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Stahlbetonschwelle
Die Erfindung bezieht sich auf Stahlbetonschwellen für den Eisenbahn-Oberbau.
Bekanntlich hat jede Schwelle ausser den statischen und dynamischen Tragaufgaben auch die ent- scheidenden Funktionen zuverlässiger und dauerhafter Verarbeitung von Kippmomente, Seiten- und Massenkräften zn gewährleisten, verursacht durch Spurhaltungskräfte an den Schienenköpfen, Wärmespannun- gen der Fahrschienen, sowie durch vertikale Massenkräfte der Schwellen unter den rasch wechselnden Achslasten.
Es wurde bereits eine Stahlbetonschwelle vorgeschlagen, die sich hinsichtlich der Stahlbewehrung als grundsätzlich richtig erwies, die jedoch Spannelemente für die Unterlageplatten verwendet, deren Prinzip : Nutzung von Scherkräften eines Stahlgewindes in Holzdübeln für Grenzkräfte unter Führungsschienen geringer Krümmungshalbmesser und in Gleisen für Höchstgeschwindigkeiten nicht mehr genügt, die schon genannten Kräfte und Kräftewirkungen, die teils gemeinsam, teils zeitlich getrennt auf die geometrische Regellage des Gleises störend einwirken, ohne Minderung der gebotenen Sicherheiten beherrschen zu können.
Um diesen vielteiligen Kräften und Kräftereaktionen, sowie dem technologischen Verhalten von Beton zu genügen, muss der Betonkörper von allen irgendwie möglichen Zugspannungen entlastet sein.
Dieser Grundsatzforderung widersprechen sowohl eingegossene Dübel, in die mit radialer Vorspannung Stahl-Holzschrauben eingedreht sind, als auch überforderte Zugspannungen der Stahlbewehrung bei gemeinsamem Einwirken hoher Biegekräfte und Massenkräfte, von der die letztgenannten Kräfte an die Spannelemente der Unterlageplatte abgeleitet werden müssen.
Eine weitere Aufgabe für eine hochbeanspruchbare Stahlbetonschwelle ist das Erhalten der geometrischen Regellage des Gleises. Diese wird dann gewährleistet, wenn die Aufstandsflächen der Schwelle, wie schon bekannt, so ausgebildet sind, dass der gestopte Schotter durch Eingrenzungsleisten gegen seitliches Ausweichen abgesichert ist und wenn keilförmige Aufstandsflächen die Radlasten, dieser Keilform gemäss, weiträumig an die Bettung und an den Unterbau ableiten können.
Durch die erste Massnahme wird grösstmöglicher Verschiebewiderstand quer zur Gleisachse erreicht, durch die dachförmige Aufstandsfläche hoher Widerstand in Richtung der Gleisachse und damit Schutz gegen das Schienenwandern.
Es gibt eine Reihe von Patentschriften, die diese Probleme zu lösen versuchen (Hohlräume im Betonkörper zwecks Zusammenhalt des gestopften Schotters und Verbesserung der Verschiebewiderstände, Stahl- bewehrung, Druckplatten im Betonkörper eingegossen, Holzdübel für die Aufnahme von Schienennägeln u. v. a.).
Diesen Erfindungen fehlen jedoch die Erkenntnisse über die schädlichen Wirkungen von eingegossenen, unter Sprengwirkung stehenden Holzdübeln, die Notwendigkeit vorgespannter richtig eingesetzter Stahlbewehrungen und kräftespielbedingte Trennung der Stahlarmierung von den Schienenspannelementen sowie Beherrschung der Massenkräfte durch entsprechende Wahl der Spannmittel.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Stahlbetonschwelle der vorerwähnten Art konstruktiv so auszubilden, dass sie für Beanspruchungen durch extreme Wärmespannungen der Fahrschiene und für Grenzgeschwindigkeiten geeignet ist. Stahlarmierung und Spannelemente müssen dazu konstruktiv so be-
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schaffen und räumlich so einander. zugeordnet sein, dass auf den unelastischen Betonkörper weitgehend nur Druckkräfte einwirken. Die Spannkräfte zwischen Unterlageplatten und Betonkörper müssen auch bedeutend grösser sein wie die, welche Stahl-Hohlschrauben zu bieten vermögen, um die vielteiligen Kräfte
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wieder entlasteten Schwelleni zulässige Spannungsminderungen ertragen zu können.
