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Satz von kongruenten rinnenförmigen Grubenausbauprofilen, insbesondere für den ring- oder bogenförmigen Streckenausbau
Für den Ausbau von Grubenstrecken verwendet man vielfach rinnenförmige Ausbauprofile, welche zu ring- oder bogenförmigen Ausbaurahmen miteinander verbunden sind. Bei dieser als"Gleitbogenausbau" bezeichneten Ausbauart sind die untereinander kongruenten Profile mit ihren Enden gleichsinnig ineinan- dergelegt und im Überlappungsbereich derart verspannt, dass sie sich bei Überschreiten eines bestimmten Gebirgsdruckes axial gegeneinander verschieben können, wodurch der Ausbau die gewünschte Nachgiebigkeit erhält.
Diese Rinnenprofile besitzen meist einen trapezähnlichen Querschnitt, derart, dass die im Abstand voneinander angeordneten, zu den Flanschen hin divergierenden Stege durch einen Bodenteil verbunden sind. Die Stege können entweder von im wesentlichen ebenen oder gekrümmten Flächen begrenzt sein, so dass sie entweder einen im wesentlichen gleichbleibenden oder zu den Flanschen hin abnehmenden Öff- nungswinkel zwischen sich einschliessen. Dieser Öffnungswinkel liegt vorzugsweise zwischen etwa 15 - 450.
Der die im Abstand voneinander angeordneten Stege verbindende Bodenteil ist in den meisten Fällen im we- sentlichen eben ausgebildet. Es sind jedoch auch Rinnenprofile mit zu den Flanschen hin konkav gewölb- tem Bodenteil bekannt. der unter stetiger Krümmung in die Profilstege übergeht. Die Form und Abmessungen der Flanschen, Stege und Bodenteile und damit die Materialverteilung über dem Profilquerschnitt sind in den meisten Fällen so gewählt, dass die Widerstandsmomente in den beiden Hauptachsen ungefähr gleich gross oder zumindest derart einander angenähert sind, dass sie sich um nicht mehr als etwa 500/0 voneinander unter- scheiden. Bei den bekannten Rinnenprofilen stützen sich die ineinandergelegten Profilenden im Überlappungsbereich meist auf einem grösseren Teil ihrer einander zugekehrten Umfangsflächen gegeneinander ab.
So gibt es beispielsweise Ausbauprofile, bei welchen sich die ineinandergelegten Profilenden gleichzeitig mit den Flanschen und Stegen gegeneinander abstützen, während andere Ausführungsformen im Bereich der Profilstege und der Bodenteile gegeneinander abgestützt sind. Des weiteren hat man Profilformen vorgeschlagen, bei welchen sich die Profile zunächst nur mit den Stegen und erst bei einer höheren Belastungsstufe zusätzlich mit den Flanschen gegeneinander abstützen, während bei andern Rinnenprofilen sich diese zunächst nur zwischen den Flanschen berühren und erst bei stärkerer radialer Verspannung zusätzlich mit den Stegen gegeneinander zur Anlage gebracht werden.
Bei allen in der Praxis eingesetzten Rinnenprofilen war man jedoch bislang bestrebt, die Berührungsfläche zwischen den sich überlappenden Profilenden möglichst gross zu halten, um eine möglichst grosse Reibungsfläche und ausserdem eine torsionsfeste Kupplung zwischen den ineinandergelegten Profilen zu gewährleisten.
Im Schrifttum hat man darüber hinaus bereits vorgeschlagen, an Stelle der in der Praxis allgemein gebräuchlichen Abstützung der ineinandergelegten Profile über verhältnismässig grosse Berührungsflächen die Profile nur über zwei oder vier über die Profilbreite im Abstand voneinander angeordnete Flächenstreifen relativ geringer Breite gegeneinander abzustützen. Diese Flächenstreifen sind entweder durch rippenartige Ansätze an der Oberseite der Flansche der Profile gebildet, die in an der Unterseite der Flanschen vorgesehene keilnutartige Ausnehmungen des andern Profils reibungsschlüssig eingreifen, oder aber durch rippenartige Ansätze an der Unterseite der Flanschen, die sich gegen die Oberseite der Flanschen des andern Profils abstützen.
Ein anderer Vorschlag geht dahin, an den Stegen der Profile stufenförmige Absätze vorzusehen und die Profile lediglich über diese Absätze der Profilstege gegeneinander abzustützen.
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Diese im Schrifttum vorgeschlagenen Profilformen mit einer Abstützung der ineinandergelegten Pro- filenden über mindestens zwei über die Profilbreite im Abstand voneinander angeordnete Flächenstreifen relativ geringer Breite weisen den Nachteil einer sehr komplizierten Querschnittsform auf, so dass ihre
Herstellung unverhältnismässig schwierig und teuer ist. Sie haben jedoch nicht nur aus diesem Grunde, son- dern auch deshalb in die Praxis keinen Eingang gefunden, weil man die bei ihnen vorgesehenen, verhält- nismässig schmalen Berührungsflächen zwischen den ineinandergelegten Profilenden nicht für ausreichend hielt, um einen ausreichend grossen Einschubwiderstand sowie eine genügend torsionsfeste Kupplung zwi- schen den Profilen zu erzielen.
