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Die Erfindung bezieht sich auf ein rohrförmiges Bauelement zur Bildung von Kanälen, Tunnels, Schächten od. dgl. Da derartige Bauelemente in der Regel unter der Erde verlegt werden, sind sie im besonderen entsprechend den Bodenverhältnissen belastet. Es ist durchaus möglich, dass in einem kurzen Abschnitt eines Geländes sehr unterschiedliche Bodenverhältnisse herrschen, so dass sich unterschiedliche Setzungen der verlegten Bauelemente ergeben können.
Es ist wohl bekannt, zwischen aneinanderstossende Bauelemente entsprechende Dichtungselemente einzubauen, doch sind diese nur so lange wirksam, als die benachbarten Bauelemente im gleichen Masse sich innerhalb des Erdreiches absetzen. Sobald aber benachbarte Bauelemente verschiedenen Setzungen unterworfen sind, und somit einen von der Geraden abweichenden Winkel miteinander einschliessen, ergeben sich zwangsweise Öffnungen zwischen den Bauelementen.
Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, eine besonders dichte Verbindung von rohrförmigen Bauelementen von verschiedensten Profilarten, wie kreisrund, beliebig vieleckig, elipsenförmig usw. zu schaffen, welche auch bei entsprechender Bewegung benachbarter Bauelemente voll wirksam bleibt.
Erfindungsgemäss wird hiezu vorgeschlagen, dass die stirnseitigen Kontaktflächen der Bauelemente zumindest abschnittweise einem Oberflächenabschnitt eines Drehzylinders, einer Kugel, eines Torus, eines Fasskörpers oder eines ähnlichen Körpers entsprechend gestaltet sind, wobei die Erzeugenden zumindest bestimmter Abschnitte der stirnseitigen Kontaktflächen der Wandung der Bauelemente einen von 900 abweichenden Winkel gegenüber der Längsmittelachse bzw. der entsprechenden Längsmittelebene des Bauelementes einschliessen.
Durch diese erfindungsgemässe Ausgestaltung wird praktisch ein Gelenk zwischen den aufeinanderfolgenden Bauelementen geschaffen, welches erlaubt, dass sich bei Bewegungen die Fugen nicht mehr öffnen, sondern lediglich ein Gleiten der Stirnseiten (Kontaktflächen) gegeneinander erfolgt, wobei gleichzeitig Querkräfte von bestimmbaren Grössen auf die anschliessenden Bauelemente übertragen werden. Die stirnseitigen Kontaktflächen können je nach Rohrprofil und den Anforderungen von Beweglichkeit sowie statischer Festigkeit verschiedene Formgebungen besitzen.
Weitere erfindungsgemässe Merkmale und besondere Vorteile werden in der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen näher erläutert, doch soll die Erfindung nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt sein. Es zeigen : Fig. 1 eine Seitenansicht zweier aneinanderstossender Bauelemente ;
Fig. 2 eine Draufsicht auf diese Verbindung und Fig. 3 eine Schrägsicht, wobei die beiden Bauelemente mit Abstand voneinander dargestellt sind ; die Fig. 4 bis 6 ebenfalls eine Seitenansicht, eine Draufsicht und eine Schrägsicht eines andern gestalteten Bauelementes, die Fig. 7 bis 9 ein weiteres Bauelement, bei welchen die stirnseitigen Kontaktflächen wieder anders ausgeführt sind, wobei die Fig. 7 und 8 eine Seitenansicht und eine Draufsicht darstellen und Fig. 9 eine Ansicht des Verbindungsstosses zwischen diesen beiden Bauelementen, wobei der Blickwinkel um 450 versetzt ist ; die Fig. 10 bis 19 verschiedene Ausgestaltungen der stirnseitigen Kontaktflächen der Bauelemente mit eingesetzten Dichtungen.
