind und einefeste Strebenanordnung bilden, deren Fußabschnitte im Bauteilverbund gegen ein Tragblechanliegen und deren Verbindungsabschnitte gegen das andere Tragblech anliegen. Vorzugswei¬se ist es so, dass der Verformungskörper zwei gleich ausgebildete, zueinander um 180° ge¬dreht und zwischen den Tragblechen gegenüberliegend angeordnete Strebenanordnungenaufweist, wobei geradlinige Strebenabschnitte der beiden Strebenanordnungen über Kreuzangeordnet sind und wobei die Fußabschnitte der einen Strebenanordnung und die Fußab¬schnitte der anderen Strebenanordnung unterschiedlichen Tragblechen zugewandt sind und,vorzugsweise, gegen unterschiedliche Tragbleche anliegen. Die Verbindungsabschnitte dereinen Strebenanordnung und die Verbindungsabschnitte der anderen Strebenanordnung sindebenfalls unterschiedlichen Tragblechen zugewandt und können gegen unterschiedliche Trag¬bleche anliegen. Das Verschweißen der Strebenanordnungen mit den Tragblechen erfolgt angeeigneten Berührungsstellen.

[0030] Der so erhältliche Verformungskörper zeichnet sich neben ausgezeichneten Verfor¬mungseigenschaften auch durch ein vergleichsweise geringes Bauteilgewicht und einen gerin¬gen Materialverbrauch aus.

[0031] Die zuvor beschriebenen und nachfolgend anhand der Zeichnungen beschriebenenMerkmale können bedarfsweise miteinander kombiniert werden, auch wenn dies nicht im Ein¬zelnen ausdrücklich beschrieben ist. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeich¬nungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: [0032] Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungs¬ gemäßen Nachgiebigkeitselementes schräg von der Seite; [0033] Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungs¬ gemäßen Nachgiebigkeitselementes schräg von der Seite, [0034] Fig. 3 eine Draufsicht auf Strebenanordnungen des in Fig. 2 gezeigten Nachgiebig¬ keitselementes und [0035] Fig. 4 einen Verformungskörper des in Fig. 2 gezeigten Nachgiebigkeitselementes.

[0036] In Fig. 1 ist ein Nachgiebigkeitselement 1 zur Integration in einen untertätigen Verbund¬ausbau mit wenigstens zwei in einem Abstand zueinander angeordneten Tragblechen 2, 3 undmit drei zwischen den Tragblechen 2, 3 angeordneten und sich in Längsrichtung X des Nach¬giebigkeitselementes 1 erstreckenden gleich ausgebildeten Verformungskörpern 4 gezeigt.Durch die Verformungskörper 4 werden Zwischenräume 5 zwischen den Tragblechen 2, 3geschaffen, wobei die Verformungskörper 4 unter Gebirgsdruck stauchbar und plastisch ver¬formbar sind. Die Nachgiebigkeit des Nachgiebigkeitselementes 1 ist im Wesentlichen gegenvertikale Kräfte 6, 7 ausgerichtet, die in Normalkraftrichtung auf die Tragbleche 2, 3 wirken. ImVerbundausbau, wobei das Nachgiebigkeitselement 1 beispielsweise in einen Ausbau ausRinnenprofilen oder Gitterträgern und einer Betonschale integriert sein kann, sind diese Kräfte6, 7 gegeneinander und gegen das Nachgiebigkeitselement 1 gerichtet. Erreichen diese Kräfte6, 7 eine bestimmte Größe, so wird das Nachgiebigkeitselement 1 gestaucht und es werden dieZwischenräume 5 zwischen den Tragblechen 2, 3 verkleinert. Die Verformungskörper 4 werdenhierbei plastisch deformiert, wobei die Deformation hauptsächlich die Verformungskörper 4erfasst.

[0037] Wie sich aus Fig. 1 ergibt, wird jeder Verformungskörper 4 durch einen Blechstreifen miteinem Wellenprofil gebildet und erstreckt sich in Längsrichtung X wellenförmig zwischen denTragblechen 2, 3. Das Nachgiebigkeitselement 1 zeichnet sich durch ein verbessertes Stauch¬verhalten und durch eine kontrollierte Deformation unter Gebirgsdruck aus.