Aber auch bei diesen bekannten Profilformen mit einer Abstützung der
Profile über verhältnismässig schmale Berührungsflächen hat man diese dennoch in allen Fällen so breit bemessen, dass sowohl beim Anziehen der Spannverbindungen als auch bei der anschliessenden Belastung des Ausbaus durch den Gebirgsdruck bzw. der Relativverschiebung der Profilenden die auf den Berührungs- flächen auftretenden Flächenpressungen sich nur auf einen Bruchteil der zulässigen Flächenpressung belau- fen, so dass jegliche Gefahr einer bleibenden Materialverformung im Bereich der Berührungsflächen aus- geschlossen ist.
Sowohl diese im Schrifttum vorgeschlagenen Rinnenprofile als auch die gebräuchlichen, in der Praxis eingesetztenrinnenförmigenGrubenausbauprofile besitzen den Nachteil, dass bei einer nachgiebigen Verspannung der Profilenden der Einschubwiderstand und damit die Nachgiebigkeit der aus ihnen gebildeten
Ausbaurahmen von einer Anzahl von Faktoren abhängig ist, die in der Praxis erheblichen Schwankungen unterliegen können.
So hängt der Einschubwiderstand einmal von der Grösse der jeweils wirksamen Be- rührungsfläche zwischen den sich überlappenden Profilenden ab, die infolge der aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht zu vermeidenden Walztoleranzen von Fall zu Fall sehr unterschiedlich sein kann, so dass bereits aus diesem Grunde der Einschubwiderstand der ineinandergeführten Profile und damit die Nachgiebigkeit der aus ihnen gebildeten Ausbaurahmen erheblich streut.
Weiter ist bei den bekannten rinnenförmigen Grubenausbauprofilen, gleichgültig, ob sie sich über einen verhältnismässig grcssen
Teil ihrer einander zugekehrten Umfangsflächen oder nur über Flächenstreifen von demgegenüber wesentlich geringerer Breite reibungsschlüssig berühren, die Grösse des Einschubwiderstandes in starkem Masse davon abhängig, mit welcher Kraft die Profile gegeneinander verspannt sind bzw. mit welcher Kraft die die Profile kuppelnde Spannverbindung angezogen worden ist. Ausserdem hängt der Einschubwiderstand na- turgemäss noch von der Grösse des zwischen den Profilen bzw. zwischen der Spannverbindung und dem dieser gegenüber relativ verschiedenen Profilenden wirksamen Reibungskoeffizienten ab, der ebenfalls, z.
B. infolge Rostbildung, Feuchtigkeitseinflüssen, Verschmutzung der Profile durch Gesteins-und/oder Kohlen- staub, erheblichen Schwankungen unterliegen kann.
Es hat sich gezeigt, dass es bei sämtlichen vorstehend behandelten bekannten rinnenförmigen Grubenausbauprofilen sowohl wegen der praktisch nicht zu vermeidenden Walztoleranzen als auch wegen der unterschiedlichen Beschaffenheit der Berührungsflächen sowie der unterschiedlichen Sorgfalt, mit der die Spann- verbindungen angezogen werden, im praktischen Betrieb nicht möglich ist, den Einschubwiderstand der Profile bzw.
die Nachgiebigkeit der aus ihnen hergestellten Ausbaurahmen auch nur einigermassen konstant zu hal- tenVielmehr weist in der Praxis jeder A usbaurahmen eine mehr oder weniger unterschiedliche Nachgiebigkeit auf, was nicht nur eine gleichmässige Offenhaltung des Streckenquerschnittes unmöglich macht, sondern auch nachteilige Auswirkungen auf die möglichst unzerstörte Erhaltung des die Strecke umgebenden Gebirges zeitigt und daher die Streckenunterhaltung wesentlich erschwert und verteuert.
Die Erfindung beruht nun auf der überraschenden Erkenntnis, dass sich diese bislang in Kauf genommenen Schwankungen des Einschubwiderstandes bzw. der Nachgiebigkeit der einzelnen Ausbaurahmen dadurch vermeiden lassen, dass die sich überlappenden Profilenden nur über annähernd linienförmige Klemmflächen gegeneinander abgestützt werden, deren wirksame Gesamtflächengrösse in an sich bekannter Weise so auf die Werkstoffeigenschaften der Profile und die Grösse der auf sie ausgeübten Spannkraft abgestimmt ist, dass beim Anziehen der Spannverbindung die zulässige Flächenpressung auf den linienförmigen Klemmflächen mit Sicherheit überschritten wird.
Während man bei den in der Praxis bislang eingesetzten Rinnenprofilen stets bemüht war, diese auf einem möglichst grossen Teil ihrer einander zugekehrten Umfangsflächen reibungsschlüssiss gegeneinan- der abzustützen, und auch bei den im Schrifttum vorgeschlagenen Rinnenprofilen mit verhältnismässig schmalen Berührungsflächen diese immer noch so breit ausgebildet sind, dass sowohl beim Anziehen der Spannverbindungen als auch bei der anschliessenden Belastung durch den Gebirgsdruck die auf diesen Berührungsflächen auftretenden Flächendrücke bei weitem unterhalb der zulässigen Flächenpressung liegen,
werden im Gegensatz hiezu bei dem erfindungsgemäss vorgeschlagenen Satz von Rinnenprofilen die Reibungskräfte auf einem möglichst kleinen Flächenbereich konzentriert und die wirksamen Klemmflä-
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chen bewusst so klein gehalten, dass bereits beim normalen Anziehen der Spannverbindungen die auf die- sen schmalstreifigen Klemmflächen auftretenden Flächendrücke um ein wesentliches Mass oberhalb der zulässigen Flächenpressung liegen.
Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise der Einschubwiderstand der miteinander verspannten Profil- enden und damit die Nachgiebigkeit der Ausbaurahmen weitgehend unabhängig werden von der Grösse der auf die Profilenden einwirkenden Verspannungskraft und dass zum andern auch die Einflüsse der praktisch nicht zu vermeidenden Walztoleranzen sowie der im Untertagebetrieb stets vorhandenen starken Schwan- kungen des Reibungskoeffizienten weitgehend ausgeschaltet werden können.
So steigt beispielsweise bei den erfindungsgemäss vorgeschlagenen Profilen nach dem Überschreiten der zulässigen Flächenpressung auf den schmalen, praktisch linienförmigen Berührungsflächen die zwischen den Profilen wirksame Klemm- kraft und damit ihr Einschubwiderstand nur noch unwesentlich an, so dass unabhängig von der Grösse der jeweils aufgewendeten Verspannungskraft der Einschubwiderstand der Profile und damit die Nachgiebig- keit der Ausbaurahmen nur sehr geringen Schwankungen unterliegt. Anderseits hat sich die Befürchtung, dass bei derart hohen Flächenpressungen ein sogenanntes "Fressen" der aufeinander gleitenden Flächenab- schnitte eintritt, als unbegründet erwiesen.
Vielmehr kommt es im Bereich der aufeinander gleitenden schmalen Flächenstreifen lediglich zu einer geringen plastischen Materialverformung, d. h. zu einer Art
Materialverdrängung, die jedoch überraschend gleichmässige und gleichbleibende Reibungsverhältnisse zwischen den nachgiebig miteinander verspannten Profilen zur Folge hat. Während sich bei den bekannten Profilen die praktisch unvermeidlichen Schwankungen des Reibungsbeiwertes in starkem Masse auf den Einschubwiderstand und die Nachgiebigkeit der Ausbaurahmen auswirken, sind die erfindungsgemäss vorgeschlagenen Rinnenprofile in dieser Beziehung weitgehend unabhängig davon, ob und inwieweit deren Oberflächen, was sich im untertägigen Grubenbetrieb nicht vermeiden lässt, verrostet, korrodiert oder verschmutzt sind.
Anderseits ist bei den erfindungsgemäss vorgeschlagenen Rinnenprofilen die zwischen den relativ verschieblich ineinandergeführten Profilenden wirksame Reibungskraft weitgehend unabhangig davon, wie stark die Verspannungsmittel durch das Bedienungspersonal angezogen worden sind. Da die Flächenpressung an den praktisch linienförmigen Klemmflächen bei normalem Anziehen der Spannverbindungen um ein wesentliches Mass, z. B. um fünfzig oder mehr Prozent, oberhalb der zulässigen Flächenpressung liegen soll, ist gewährleistet, dass auch bei einem geringeren Anziehen der Spannverbindung immer noch die zulässige Flächenpressung auf diesen Klemmflächen überschritten und damit die bei derart hohen Flächendrücken auftretenden, besonders günstigen Reibungsverhältnisse erzielt werden.
Bei normalem oder übermässig starkemAnziehen derSpannverbindungtreten demgegenüber im Bereich der Klemmflächen gewisse plastische Materialverformungen auf, die bei derart schmalen Flächenstreifen von z. B. nur 1 - 2 mm Breite schnell zu einer erheblichen Vergrösserung der wirksamen Klemmfläche und damit zu einer solchen Verringerung des Flächendruckes führen, dass unabhängig von der Grösse der jeweils auf die Profile über- tragenen Verspannungskraft weitgehend gleichbleibende Flächendrücke und somit im wesentlichen gleichbleibende Reibungsverhältnisse erzielt werden.
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Einschubwiderstand der miteinander verspannten Profilenden bzw. eine annähernd gleichmässige Nachgiebigkeit der Ausbaurahmen erreichen lässt, die sich sehr günstig auf die Beschaffenheit des Gebirges bzw.
die Offenhaltung und Unterhaltung von mittels der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Profile ausgebauten Strecken auswirkt.
Des weiteren zeichnen sich die erfindungsgemäss vorgeschlagenen Rinnenprofile dadurch aus, dass zur Gewährleistung gleichmässiger Reibungsverhältnisse bzw. eines gleichmässigen Einschubwiderstandes der Profile lediglich auf eine möglichst gleichmässige Ausbildung der schmalen, annähernd linienförmigen Klemmflächen der Profile geachtet zu werden braucht, während im übrigen verhältnismässig grosse Walztoleranzen in Kauf genommen werden können, da sich diese im Gegensatz zu den meisten bekannten rinnenförmigen Grubenausbauprofilen in keiner Weise auf den Reibungsschluss zwischen den Profilen und ihrem Einschubwiderstand auszuwirken vermögen.