Um die beschriebenen Forderungen zu erreichen, ist eine Stahlbetonschwelle mit keilförmigen Auf- standsflächen und daran anschliessend je Schiene zwei quer zur Schwellenlängsachse verlaufenden Ein- grenzungsleisten für den gestopften Schotter sowie einer vorspannbaren Stahlbewehrung erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass mit einer im wesentlichen inder halben Höhe des Betonkörpers der Schwelle angeordneten an sich bekannten Druckplatte, den oberen Teil des Betonkörpers lotrecht durchsetzende
Stahlwalzen und im unteren Teil des Betonkörpers angeordnete Bügel verbunden, vorzugsweise verschweisst sind, wobei sich zwischen den Walzen eine auf der Schwellenoberfläche aufliegende Unterlageplatte für die Schiene erstreckt, die mittels in die Walzen eingeschraubten Kopfschrauben mit der Druckplatte ver- spannt ist.
Durch diese erfindungsgemässe Bewehrung einer Stahlbetonschwelle wird im Verein mit der keilför- migen Aufstandsfläche und den Eingrenzungsleisten höchste Standfestigkeit gegen alle auf den Oberbau- verband einwirkenden Kräfte erzielt.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Bügel in ihrer Höhe und
Breite über einen Grossteil des Schwellenprofils von der Druckplatte abwärts, weisen vorzugsweise ellip- tische Ringform auf und sind an der Oberseite der Druckplatte angeschweisst.
Gemäss einer noch andern Ausführungsform der Erfindung ist die Stahlbetonschwelle dadurch gekenn- zeichnet, dass zwei haarnadelförmig gebogene Bewehrungseinlagen je in sich kreuzenden Längs-Diagonal- ebenen des Betonkörpers so in diesen eingelassen sind, dass die beiden oberen Stäbe oberhalb der Ebene der
Druckplattenund die beiden unteren Stäbe in dem von den Bügeln umgrenzten Teil des Betonkörpers verlaufen.
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sicht der ganzen Schwelle in kleinerem Massstab.
Die Schwellenaufstandsfläche ist mit paarig angeordneten Eingrenzungsleisten 1 versehen, deren je ein Paar einem Schienenstrang h zugeordnet ist. Ferner weist sie Keilflächen f auf.
Im neutralen Bereich der Biegelinie, also etwa in der halben Höhe des Betonkörpers der Schwelle, ist je Schienenstrang eine allseits abgekantete Platte d mit zwei eingeschweissten Stahlwalzen m mit Muttergewinde in den Betonkörper s eingegossen. Mittels Kopfschrauben k wird jede Unterlageplatte u, unter der zum Schutze gegen Reibbewegungen und zum Zwecke der Erhöhung des spezifischen Traganteiles zweckmässig eine plastische Teerolie t eingelegt ist, mit der stahlbewehrten Schwelle verspannt.
Um die Betonmassenanteile unterhalb der Platte d von Wechselspannungen der Schwellkräfte, die durch die rasch aufeinanderfolgenden Radlasten bedingt sind, weitgehend frei zu halten, sind Bügel b an die Oberseite der Druckplatte d angeschweisst.
Wie ersichtlich, erstrecken sich die Bügel b in ihrer Höhe und Breite über einen Grossteil des Schwellenprofils von der Druckplatte d abwärts und weisen elliptische Ringform auf. Durch diese Form sind sie befähigt, die Massenkräfte an die Platte d und von dort aus an die Kopfschrauben k zu übertragen.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass zwei haarnadelförmig gebogene Bewehrungseinlagen je in sich kreuzenden Längs-Diagonalebenen des Betonkörpers so in diesen eingelassen sind, dass die beiden oberen Stäbe oberhalb der Ebene der Druckplatten d und die beiden unteren Stäbe in dem von den Bügeln b umgrenzten Teil des Betonkörpers verlaufen.
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