[0038] Jeder Verformungskörper 4 ist einstöckig ausgebildet und erstreckt sich über die gesam¬te Länge der Tragbleche 2, 3. In Längsrichtung X weist jeder Verformungskörper 4 eine Mehr¬zahl von Profilwellen 8 auf. Jede Profilwellen 8 wird gebildet durch zwei aufeinander zulaufendegerade Längsabschnitte 9, 10 des jeweiligen Verformungskörpers 4, die Wellenflanken derProfilwelle 8 bilden, wobei die Längsabschnitte 9, 10 einer Profilwelle 8 über gebogene Brü¬ckenabschnitte 11 als Wellenkämme miteinander verbunden sind. Jeder Verformungskörper 4weist ein Wellenprofil mit drei gleich ausgebildeten und unmittelbar ineinander übergehendenProfilwellen 8 auf, wobei in Längsrichtung X benachbarte Profiwellen 8 über einen gebogenenweiteren Brückenabschnitt 12 miteinander verbunden sind. Die weiteren Brückenabschnitte 12bilden Wellentäler zwischen benachbarten Profilwellen 8.

[0039] Um einen ausreichend hohen Ausbeulwiderstand zu gewährleisten, beträgt der Winkel αzwischen zwei über einen Brückenabschnitt 11 miteinander verbundenen Längsabschnitten 9,10 einer Profilwelle 8 vorzugsweise ca. 90°.

[0040] Nicht dargestellt ist, dass die Brückenabschnitte 11, 12 auch geradlinig ausgebildet seinkönnen. Auch ist es möglich, dass die Längsabschnitte 9, 10 gebogen ausgebildet sind.Dadurch lässt sich das Wellenprofil der Verformungskörper 4 bedarfsweise an den Belastungs¬fall anpassen.

[0041] Die Verformungskörper 4 liegen in Längsrichtung X des Nachgiebigkeitselementes 1nebeneinander bzw. Querrichtung Y hintereinander und werden durch gleich ausgebildeteBlechstreifen gebildet. Bei der gezeigten Ausführungsform weisen der vorderste Verstärkungs¬körper 4 und der hinterste Verformungskörper 4 einen synchronen Wellenverlauf auf. Der mittle¬re Verformungskörper 4 ist gegenüber den beiden anderen Verformungskörpern 4 um 180° umeine Längsachse des Nachgiebigkeitselementes 1 gedreht angeordnet. Die Profilwellen 8 desmittleren Verformungskörpers 4 liegen dementsprechend mit Bezug auf Fig. 1 im Bereich derWellenkämme gegen das untere Tragblech 3 an, während die Profilwellen 8 des vorderen unddes hinteren Verformungskörpers 4 im Bereich der Wellenkämme gegen das obere Tragblech 2anliegen. Die Profilwellen 8 des vorderen Verformungskörpers 4 und des hinteren Verfor¬mungskörpers 4 sind gegenüber den Profilwellen 8 des mittleren Verformungskörpers 4 pha¬senversetzt bzw. in Längsrichtung X zueinander verschoben. Es versteht sich, dass auch ledig¬lich zwei oder mehr als drei Verformungskörper 4 vorgesehen sein können.

[0042] Um eine hohe Verformungssteifigkeit zu erreichen, liegen die Verformungskörper 4 vorzugsweise unmittelbar gegeneinander an. Grundsätzlich können diese jedoch auch vonei¬nander beabstandet sein.

[0043] Weiterhin weist das Nachgiebigkeitselement 1 quer zu den Verformungskörpern 4 ange¬ordnete Verstärkungskörper 13 zur Querverstärkung bzw. zur Querversteifung auf, wobei jederVerstärkungskörper 13 durch einen Blechstreifen gebildet wird, der eine Profilwelle 8 be¬schreibt. Durch die Verstärkungskörper 13 lässt sich eine Verschiebung der Tragbleche 2, 3relativ zueinander in Querrichtung Y des Nachgiebigkeitselementes 1 bei Belastung der Trag¬bleche 2, 3 in Normalkraftrichtung weitgehend ausschließen, so dass die Tragbleche 2, 3 beimStauchen des Nachgiebigkeitselementes 1 weitgehend ohne Querverschiebung aufeinanderzubewegt werden. Jeder Verstärkungskörper 13 weist zwei geradlinige Längsabschnitte 9, 10und einen mittleren gebogenen Brückenabschnitt auf, der die beiden Längsabschnitte 9, 10miteinander verbindet. Die Brückenabschnitte der Verstärkungskörper 13 sind in Fig. 1 nichtgezeigt. Vorzugsweise weisen die Profilwellen 8 der Verformungskörper 4 und die Profilwellen 8der Verstärkungskörper 13 eine im Wesentlichen gleiche Geometrie bzw. gleiche Konturlinieauf. Nicht dargestellt ist, dass zusätzlich Bleche auf den Längsabschnitten 9, 10 einer Profilwel¬le 8 aufgeschweißt sein können, um die Steifigkeit des Nachgiebigkeitselementes 1 zu erhöhen.