Die Konzentration der zwischen den Profilen wirksamen Klemmkräfte auf sehr schmale Flächenabschnitte der Profile bietet weiter den Vorteil, dass der bei weitem überwiegende Teil des Profilquerschnittes keinerlei oder Reibungskräfte zu übertragen braucht und daher bei der Relativverschiebung der Profile wesentlich geringeren Beanspruchungen ausgesetzt ist, als dies bei den bislang gebräuchlichen Grubenausbauprofilen der Fall ist.
Die Form oder Abmessungen sowie die Anordnung der linienförmigen Klemmflächen kann im Ein-
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zelfall sehr verschieden sein, wobei in der Regel jedoch zwei über die Profilbreite verteilte Klemmflä- chenstreifen ausreichen und diese Klemmflächenstreifen in der Regel symmetrisch zur Längsmittelebene der Profile sowie vorzugsweise auch parallel zur Längsrichtung der Profile angeordnet werden. Um ausser dem hiedurch erzielten gleichmässigen Gleiten eine gute torsionsfeste Kupplung der miteinander verspann- , ten Profilenden zu gewährleisten, ist es ausserdem zweckmässig, die annähernd linienförmigen Klemmf1à- chen in grossem seitlichem Abstand von der Längsmittelebene der Profile, z. B. im Bereich der Profilstege oder der Profilflanschen, vorzusehen.
Sämtliche Klemmflächen eines jeden Profiles werden vorzugsweise ferner in einer zu den Flanschen parallelen Querschnittsebene angeordnet. Hiedurch ergibt sich der Vorteil, dass zur Erzielung gleichmä- ssiger Reibungsverhältnisse nur in dieser einen Querschnittsebene des Profiles gewisse Walztoleranzen ein- gehalten zu werden brauchen, während im gesamten übrigen Querschnittsbereich der Profile auch grössere
Toleranzen ohne nachteilige Beeinflussung der Reibungsverhältnisse zwischen den ineinander gleitenden
Profilen möglich sind.
Ausser den eingangs behand elten rinnenförmigen Grubenausbauprofilen, deren gleichsinnig ineinander- gelegte Profilenden über Berührungsflächen grösserer oder kleinerer Breite reibungsschlüssig gegeneinander abgestützt und im Überlappungsbereich nachgiebig miteinander verspannt werden, gehören auch solche rinnenförmigen Grubenausbauprofile zum Stande der Technik, bei denen der Einschubwiderstand nicht durch die zwischen den Profilen wirksame Reibung, sondern durch das Abscheren von Profilteilen bei der
Relativverschiebung der Profile bestimmt wird.
Bei diesen bekannten Profilen werden die sich überlappen- den Profilenden lediglich durch diese ohne Spannung umschliessende Führungsringe zusammengehalten, so dass weder eine die Profile gegeneinanderpressende Kraft von nennenswerter Grösse noch eine zwischen den
Profilen wirksame Reibungskraft vorhanden ist, die sich in nennenswertem Masse auf den Einschubwider- stand der Profile auzuwirken vermöchte. Der Einschubwiderstand dieser sogenannten Scherkraftprofile wird vielmehr praktisch ausschliesslich dadurch bewirkt, dass eine am Stirnende des einen Profils vorge- sehene gehärtete Schneide von rippenförmig vorstehenden Profilteilen des andern Profils einen Span ab- hobelt bzw. abschert, so dass eine spanabhebende Verformung des einen der beiden Profile erfolgt.
Auf diese Weise sollen Einflüsse der Reibung zwischen den Profilen auf den Einschubwiderstand bzw. die Nach- giebigkeit des Ausbaus soweit als möglich vermieden werden. Es handelt sich somit bei diesem Scherkraft- ausbau um ein völlig anderes Ausbauprinzip als es bei dem erfindungsgemäss vorgeschlagenen Satz von
Rinnenprofilen angewendet wird, bei denen die gleichsinnig ineinandergelegten Profilenden reibungs- schlüssig gegeneinander abgestützt und im Überlappungsbereich nachgiebig miteinander verspannt werden, jedoch die Klemmflächen zwischen den sich überlappenden Profilenden im Gegensatz zu den bekannten Rinnenprofilen derart schmalbemessen werden, dass auf ihnen bereits beim Anziehen der Spannverbindung die zulässige Flächenpressung mit Sicherheit überschritten wird.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung werden bei Grubenausbauprofilen, deren Spannver- bindung mit einem der Profile in Einschubrichtung mitnehmbar gekuppelt und mit dem andern ihr gegen- über relativverschieblichen Profilende über mindestens zwei über die Profilbreite im Abstand voneinan- der angeordnete Flächenstreifen geringer Breite reibungsschlüssig abgestützt ist, auch die Spannverbindung und das ihr gegenüber relativverschiebliche Profilende nur über annähernd linienförmige Klemmflächen gegeneinander abgestützt, deren wirksame Gesamtflächengrösse in an sich bekannter Weise so auf die
Werkstoffeigenschaften dieses Profilendes und der Spannverbindung sowie die Grösse der von der Spann- verbindung übertragenen Spannkraft abgestimmt ist,
dass bei ihrem Anziehen die zulässige Flächenpres- sung auf den annähernd linienförmigen Klemmflächen der Spannverbindung und/oder des Profilendes mit
Sicherheit überschritten wird. Auf diese Weise werden die aus den vorstehend angegebenen Gründen be- sonders günstigen Einschubeigenschaften bzw. Reibungsverhältnisse nicht nur zwischen den relativverschieblich ineinandergeführten Profilen, sondern auch zwischen der Spannverbindung und dem dieser gegenüber relativverschieblichen Profil erzielt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die annähernd linienförmigen Klemmflächen an über die Unterseite des Profilbodens vorspringenden, vorzugsweise in dessen Längsrichtung verlaufenden Rippen vorgesehen. Diese Längsrippen erhalten zweckmässig einen zur Klemmfläche hin sich vorzugsweise konisch verjüngenden Querschnitt, wobei es ferner in der Regel von Vorteil ist, wenn die Klemmfläche der Längsrippen im Querschnitt nach einem Radius gekrümmt ist, der wesentlich kleiner als die mittlere
Querschnittsbreite der Längsrippen bemessen ist.