In den Fig. 1 bis 3 sind zwei rohrförmige Bauelemente--l--gezeigt, welche untereinander zur Bildung beispielsweise eines Kanals, Tunnels, Schachtes od. dgl. verbunden sind. Die stirnseitigen Kontaktflächen--2-- der Bauelemente--l--sind dabei einem Oberflächenabschnitt eines Drehzylinders entsprechend gestaltet. Bei diesem Bauelement welches einen annähernd quadratischen Querschnitt aufweist, sind daher die Erzeugenden der seitlichen Kontaktflächen rechtwinkelig zu einer vertikal verlaufenden Längsmittelebene gerichtet. Die oberen und unteren Abschnitte der stirnseitigen Kontaktflächen sind durch den Verschnitt mit einem Zylinder so angeordnet, dass ihre Erzeugenden einen von 900 abweichenden Winkel gegenüber einer horizontalen Längsmittelebene des Bauelementes einschliessen.
Wie nun im besonderen der Fig. 1 entnommen werden kann, eignet sich eine derartige Ausführung dann, wenn beim Verlegen der Bauelemente Setzungen des Erdreiches in vertikaler Richtung zu befürchten sind. Es ist hier beispielsweise strichliert ein Fall dargestellt, bei welchem die beiden Bauelemente--l--abweichend von einer Geraden einen Winkel miteinander einschliessen. In einem solchen Falle gleiten lediglich die stirnseitigen Kontaktflächen aneinander, wobei jedoch die Dichtwirkung voll erhalten bleibt, da es zu keiner abklaffenden Öffnung kommen kann.
Bei dieser Ausgestaltung ist berücksichtigt worden, dass lediglich eine Verschiebung der Bauelemente in vertikaler Richtung möglich ist. Sollte jedoch in einem bestimmten Gelände ein seitliches Ausweichen der Verbindung zwischen den Bauelementen erforderlich sein, so wäre es durchaus denkbar, die stirnseitigen Kontaktflächen gemäss einem Oberflächenabschnitt eines in der Achsrichtung quer dazu liegenden Drehzylinders auszuführen. In einem solchen Falle sind aber dann die Bewegungen in vertikaler Richtung zwischen zwei Bauelementen ausgeschlossen.
Durch die besondere Form der stirnseitigen Kontaktflächen wird nicht nur eine grosse Bewegungsmöglichkeit zwischen den Bauelementen geschaffen, sondern auch die durch die Setzungen im Erdreich sich bildenden Querkräfte können einfach auf die anschliessenden Bauelemente übertragen werden. Eine Beschädigung durch ein Abscheren od. dgl. ist daher praktisch ausgeschlossen.
Bei der Schrägsicht gemäss Fig. 3 ist noch zu entnehmen, dass auf der einen Seite entsprechende
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Bewehrungsstäbe-3-vorstehen, welche in entsprechende Öffnungen --4-- an der gegenüberliegenden Stirnseite eines Bauelementes eingeführt werden können. Ferner sind an diesem einen Ende des Bauelementes Nischen--5--vorgesehen, in welchen die hineinragenden Bewehrungsstäbe--3--verspannt bzw. vorgespannt werden können, damit eine besonders wirksame Verbindung zweier benachbarter Bauelemente erzielt werden kann. Diese Nischen --5-- können nach dem Verspannen ausgegossen bzw. mit einem entsprechenden Mittel injiziert werden.
Wie schon aus den Zeichnungen entnommen werden kann, werden solche Bauelemente in der Regel aus BEton gefertigt, wobei zweckmässigerweise vorgespannte Bauelemente verwendet werden. Es ist auch denkbar, diese Bauelemente aus andern Materialien zu fertigen, welche gleiche oder ähnliche Eigenschaften aufweisen.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die stirnseitigen Kontaktflächen eines Bauelementes entsprechend einem Oberflächenabschnitt einer Kugel ausgeführt sind. Durch diese besondere Ausgestaltung ist es möglich, dass Setzungen und Verschiebungen nach allen Richtungen abgefangen werden können. Sei es nun eine Setzung in vertikaler Richtung oder ein Schrägverschieben oder ein seitliches Verschieben zweier aufeinanderfolgender Bauelemente, immer wird die Dichtheit der Verbindung aufrechterhalten, da die gegenseitiger Kontaktflächen sich lediglich aneinander verschieben. Auch bei einer solchen Ausgestaltung können ohne Schwierigkeiten Querkräfte auf benachbarte Elemente übertragen werden, da die Elemente sozusagen teilweise ineinander eingreifen.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 sind die stirnseitigen Kontaktflächen --2-- des Bauelementes --1--, welches im vorliegenden Falle kreisförmigen Querschnitt aufweist, entsprechend einer Verschnittlinie gestaltet, welche beim Durchdringen zweier sich kreuzender Drehzylinder entsteht. Auch bei einer solchen Ausgestaltung ist es möglich, dass Verschiebungen nach allen Seiten aufgenommen werden können.
Ausserdem wird durch diese Gestaltung wieder eine besonders günstige Möglichkeit zur übertragung von
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B.Bauelementes--l--aus zum entsprechenden Rand des Bauelementes--l--geführt ist. Wenn diese Forderung erfüllt wird, so ist es durchaus denkbar, auch unregelmässige Oberflächenformen für die stirnseitigen Kontaktflächen vorzusehen. Wenn nämlich die Erzeugenden--6--stets senkrecht zu der Geraden--S-- verlaufen, ist immer eine Bewegungsmöglichkeit der Verbindung zweier Bauelemente--l--nach allen Richtungen gewährleistet. Die hier angeführte Form, welche aus einer Verschnittlinie zweier um 900 versetzt einander durchdringender Drehzylinder resultiert, soll also lediglich eine zweckmässige und relativ einfach herzustellende Ausgestaltung aufzeigen.
Es ist dabei notwendig, dass die Durchdringung der Zylinder maximal bis zum halben Drehzylinderdurchmesser erfolgt. Die Durchdringungszylinder sollten daher immer einen grösseren Durchmesser aufweisen als die Bauelemente
Der Radius des Schnittzylinders, der Kugel usw. ist in Abhängigkeit von der lichten Höhe und/oder Breite bzw. vom Durchmesser und/oder von der Länge des Bauelementes bemessen. Je nach dem Gelände, in welchem solche Bauelemente verlegt werden sollen, können diese Masse als rechnerische oder Erfahrungswerte ermittelt werden. Bei ersten Versuchen hat sich herausgestellt, dass der günstigste Radius des Schnittzylinders bzw. der Schnittkugel entsprechend der Summe der lichten Höhe (Durchmesser) und der einfachen Wandstärke des Bauelementes entsprechend bemessen ist.
Falls der Radius des Schnittzylinders bzw. der Kugel auf die Länge des Bauelementes bezogen wird, so erscheint es am günstigsten, den Radius in der Grösse eines Viertels bis eines Sechstels der Länge des Bauelementes zu wählen. Die zweckmässigsten Gestaltungen der stirnseitigen Kontaktflächen sind folgende : a) Gleich einem Oberflächenabschnitt eines Drehzylinders. b) Gleich einem Oberflächenabschnitt einer Kugel (Kalottenform). c) Gleich einem Oberflächenabschnitt eines Torus (rotierender Kreis um eine Achse mit gleichbleibendem Abstand). d) Gleich einem Oberflächenabschnitt eines Fasskörpers (parabolische oder kreisbogenförmige
Krümmung). e) Gleich dem Verlauf der Verschnittlinie, welche beim Durchdringen zweier sich kreuzender
Drehzylinder entsteht. Die Durchdringungstiefe darf hier maximal bis zur halben Drehzylindertiefe erfolgen.
Die Neigung der Fugenfläche bezogen auf die Rohrlängsachse (Symmetrieachse) hat so zu erfolgen, dass die Fugenflächen umgehend stets senkrecht auf der Geraden, bezogen auf den
Drehpunkt (stationärer Drehpunkt direkt auf einer der beiden Drehachsen) geformt werden.
Durch diese Arten von Fugenausbildung wird es möglich, die einzelnen Bauelemente (Betonfertigteile) sehr beweglich zu halten und gleichzeitig erhält die Fuge eine sehr grosse Stabilität in bezug auf gegenseitige Verschiebungen im Fugenbereich, verursacht durch seitlich angreifende Querkräfte. Im eingebauten Zustand können die einzelnen Bauelemente in Längsrichtung nicht ausweichen und stützen sich, bedingt durch die spezielle Form, gegeneinander ab.
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Handelt es sich bei den Bauelementen um Betonfertigteile, welche im Fugenbereich gegeneinander verspannt werden, so ist der Spannstahl direkt im Fugenbereich in dauerplastischem Material gelagert, damit das Gegeneinandergleiten der stirnseitigen Kontaktflächen ausreichend gewährleistet ist. Durch diese zusätzliche Verspannung erhält die Verbindung eine zusätzliche Steifheit gegen ungleich angreifende Querkräfte, ohne dass dadurch der erforderliche Bewegungsgrad vermindert wird.
Bei Bewegungen der einzelnen Bauelemente weitet sich die Fuge zwischen den stirnseitigen Kontaktflächen lediglich um jenes Mass, welches sich durch die Abweichung von dem ursprünglich eingebauten Zustand gemessen, in der Längsachse ergibt.
Die stirnseitigen Kontaktflächen der Wandungen sind mit Falzen und/oder Nuten versehen, damit hier entsprechende Dichtungsmassen oder Dichtungselemente eingebracht werden können. Beispiele für die Ausgestaltung der stirnseitigen Kontaktflächen sind den Fig. 10 bis 19 zu entnehmen. Es ist dabei besonders hervorzuheben, dass es einen bestimmten Bereich innerhalb der Fuge zwischen den stirnseitigen Kontaktflächen gibt, welcher als Druckzone zu bezeichnen ist, wobei in diesem Bereich praktisch die Bauelemente direkt aneinander anliegen und somit eine besonders grosse Kraft übertragen werden kann. Die Druckzonen sind möglichst symmetrisch auf der stirnseitigen Wandfläche anzuordnen. Durch das zusätzliche Aufbringen eines Gleitanstriches bzw. Belages auf die Druckfläche kann die Gleitfähigkeit noch erhöht werden.
Neben diesen vorstehenden Falzen sind die Dichtungsmassen bzw. die Dichtungselemente eingesetzt, welche eine Bewegung quer zur Längserstreckung der Bauelemente ohne weiteres mitmachen. Es ist dabei zweckmässig, wenn an den stirnseitigen Kontaktflächen jeweils gleich angeordnete Nuten bzw. Falze vorgesehen sind, so dass gerade in bestimmten Bereichen eine grössere Menge Dichtungsmasse vorhanden ist. Es können dabei plastische und/oder elastische Dichtungsmassen vorgesehen werden oder aber zweckmässigerweise Rolldichtungen, welche vor dem Zusammenfügen der Bauelemente in entsprechende Nuten eingelegt bzw. aufgeklebt werden. Diese Rolldichtungen ermöglichen in einfacher Weise eine besondere Abdichtung auch dann, wenn sich die Bauelemente gegeneinander zu deren Längserstreckung etwas bewegen.
Durch diese Art von Fugenverbindung wird eine sehr hohe Druckfestigkeit im Fugenbereich sowie eine gleichzeitige Zentrierung beim Zusammenpressen erreicht (ohne dass der Bewegungsgrad eingeschränkt wird), was ganz besonders im Vorpressverfahren von Rohren grosse Vorteile und Erleichterungen im Vergleich mit den bisherigen Fugenausbildungen bringt.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die stirnseitigen Kontaktflächen auch entsprechend dem Oberflächenabschnitt eines andern Körpers, beispielsweise eines Kegels oder eines andern Körpers mit bogenförmiger Oberfläche zu gestalten. Es ist dabei zweckmässig, wenn immer darauf geachtet wird, dass es möglichst zu keiner ebenen Begrenzungsfläche zwischen den Bauelementen kommt, da dann die Querkräfte weit schlechter übertragen werden können, so dass es dann, da ja nur mehr praktisch die Wandstärke den Querkräften entgegenwirkt, zu Beschädigungen an den Bauelementen kommen kann. Wesentlich und wichtig ist es lediglich, dass die stirnseitigen Kontaktflächen der Bauelemente so ausgeführt sind, dass sie sich bei gegenseitigen Bewegungen nicht mehr voneinander entfernen, so dass also keinesfalls mehr Fugenöffnungen auftreten können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Rohrförmiges Bauelement zur Bildung von Kanälen, Tunnels, Schächten od.dgl., d a d u r c h g e - kennzeichnet, dass die stirnseitigen Kontaktflächen (2) der Bauelemente (1) zumindest abschnittsweise einem Oberflächenabschnitt eines Drehzylinders, einer Kugel, eines Torus, eines Fasskörpers oder eines ähnlichen Körpers entsprechend gestaltet sind, wobei die Erzeugenden zumindest bestimmter Abschnitte der stirnseitigen
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