[0044] Die Verstärkungskörper 4 und die Verformungskörper 13 sind zwischen den Tragble¬chen 2, 3 eingeschweißt. Hierzu werden die Verformungskörper 4 im Bereich ihrer Stirnseitenund längsseitig an wenigstens einem Außenrand im Bereich der Brückenabschnitte 11, 12 mitden Tragflächen 2, 3 über in Fig. 1 schematisch gezeigte Schweißverbindungen 13a ver¬schweißt. Der Verstärkungskörper 13 ist im Bereich des Wellenkamms und/oder im Bereichseiner Stirnseiten mit den Tragblechen 2, 3 verschweißt. Dies führt zu einer sehr stabilen Befes¬tigung, so dass bei den unter Gebirgsdruck auftretenden Kräften 6, 7 eine unkontrollierte De¬formation des Nachgiebigkeitselementes 1 aufgrund gebrochener Verbindungen zwischen denVerformungskörpern 4 bzw. den Verstärkungskörpern 13 und den Tragblechen 2, 3 nicht zubefürchten ist.

[0045] In den Fig. 2 bis 4 ist ein anderes Nachgiebigkeitselement 14 gezeigt, das ebenfalls zweiim Abstand zueinander angeordnete Tragbleche 2, 3 und drei zwischen den Tragblechen 2, 3vorhandene Verformungskörper 15 aufweist. Auch hier ist es so, dass der Verformungskörper15 unter Gebirgsdruck aufgrund von Druckkräften 6, 7 stauchbar und plastisch verformbar ist.Bei der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsform wird der Verformungskörper 15 durcheine Fachwerkanordnung mit einer Mehrzahl von miteinander verschweißten stabartigen Fach¬werkstreben 16 bis 19 gebildet, wobei jeweils zwei Fachwerkstreben 16 bis 19 eine in Fig. 3gezeigte Strebenanordnung 20 bilden.

[0046] Wie sich weiter insbesondere aus Fig. 3 ergibt, weist jede Fachwerkstrebe 16 bis 19einen mittleren gebogenen Verbindungsabschnitt 21 und zwei langgestreckte geradlinige Stre¬benabschnitte 22 auf, die dachförmig aufeinander zulaufen und an ihren oberen geschlossenenEnden in den mittleren Verbindungsabschnitt 21 übergehen. Im Bereich der geradlinigen Stre¬benabschnitte 22 sind die beiden Fachwerkstreben 16 bis 19 der jeweiligen Strebenanordnung20 gekreuzt und liegen mit ihren Verbindungsabschnitten 21 im Montagezustand des Nachgie¬bigkeitselementes 14 gegen ein Tragblech 2, 3 an. Zudem ergibt sich aus Fig. 3, dass dieFachwerkstreben 16 bis 19 der jeweiligen Strebenanordnung 20 abwechselnd gekreuzt sind. Esergeben sich also zwei Kreuzungsbereiche pro Strebenanordnung 20. Hieraus resultiert einehohe Verformungssteifigkeit der gebildeten Fachwerkanordnungen. Nicht dargestellt ist, dassder Abstand der Kreuzungsbereiche der jeweiligen Strebenanordnung 20 von einem nächstlie-genden Tragblech 2, 3 weniger als einem Drittel des Abstandes zwischen den Tragblechen 2,3, vorzugsweise weniger als einem Viertel des Abstandes zwischen den Tragblechen 2, 3,entsprechen kann. Grundsätzlich können die Kreuzungsbereiche der jeweiligen Strebenanord¬nung 20 jedoch auch mittig zwischen den Tragblechen 2, 3 liegen.