Abgesehen davon, dass das Walzen derartiger Profile mit am Profilboden vorgesehenen Längsrippen keinerlei Schwierigkeiten bereitet, führen diese Rippen zu einer wesentlichen Verstärkung des Profilbodens, die vor allem deshalb besonders zweckmässig ist, weil bei dieser Ausführungsform die zwischen den Profilen sowie der Spannverbindung und dem gegenüber diesem re-
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lativverschieblichen Profil auftretenden Reibungskräfte ausschliesslich über die Profilböden übertragen werden. Durch diese Konzentration der zwischen den Profilen wirksamen Klemmkräfte auf den Profilbo- den ergibt sich ferner die Möglichkeit, die Profilstege und Profilflanschen mit wesentlich geringerer Wand- stärke auszuführen, als dies bei den bisher bekannten Rinnenprofilen der Fall ist.
Die Stege und die Flan- schen können daher nach rein statischen Gesichtspunkten konstruiert werden, d. h. ihre Form und ihre Ab- messungen brauchen lediglich so gewählt zu werden, dass beim Biegen der Profile kein unzulässiges Auf- klaffen der Stege eintritt und ausserdem eine ausreichende Torsionssteifigkeit gewährleistet ist. Ein wei- terer Vorteil der ausschliesslichen Bodenabstützung der Profile besteht darin, dass jegliche Gefahr eines
Aufweitens des Aussenprofils durch das Innenprofil, wie es bei Abstützung der Profile über die Profilstege eintreten kann, mit Sicherheit ausgeschlossen ist.
In der Regel empfiehlt es sich, eine oder zwei der Längsrippen in Verlängerung eines Profilsteges bzw. beider Profilstege anzuordnen. Hiebei ergibt sich eine besonders zweckmässige Lösung dadurch, dass die
Profilstege in ihrem den Flanschen abgekehrten unteren Randbereich rippenförmig verstärkt ausgebildet sind, während der die Profilstege verbindende Bodenteil in einem dessen Stärke übersteigenden Abstand oberhalb der als Klemmfläche dienenden unteren Längskante der Profilstege angeordnet ist.
Dadurch, dass die Profilstege im Gegensatz zu den bekannten Rinnenprofilen nicht an ihrem unteren Ende, sondern in einem höher gelegenen Bereich durch den Profilboden verbunden sind, ergibt sich trotz der rippenförmigen verstärkten Ausbildung der unteren Stegabschnitte eine Verschiebung des Massenmittelpunktes bzw. Schwer- punktes der Profile zu den Flanschen hin. Infolge dieser Schwerpunktverlagerung können die Profilflan- schen gegenüber den bekannten Profilformen eine wesentlich leichtere Ausbildung erhalten, wodurch die beim Biegen und bei der Relativverschiebung der Profile auftretenden Aufklaffkräfte stark verringert werden.
Ein besonderer Vorteil dieser Profilgestaltung besteht jedoch darin, dass durch die Höherlegung des Profilbodens der Abstand zu den Profilflanschen und damit der wirksame Hebelarm der Aufklaffkräfte erheblich verkürzt wird, so dass die beim Biegen der geraden Profilstäbe zu bogenförmigen Ausbausegmenten in den Profilstegen auftretenden Biegespannungen um ein wesentliches Mass verringert werden. Infolge der auf diese Weise erzielten günstigeren Materialverteilung über den Profilquerschnitt der Verringerung der Biegespannungen können die Profilstege und die Profilflanschen erheblich geringere Wandstärken bzw. Abmessungen erhalten, als dies bei den bisher verwendeten Rinnenprofilen möglich war.
Die zur Übertragung der Reibungskräfte dienenden streifenförmigen Klemmflächen können jedoch auch an einer andern Stelle de Profilquerschnittes, beispielsweise an den Flanschen, vorgesehen werden.
In diesem Falle ist es zweckmässig, die einander zugekehrten Flächenabschnitte der Flanschen des Innenund Aussenprofils im Querschnitt derart unterschiedlich gekrümmt auszubilden, dass sich die Flanschen jeweils nur auf einem in der Breite sehr gering bemessenen Flächenstreifen gegeneinander abstützen.
Zur Erzielung möglichst günstiger Widerstandsmomente in den beiden Hauptachsen empfiehlt es sich jedoch, unabhängig von der jeweiligen Anordnung der streifenförmigen Klemmflächen die Form und Abmessungen der Flanschen, Stege und des Bodenteils derart aufeinander abzustimmen, dass der Massenmittelpunkt etwa in halber Profilhöhe angeordnet ist. Die Ausbildung des Profilquerschnittes kann im Einzelfalle sehr verschieden sein, so dass sich der Leitgedanke der Erfindung in zahlreichen Ausführungsformen verwirklichen lässt.
In der Zeichnung ist die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 einen Streckenausbaurahmen in Ansicht, Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1 in grösserem Massstab, Fig. 3 die Ansicht eines Streckenausbaurahmens bei einer andern Profilform, Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3, Fig. 5 einen Querschnitt durch die gleichsinnig ineinandergelegten Rinnenprofile gemäss Fig. 2 in grösserem Massstab, Fig. 6 eine andere Ausführungsform von Rinnenprofilen, gleichfalls im Querschnitt, Fig. 7 einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform von gleichsinnig ineinandergelegten Rinnenprofilen und Fig. 8 einen Querschnitt durch die in Fig. 4 dargestellten Rinnenprofile in grösserem Massstab.
Bei dem in den Fig. 1 und 3 dargestellten bogenförmigen Streckenausbau sind die aus Rinnenprofilabschnitten bestehenden Seitensegmente 1 mit dem bogenförmig ausgebildeten Firstsegment 2 durch Spannverbindungen 3 nachgiebig verspannt. Das Firstsegment 2 ist mit seinen Enden gleichsinnig in die Endabschnitte der Seitensegmente 1 hineingelegt, während die Verspannungsmittel 3 im Überlappungsbereich der Profile 1, 2 angeordnet sind. Die Spannverbindungen 3 sind in bekannter Weise mit die Enden des Firstsegmentes 2 übergreifenden Kupplungsansätzen 4 versehen, derart, dass bei der unter der Einwir- kung des Gebirgsdruckes erfolgenden Relativverschiebung der Ausbausegmente 1, 2 die Spannverbindungen 3 von den Enden des Firstsegmentes 2 mitgenommen werden.
Wie aus den Fig. 2 und 4 - 8 ersichtlich, besitzen das Aussenprofil l und das Innenprofil 2 in allen
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Fällen einen kongruenten Querschnitt, so dass die Profile in beliebiger Weise ineinandergelegt bzw. First- und Seitensegmente aus den gleichen Profilstäben hergestellt werden können.
Die in den Fig. 1 - 6 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen Rinnenprofile mit im wesent- lichen trapezförmigem Querschnitt, wogegen in Fig. 7 ein Rinnenprofil mit etwas parabelförmigem Quer- schnitt dargestellt ist. In allen Fällen sind die Profilflanschen mit 5, die Profilstege mit 6, der Profilbo- den mit 7 bzeichnet. Die mit ihren Enden gleichsinnig ineinandergelegten Profile stützen sich bei den
Ausführungsformen gemäss den Fig. 1 - 5, 7 und 8 nur über jeweils zwei über die Profilbreite im Abstand voneinanderangeordnetestreifenförmige Klemmflächen 8 gegeneinander ab. Bei der in Fig. 6 dargestell- ten Ausführungsform sind drei über die Profilbreite in gleichmässigen Abständen verteilt angeordnete strei- fenförmige Klemmflächen 8 vorgesehen.
Die wirksame Breite der Klemmflächen 8 beläuft sich auf z. B. etwa 2 mm und ist derart auf die Werkstoffeigenschaften der Profile 1, 2 und die Grösse der von den Spann- verbindungen übertragenen Klemmkraft abgestimmt, dass bei normalem Anziehen der Spannverbindungen der Flächendruck im Bereich der Klemmflächen 8 um ein wesentliches Mass, z. B. um fünfzig oder mehr
Prozent, oberhalb der zulässigen Flächenpressung liegt.
Wie aus der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich, sind in allen Fällen die streifenförmigen Klemm- flächen 8 parallel zur Längsachse sowie symmetrisch zur Längsmittelebene a - a der Profile angeordnet, wobei sämtliche Klemmflächen des Innenprofils 2 bzw. des Aussenprofils 1 in einer zu den Flanschen 5 parallelen Querschnittsebene angeordnet sind.
Bei dem in den Fig. 1, 2 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind an der Unterseite des Profil- bodens 7 zwei nach unten vorspringende, in Längsrichtung des Profils verlaufende Rippen 9 vorgesehen, deren Unterkante als Klemmfläche 8 dient. Die Längsrippen 9 besitzen einen zur Klemmfläche 8 hin sich konisch verjüngenden Querschnitt, wobei die Klemmfläche 8 selbst nach einem kleinen Radius ge- krümmt ausgebildet ist. Das Innenprofil 2 ist ausschliesslich über die Klemmflächen 8 der am Boden des
Innenprofils 2 vorgesehenen Längsrippe 9 gegen den Boden des Aussenprofils 1 abgestützt. Die Stege 6 und die Flanschen 7 berühren sich demgegenüber nicht. Die Höhe s der Rippen 9 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 1, 2 und 5 kleiner als die Stärke b des Profilbodens 7 bemessen.
Fig. 2 zeigt eine zur Verspannung der Profile gemäss Fig. 5 geeignete Spannverbindung 3, die aus zwei der Profilform entsprechend gebogenen Flacheisenabschnitten 10,11 besteht, welche durch Spannschrauben 12 gegeneinander verspannt sind. Die Spannverbindung ist hiebei derart ausgebildet, dass die VerbindungshälftenlO, Hirn wesentlichen auf Zug beansprucht sind. Der Oberteil 10 ist dem Abstand der Profilflanschen 5 entsprechend U-förmig gekröpft, derart, dass sowohl die Flanschen des Innenprofils 2 als auch die des Aussenprofils 1 zwischen den Seitenteilen 10a geführt sind. Hiedurch ergibt sich trotz der kleinen Klemmfläche 8 zwischen den ineinandergelegten Profilen 1, 2 eine gute Führung bei der unter der Einwirkung des Gebirgsdruckes erfolgenden Relativverschiebung.
Der Oberteil 10 der Spannverbindung ist ferner in seinen seitlichen Bereichen der abgeschrägten oberen Seite der Flanschen 5 des Innenprofils 2 entsprechend geformt.
Durch die in Fig. 2 dargestellte Ausbildung der Spannbügelteile 10,11 erreicht man ferner, dass beim Anziehen der Spannschrauben 12 die Stege der Ausbauprofile keine bzw. keine nennenswerten Bie- gebeanspruchungenerfahren. Die Übertragung der Reibungskräfte zwischen Innen- und Aussenprofil erfolgt ausschliesslich über die Profilböden 7 bzw. die an deren Unterseite vorgesehenen Längsrippen 9.
Das gegenüber der Spannverbindung 10, 11 relatiwerschiebliche Aussenprofil 1 ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, gegenüber dem Boden 11a des Spannbügelunterteils 11 ebenfalls nur über die unteren Kanten der am Boden 7 des Aussenprofils 1 vorgesehenen Längsrippen 9 abgestützt. Form und Abmessungen der zwischen Aussenprofil 1 und Spannbügelunterteil 11 wirksamen Klemmflächen sind so auf die Werkstoffeigenschaften des Profils und der Spannverbindung sowie die Grösse der von der Spannverbindung normalerweise übertragenen Klemmkraft abgestimmt, dass auf den streifenförmigen Klemmflächen des Spannbügelunterteils 11 und/oder des Aussenprofils 1 die zulässige Flächenpressung um ein wesentliches Mass, z. B. fünfzig oder mehr Prozent, überschritten wird.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform sind die Profilstege 6 in ihrem den Flanschen abge- kehrten unteren Randbereich 6a rippenförmig verstärkt ausgebildet, wobei der die Profilstege 6 verbindende Bodenteil 7 in einem dessen Stärke b übersteigenden Abstand s oberhalb der als Klemmfläche 8 dienenden unteren Längskante der Profilstege 6 angeordnet ist. Der Abstand s des Profilbodens 7 von der gleichfalls im Querschnitt nach einem kleinen Radius gekrümmten unteren Längskante der Stegabschnit- te 6a beläuft sich bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel auf etwa 1/5 der Profilhöhe h.
Zwischen den im Querschnitt etwa keilförmig ausgebildeten, rippenförmig verstärkten unteren Stegabschnitten 6a ist am Profilboden 7 eine nach unten vorspringende Mittelrippe 13 vorgesehen, welche
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einen in ähnlicher Weise keilförmig ausgebildeten Querschnitt besitzt und deren gerundete untere Längs- kante gleichfalls als Klemmfläche 8 wirkt. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, dass die Stege 6 und die Flanschen
5 gegenüber dem Profilboden 7 eine wesentlich geringere Wandstärke besitzen. Das Innenprofil 2 ist über die drei in derselben waagrechten Querschnittsebene angeordneten Klemmflächen 8 gegen den Boden 7 des Aussenprofils 1 abgestützt, wogegen sich die Stege 6 und die Flanschen 5 nicht berühren.
Die zur
Verspannung der Profile gemäss Fig. 6 verwendete Spannverbindung kann ähnlich ausgebildet sein wie die in Fig. 2 dargestellte Aurführungsform.
Während bei den in den Fig. 1 - 6 und 8 dargestellten Ausführungsbeispielen die Stege 6 von im we- sentlichen ebenen Flächen begrenzt sind und die Stege einen über die gesamte Höhe des Profils annähernd gleichbleibenden Öffnungswinkel von etwa 28 bis 320 zwischen sich einschliessen, sind bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform die Profilstege 6 auf ihrer Innen- und Aussenseite von etwa parabelförmig gekrümmten Flachen begrenzt. Der gewölbt ausgebildete Profilboden 7 besitzt eine besonders kräftige
Ausbildung, wahrend die zu den Flanschen 5 hin divergierenden Stege 6 sich in dieser Richtung in starkem
Masse verjüngen. Die Profilhöhe h entspricht ungefähr der Profilbreite c.
In dem verstärkt ausgebildeten, gewölbten Bodenteil 6 ist eine nach unten offene, mittig angeord- nete Längsnut 14 vorgesehen, so dass zwei im Abstand voneinander angeordnete Längsrippen 7a gebildet werden, deren untere Längskanten gleichfalls als Klemmflächen 8 wirken. Die Krümmung der Innen-und
Aussenflächen der in Fig. 7 dargestellten Profile ist hiebei ferner so aufeinander abgestimmt, dass sich die gleichsinnig ineinandergelegten Profile 1, 2 ebenfalls jeweils nur über zwei in der Breite sehr gering bemessene Klemmflächen 8 gegeneinander abstützen. Diese Abstützung erfolgt noch im Bereich des gewölbten Bodenteils 7 des Aussenprofils 1, so dass durch die Flanschen 5 und die Stege 6 bei der Relatiwerschiebung der Profile keine Reibungskräfte übertragen werden.