[0047] Die Fachwerkstreben 16 bis 19 sind an den unteren Enden der Strebenabschnitte 22abgebogen und weisen achsparallel zu dem jeweiligen Tragblech 2, 3 verlaufende Fußabschnit¬te 23 auf. Die Fußabschnitte 23 liegen jeweils gegen ein Tragblech 2, 3 an. Vorzugsweise sind die Fußabschnitte 23 mit einem Tragblech 2, 3 verschweißt. Wie sich weiter aus Fig. 2 ergibt,können die Strebenanordnungen 20 ergänzend oder alternativ auch im Bereich der Verbin¬dungsabschnitte 21 mit einem Tragblech 2, 3 verschweißt sein. Die Schweißverbindungen 24sind in Fig. 3 schematisch gezeigt.

[0048] In Fig. 4 ist ein Verformungskörper 15 des in Fig. 2 gezeigten Nachgiebigkeitselementes14 dargestellt. Wie sich aus Fig. 4 ergibt, wird der Verformungskörper 15 durch zwei gleichausgebildete und um 180° zueinander gedreht angeordnete gegenüberliegende Strebenanord¬nungen 20 gebildet, die ggf. auch miteinander verschweißt sein können. Die geradlinigen Stre¬benabschnitte 22 der beiden Strebenanordnungen 20 sind über Kreuz angeordnet, so dass dieFußabschnitte 23 der in Fig. 4 unteren Strebenanordnung 20 und die Fußabschnitte 23 dergegenüberliegenden oberen Strebenanordnung 20 im Bauteilverbund unterschiedlichen Trag¬blechen 2, 3 zugewandt sind und gegen unterschiedliche Tragbleche 2, 3 anliegen. Darüberhinaus ist es so, dass die Verbindungsabschnitte 21 der unteren Strebenanordnung 20 und dieVerbindungsabschnitte 21 der oberen Strebenanordnung 20 im Nachgiebigkeitselement 14ebenfalls unterschiedlichen Tragblechen 2, 3 zugewandt sind und gegen unterschiedliche Trag¬bleche 2, 3 anliegen.

[0049] Bei der Herstellung des in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Nachgiebigkeitselementes 14 kannzunächst vorgesehen werden, Strebenanordnungen 20 der in Fig. 3 gezeigten Art aus jeweils 2gekreuzten Fachwerkstreben 16 bis 19 durch paarweises Verschweißen der Fachwerkstreben16 bis 19 herzustellen. Anschließend werden jeweils zwei um 180° zueinander gedrehte Stre¬benanordnungen 20 ineinandergehakt und zu einem Verformungskörper 15 gemäß Fig. 4 zu¬sammengefügt. Schließlich werden mehrere Verformungskörper 15 mit den Tragblechen 2, 3 zueinem Bauteilverbund verschweißt.

Claims (10)