Bei dem in den Fig. 3,4 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die streifenförmigen Klemmflächen 8 an den Flanschen 5 der Profile 1, 2 vorgesehen. Die Profile 1, 2 stützen sich, wie insbesondere aus Fig. 8 hervorgeht, lediglich über diese in der Breite sehr gering bemessenen Klemmflächen 8 ab, wogegen sich die Profilstege 6 und die Profilböden 7 nicht berühren. Die Profilflanschen 5 verbreitern sich bei dieser Ausführungsform zum Profilboden 7 hin etwa keilförmig, wobei die schmale Oberseite 5a der Flanschen nach oben konvex gewölbt ist, wogegen die breiter bemessene Unterseite 5b der Flanschen mit einer nach einem wesentlich grösseren Krümmungsradius konkav gewölbten Ausnehmung versehen ist.
Infolgedessen sind die einander zugekehrten Flächenabschnitte 5a bzw. 5b des Innen- und Aussenprofils im Querschnitt derart unterschiedlich gekrümmt, dass sich die Flanschen 5 jeweils nur auf einem schmalen Flächenstreifen gegeneinander abstützen, der der Grösse der von der Spannverbindung übertragenen Klemmkraft und den Materialeigenschaften der Profile 1, 2 entsprechend derart gewählt ist, dass der an den Klemmflächen 8 auftretende Flächendruck die zulässige Flächenpressung um ein wesentliches Mass übersteigt.
Die in den Fig. 3,4 und 8 dargestellten Profile werden durch eine ausschliesslich an den Flanschen 5 angreifende Spannverbindung 3 gegeneinander verspannt. Diese besteht aus einem der abgeschrägten Form der Profilflanschen 5 des Innenprofils 2 entsprechend gekrümmten Flacheisenbügel 15, dessen Seitenteile 15a U-förmig umgebogen sind. Die freien Enden 15b dieser U-förmig gebogenen Seitenteile 15a greifen unter die Unterseite 5b der Aussenprofilflanschen 5. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind die Endabschnitte 15b aufgebogen und nach einem gegenüber der Krümmung der Unterseite 5b der Flanschen wesentlich kleineren Krümmungsradius gewölbt.
Infolgedessen stützen sich die Flanschen 5 des Aussenprofils 1 mit ihrer Unterseite 5b nur auf einer in der Breite sehr gering bemessenen Klemmfläche 8 gegen die Gegenflächen 15b des Spannbügels 15 ab, so dass auch in diesem Bereich oberhalb der zulässigen Flächenpressung liegende Flächendrücke erzielt werden.
Der Spannbügel 15 ist in den Seitenteilen 15a mit Bohrungen 16,16a versehen, in denen Spannschrauben 12 gelagert sind. Der federnd ausgebildete Spannbügel 15 lässt sich von der Stirnseite des Aussenprofils 1 her auf dessen Flanschen 5 aufschieben, wobei anschliessend durch Anziehen der Spannschrauben 12 die Profilflanschen 5 von Innen-und Aussenprofil in der vorstehend geschilderten Weise gegeneinander verspannt werden. Der Spannbügel 15 ist hiebei ebenfalls so ausgebildet, dass der zwischen den Flanschen des Innenprofils 2 liegende Bügelteil auf Zug beansprucht ist, wobei die die Flanschen 5 des Innenprofils 2 umschliessenden Bügelteile jegliche Gefahr eines Aufklaffens ausschliessen.
Die unterhalb des Profilbodens 7 bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1, 2 und 5 vorgesehenen Längsrippen 9 können auch unter einem vorzugsweise kleiner als 450 bemessenen Winkel zur Längsrichtung der Profile angeordnet sein. Die Rippen 9 können hiebei aus kurzen, parallel zueinander angeordneten Längenabschnitten bestehen, es ist jedoch auch möglich, eine zickzackförmige Anordnung der Rippen 9
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vorzusehen. Sofern der Winkel zur Längsrichtung der Profile nicht zu klein gewählt wird, kommt man in manchen Fällen auch mit einer zickzackförmig angeordneten Rippe aus.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Satz von kongruenten rinnenförmigen Grubenausbauprofilen, insbesondere für den ring- oder bogenförmigen Streckenausbau, deren durch einen Bodenteil verbundene Stege zu den Flanschen hin divergieren, wobei die mit ihren Enden gleichsinnig ineinandergelegten Profile sich über mindestens zwei über die Profilbreite im Abstand voneinander angeordnete Flächenstreifen geringer Breite reibungsschlüssig gegeneinander abstützen und im Überlappungsbereich durch mindestens eine Spannverbindung nachgiebig
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annähernd linienförmige Klemmflächenflächengrössein an sich bekannter Weise so auf die Werkstoffeigenschaften der Profile (1, 2) und die Grö- sse der auf sie ausgeübten Spannkraft abgestimmt ist, dass beim Anziehen der Spannverbindung (10,11 bzw.
15) die zulässige Flächenpressung auf den linienförmigen Klemmflächen (8) mit Sicherheit überschritten wird.