1. Ansprüche 1. Nachgiebigkeitselement (1) zur Integration in einen untertägigen Verbundausbau, insbe¬sondere zur Integration in einen Verbundausbau aus Rinnenprofilen oder Gitterträgern undeiner Betonschale und/oder zur Integration in eine Kontraktionsfuge zwischen Segmenteneiner durch Spritzbetonschalen, Ortbetonschalen, Stahlausbauten oder Tübbingen gebilde¬ten Auskleidung, mit wenigstens zwei im Abstand zueinander angeordneten Tragblechen(2, 3) und mit wenigstens einem zwischen den Tragblechen (2, 3) vorhandenen Verfor¬mungskörper (4), wobei der Verformungskörper (4) Zwischenräume zwischen den Tragble¬chen (2,3) bildet und unter Gebirgsdruck stauchbar und plastisch verformbar ist, wobei,vorzugsweise, die Deformation hauptsächlich den Verformungskörper (4) erfasst, und wo¬bei der Verformungskörper (4) durch einen Blechstreifen mit einem Wellenprofil gebildetwird und sich wellenförmig zwischen den Tragblechen (2, 3) erstreckt, dadurch gekenn¬zeichnet, dass wenigstens zwei, insbesondere drei, parallel zueinander verlaufende Ver¬formungskörper (4) nebeneinanderliegend angeordnet sind.
2. 2. Nachgiebigkeitselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Längs¬richtung des Verformungskörpers (4) aufeinander folgende Profilwellen (8) über einen ge¬bogenen Brückenabschnitt (2) miteinander verbunden sind und unmittelbar ineinanderübergehen.
3. 3. Nachgiebigkeitselement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eineProfilwelle (8) von zwei aufeinander zulaufenden geraden Längsabschnitten (9, 10) desVerformungskörpers (4) als Wellenflanken gebildet wird, wobei die Längsabschnitte (9, 10)über einen gebogenen Brückenabschnitt (11) als Wellenkamm miteinander verbunden sindund wobei, vorzugsweise, der Winkel zwischen zwei über einen Brückenabschnitt (11) mit¬einander verbundenen Längsabschnitten (9, 10) einer Profilwelle (8) zwischen 45° und135°, vorzugsweise ca. 90°, beträgt.
4. 4. Nachgiebigkeitselement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn¬zeichnet, dass nebeneinanderliegend angeordnete Verformungskörper (8) gleich ausge¬bildete Profilwellen (8) aufweisen und/oder Profilwellen (8) von nebeneinanderliegend an¬geordneten Verformungskörpern (4) gegeneinander phasenverschoben sind.
5. 5. Nachgiebigkeitselement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn¬zeichnet, dass wenigstens ein quer zu dem Verformungskörper (4) zwischen den Tragble¬chen (2,3) angeordneter Verstärkungskörper (13) zur Querverstärkung vorgesehen ist, wo¬bei, vorzugsweise, der Verstärkungskörper (13) ein Wellenprofil mit wenigstens einer Pro¬filwelle (8) aufweist.
6. 6. Nachgiebigkeitselement (14) zur Integration in einen untertägigen Verbundausbau, insbe¬sondere zur Integration in einen Verbundausbau aus Rinnenprofilen oder Gitterträgern undeiner Betonschale und/oder zur Integration in eine Kontraktionsfuge zwischen Segmenteneiner durch Spritzbetonschalen, Ortbetonschalen, Stahlausbauten oder Tübbingen gebilde¬ten Auskleidung, mit wenigstens zwei im Abstand zueinander angeordneten Tragblechen(2, 3) und mit wenigstens einem zwischen den Tragblechen (2, 3) vorhandenen Verfor¬mungskörper (15), wobei der Verformungskörper (15) Zwischenräume zwischen den Trag¬blechen (2, 3) bildet und unter Gebirgsdruck stauchbar und plastisch verformbar ist undwobei, vorzugsweise, die Deformation hauptsächlich den Verformungskörper erfasst,dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungskörper (15) durch eine Fachwerkanord¬nung mit einer Mehrzahl von miteinander verschweißten Fachwerkstreben (16-19) gebil¬det ist.
7. 7. Nachgiebigkeitselement (14) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ver¬formungskörper (15) wenigstens zwei einander gegenüberliegende Fachwerkstreben (16 -19) aufweist, die über Kreuz angeordnet sind, wobei, vorzugsweise, jede Fachwerkstrebe(16 - 19) einen mittleren gebogenen Verbindungsabschnitt (21) und zwei langgestrecktegeradlinige Strebenabschnitte (22) aufweist, die dach- bzw. Λ-förmig aufeinander zulaufenund an ihren oberen geschlossenen Enden in den mittleren Verbindungsabschnitt (21)übergehen, wobei, weiter vorzugsweise, der Verbindungsabschnitt (21) gegen ein Trag¬blech (2, 3) anliegt.
8. 8. Nachgiebigkeitselement (14) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dassjede Fachwerkstrebe (16 - 19) an den unteren freien Enden der geradlinigen Strebenab¬schnitte (22) abgebogene und achsparallel zu dem jeweiligen Tragblech (2, 3) verlaufendeFußabschnitte (23) aufweist, wobei, vorzugsweise, beide Fußabschnitte (23) gegen einTragblech (2, 3) anliegen.
9. 9. Nachgiebigkeitselement (14) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeich¬net, dass jeweils zwei gekreuzte Fachwerkstreben (16 - 19) miteinander verschweißt sindund eine feste Strebenanordnung (20) bilden, deren Fußabschnitte (23) gegen ein Trag¬blech (2, 3) anliegen und deren Verbindungsabschnitte (21) gegen das andere Tragblech(2, 3) anliegen.
10. 10. Nachgiebigkeitselement (14) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeich¬net, dass der Verformungskörper (15) zwei gleich ausgebildete und zueinander gedrehtegegenüberliegende Strebenanordnungen (20) aufweist, wobei die geradlinigen Strebenab¬schnitte (22) der beiden Strebenanordnungen (20) über Kreuz angeordnet sind und wobeidie Fußabschnitte (23) der einen Strebenanordnung (20) und die Fußabschnitte (23) deranderen Strebenanordnung (20) unterschiedlichen Tragblechen (2,3) zugewandt sind und,vorzugsweise, gegen unterschiedliche Tragbleche (2, 3) anliegen. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen