Die Erfindung betrifft eine Verbindungskonstruktion für Bauteile gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solche Verbindungskonstruktionen sind bekannt und werden bei festen Bauteilen verwendet, die infolge ungleichmässiger Erwärmung oder Abkühlung eine unterschiedliche Dehnung oder Schrumpfung erfahren, so zum Beispiel als Übergangskonstruktion für Fahrbahnen bei Brücken. Die Strassendecke ist bei einem solchen Übergang unterbrochen, sodass die temperaturbedingte Dehnung und Schrumpfung der Brückenfahrbahn und der festen Fahrbahn aufgefangen werden kann. Dazu ist eine Metallkonstruktion vorgesehen, welche zum Beispiel mit Spiel ineinandergreifende Metallprofile aufweist.
Die bekannten Verbindungskonstruktionen haben unter anderem den Nachteil, dass sie unerwünschtes Spiel aufweisen und exponierte Metallteile umfassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemässe Verbindungskonstruktion zu schaffen, welche einerseits eine spielfreie Verbindung ohne exponierte Metallteile ermöglicht, und andererseits zuverlässig an den Bauteilen befestigt werden kann.
Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 erreicht. Die elastische Verbindungsschicht ergibt eine spielfreie, kontinu ierliche Verbindung, wobei die flexiblen Bewehrungsmittel die auf die Verbindungsschicht wirkenden Verformungskräfte aufnehmen und verteilen und somit gewährleisten, dass die Verbindungsschicht nicht abreisst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Nachfolgend wird eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine seitliche, schematische Schnittansicht einer Verbindungskonstruktion gemäss der Erfindung.
In der Fig. 1 ist eine seitliche, schematische Schnittansicht einer Verbindungskonstruktion gemäss der Erfindung, nämlich eines Fahrbahnübergangs, wiedergegeben. Die Bauteile sind hier also Fahrbahnabschnitte mit jeweils einer Trag- oder Unterkonstruktion 1 aus Beton und einer Oberschicht, bestehend aus einer Isolationsschicht 2, einem Ausgleichsbelag 3 und einem Deckbelag 4. Die Unterkonstruktionen 1 sind in einem Abstand zueinander angeordnet und in einem verbindungsseitigen Randbereich jeweils frei von der Oberschicht. Eine Verbindungsschicht 5 ist überlappend auf den Unterkonstruktionen 1 und zwischen den Oberschichten 2, 3, 4 vorgesehen. Die Oberfläche dieser Verbindungsschicht 5 bildet, zusammen mit den Oberflächen der Deckbeläge 4, eine im Wesentlichen kontinuierliche Fläche. Die Verbindungsschicht 5 ist elastisch ausgeführt, wie im Folgenden näher erläutert wird.
Die Verbindungsschicht 5 ist mit Mitteln zum Aufnehmen und Verteilen der auftretenden Verformungskräfte versehen. Diese Mittel sind flexibel ausgeführt und fest mit den beiden Bauteilen verbunden. Bei der durch die Dehnung oder die Schrumpfung verursachte relative Bewegung der Bauteile wer den die Mittel verformt, wobei sie durch die auftretende Mantelreibung das Material der Verbindungsschicht 5 mitnehmen und somit die Verbindungsschicht 5 gleichmässig mitverformen. Auf diese Weise verteilen die Mittel die Verformungskräfte (Dehnungs- oder Schrumpfungskräfte) gleichmässig über die Verbindungsschicht 5 und gewährleisten so, dass diese nicht von den Bauteilen 1-4 abreisst. Die Mittel haben also eine Bewehrungsfunktion und werden daher Bewehrungsmittel genannt.
Die flexiblen Bewehrungsmittel umfassen im gezeigten Beispiel mindestens eine Spiralfeder 7, die in der Verbindungsschicht 5 eingegossen ist und deren Enden mittels Lager 6 an den jeweiligen Bauteilen befestigt sind. Die Federn 7 sind in Dehnungs- bzw. Schrumpfrichtung verformbar. Die Hauptverformungsrichtung entspricht der Fahrbahnrichtung. Vorzugsweise ist eine Reihe von parallel nebeneinander angeordneten Federn 7 mit jeweiligen Lagern 6 vorgesehen. Die Federn 7 sind vorgespannte Zugfedern.
In einer weiteren, nicht gezeigten Ausführungsform umfassen die flexiblen Bewehrungsmittel eine dehnbare Drahtmatte, welche bei nachlassender Belastung dazu neigt, wieder ihre ursprüngliche Form anzunehmen. Auch ein perforiertes, federndes Blech oder ein Wellblech mit einem Lochraster wäre als Bewehrungsmittel verwendbar. Die gezeigte Ausführungsform mit den Spiralfedern 7 hat jedoch den Vorteil, dass die Reibung zwischen den eingegossenen Federn und dem umgebenden Material der Verbindungsschicht 5 bei einer Relativbewegung der Bauteile hoch genug ist, um eine wirksame Verteilung der auf die Verbindungsschicht 5 wirkenden Verformungskräfte und somit eine gleichmässige Verformung der Verbindungsschicht 5 zu gewährleisten. Zudem sind die Federn 7 relativ einfach zu montieren.
Unter der Verbindungsschicht 5 ist eine die Unterkonstruktionen 1 teilweise überlappende Grundplatte 8 aus Metall vorgesehen, welche fest mit einer der beiden Unterkonstruktionen (in der Fig. 1: rechts) und gleitend mit der anderen Unterkonstruktion (in der Fig. 1: links) verbunden ist. Diese Grundplatte 8 ist auf der einen Seite (rechts) mittels einer Gummi-Trennungsmatte 9 und auf der anderen Seite (links) mittels eines Gleitlagers 10 aus Kunststoff auf einem jeweiligen Auflager-Winkel 11 der Tragkonstruktionen 1 gelagert. Weiterhin ist die Grundplatte 8 mit einer Anschlagplatte 12 versehen. Diese dient dazu, das unerwünschte Auftreten von grossen Scherkräften auf Befestigungsmittel 13 (beispielsweise Schrauben) bei einer Relativbewegung der Fahrbahnen zu verhindern.
Die Schrauben 13 dienen zur Befestigung der Grundplatte 8. Auf der einen Seite (rechts) ist die Grundplatte 8 mittels der Schrauben 13 auf der Unterkonstruktion 1 fixiert. Auf der anderen Seite (links) ist die Grundplatte 8 mit einem in Verformungsrichtung länglichen Loch 14 für die Schraube 13 versehen. Die Schraube 13 ist dort auch fest mit der Unterkonstruktion 1 verbunden. Die Grundplatte 8 kann sich mithilfe des Gleitlagers 10 und des länglichen Lochs 14 in Verformungsrichtung gegenüber der Tragkonstruktion 1 bewegen.
Zwischen der Verbindungsschicht 5 und der Grundplatte 8 ist eine fest mit derjenigen Unterkonstruktion 1, mit welcher die Grundplatte 8 gleitend verbunden ist, verbundene Deckplatte 15 aus Metall vorgesehen, welche die Grundplatte 8 mindestens teilweise (etwa bis im mittleren Bereich der Verbindungsschicht 5) überlappt. Vorzugsweise ist zwischen dieser Deckplatte 15 und der Grundplatte 8 eine nicht dargestellte Gummi-Trennungsmatte vorgesehen, welche einerseits die Reibung zwischen den Metallplatten bei gegensei tiger Bewegung vermindert, und andererseits dabei auftretende, störende Geräusche verhindert.
Weiterhin sind die Grundplatte 8 und die Deckplatte 15 im mittleren Bereich der Verbindungsschicht 5 (im verbindungsseitigen Randbereich der Deckplatte 15) mindestens teilweise mit einer Schicht 16 zur Trennung von der Verbindungsschicht 5 versehen, welche Schicht 16 in Bezug auf die Verbindungsschicht 5 eine geringe Haftfähigkeit aufweist. Diese Trennungsschicht 16 ist beispielsweise eine Gummifolie.
Die elastische Verbindungsschicht 5 ist ein dehn- und schrumpffähiges polymerisiertes Bitumen. Bei der Einbauphase der Verbindungskonstruktion werden die Grundplatte 8 und die weiteren beschriebenen Teile angeordnet. Die Federn 7 werden vorgespannt und montiert, wonach die erhitzte Vergussmasse eingegossen wird. Die Federn 7 sind aus Stahl und daher hitzebeständig. Die fertige, spielfreie Verbindungskonstruktion ergibt eine ununterbrochene Fahrbahn ohne exponierte Metallteile. Dies hat den bedeutenden Vorteil, dass der Fahrbahnübergang nicht nur wasserdicht, sondern auch beim Überfahren durch den Strassenverkehr sehr geräuscharm ist. Die Abnutzung der Fahrbahnoberfläche ist bei der Verbindungskonstruktion nämlich derart gleichmässig, dass die durch die Reifen der Verkehrsteilnehmer verursachten vertikalen Schläge stark reduziert werden.
Somit ist die vertikale Beanspruchung der statischen Teile der Verbindungskonstruktion sehr gering, was eine entsprechend lange Lebensdauer mit sich bringt.
Die sichere Befestigung der elastischen Verbindungsschicht 5 an den Bauteilen ist durch die Bewehrungsmittel gewährleistet. Die Haftung des polymerisierten Bitumens an den Bauteilen 1-4 würde an sich nicht ausreichen, da die bei der Dehnung und Schrumpfung auftretenden Kräfte sehr gross sind. Diese Kräfte würden die Verbindungsschicht 5 entweder auseinanderreissen oder von den Bauteilen 1-4 abreissen. Die Mittel 7 zum Aufnehmen und Verteilen der auf die Verbindungsschicht 5 wirkenden Verformungskräfte sorgen aber dafür, dass sich bei der durch die Dehnung oder Schrumpfung verursachte relative Bewegung der Bauteile die Verbindungsschicht 5 gleichmässig verformt.
Wenn zumindest eine der Fahrbahnen durch Abkühlung einschrumpft, wird der Abstand zwischen den jeweiligen Bauteilen grösser. Die vorgespannten Zugfedern 7 werden weiter ausgezogen, wobei sie das polymerisierte Bitumen der Verbindungsschicht 5 gleichmässig dehnen.
Wenn sich die Fahrbahnen durch Erwärmung dehnen, wird der Abstand zwischen den jeweiligen Unterkonstruktionen 1 kleiner. Jede Feder 7 zieht sich zusammen, wobei sie die Verbindungsschicht 5 wieder gleichmässig schrumpfen lassen. Die Vorspannung der Federn 7 ist derart, dass sie immer eine Zugkraft ausüben.
The invention relates to a connecting structure for components according to the preamble of claim 1.
Connection structures of this type are known and are used in the case of solid components which undergo different expansion or contraction as a result of uneven heating or cooling, for example as a transition construction for carriageways at bridges. The road surface is interrupted at such a transition, so that the temperature-related expansion and contraction of the bridge roadway and the solid roadway can be absorbed. For this purpose, a metal construction is provided, which has metal profiles that interlock with play, for example.
The known connecting constructions have the disadvantage, among other things, that they have undesirable play and comprise exposed metal parts.
The invention is based on the object of providing a generic connection construction which on the one hand enables a play-free connection without exposed metal parts and on the other hand can be reliably attached to the components.
According to the invention, this is achieved by the features of the characterizing part of patent claim 1. The elastic connection layer results in a play-free, continuous connection, the flexible reinforcement means absorbing and distributing the deformation forces acting on the connection layer and thus ensuring that the connection layer does not tear off.
Further advantageous embodiments emerge from the subclaims.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 is a side, schematic sectional view of a connection structure according to the invention.
1 shows a lateral, schematic sectional view of a connection construction according to the invention, namely a roadway crossing. The components here are thus roadway sections, each with a supporting or substructure 1 made of concrete and an upper layer consisting of an insulation layer 2, a leveling covering 3 and a top covering 4. The substructures 1 are arranged at a distance from one another and are each free in a connection-side edge area from the upper class. A connecting layer 5 is provided overlapping on the substructures 1 and between the upper layers 2, 3, 4. The surface of this connecting layer 5, together with the surfaces of the coverings 4, forms an essentially continuous surface. The connecting layer 5 is elastic, as will be explained in more detail below.
The connection layer 5 is provided with means for absorbing and distributing the deformation forces that occur. These funds are flexible and firmly connected to the two components. In the case of the relative movement of the components caused by the expansion or shrinkage, who deforms the means, taking the material of the connecting layer 5 with them and thus deforming the connecting layer 5 evenly. In this way, the means distribute the deformation forces (expansion or shrinkage forces) evenly over the connection layer 5 and thus ensure that it does not tear away from the components 1-4. The means therefore have a reinforcement function and are therefore called reinforcement means.
In the example shown, the flexible reinforcement means comprise at least one spiral spring 7, which is cast in the connecting layer 5 and the ends of which are fastened to the respective components by means of bearings 6. The springs 7 are deformable in the direction of expansion or shrinkage. The main direction of deformation corresponds to the direction of the road. A row of springs 7 arranged parallel to one another with respective bearings 6 is preferably provided. The springs 7 are prestressed tension springs.
In a further embodiment, not shown, the flexible reinforcement means comprise an expandable wire mat, which tends to return to its original shape when the load decreases. A perforated, resilient sheet or corrugated sheet with a perforated grid could also be used as reinforcement. The embodiment shown with the spiral springs 7, however, has the advantage that the friction between the cast springs and the surrounding material of the connecting layer 5 is high enough with a relative movement of the components in order to effectively distribute the deformation forces acting on the connecting layer 5 and thus to ensure a uniform distribution To ensure deformation of the connection layer 5. In addition, the springs 7 are relatively easy to assemble.
Under the connecting layer 5 is a base plate 8 partially overlapping the substructures 1, which is firmly connected to one of the two substructures (in FIG. 1: right) and slidably to the other substructure (in FIG. 1: left) . This base plate 8 is mounted on one side (right) by means of a rubber separating mat 9 and on the other side (left) by means of a plastic slide bearing 10 on a respective support bracket 11 of the supporting structures 1. Furthermore, the base plate 8 is provided with a stop plate 12. This serves to prevent the undesired occurrence of large shear forces on fastening means 13 (for example screws) during a relative movement of the carriageways.
The screws 13 are used to fasten the base plate 8. On one side (right), the base plate 8 is fixed on the substructure 1 by means of the screws 13. On the other side (left), the base plate 8 is provided with an elongated hole 14 for the screw 13 in the direction of deformation. The screw 13 is also firmly connected to the substructure 1 there. The base plate 8 can move with the aid of the slide bearing 10 and the elongated hole 14 in the direction of deformation relative to the supporting structure 1.
Provided between the connecting layer 5 and the base plate 8 is a metal cover plate 15 which is fixedly connected to the substructure 1 to which the base plate 8 is slidably connected and which overlaps the base plate 8 at least partially (approximately to the middle region of the connection layer 5). Preferably, a rubber separation mat, not shown, is provided between this cover plate 15 and the base plate 8, which on the one hand reduces the friction between the metal plates in the case of mutual movement, and on the other hand prevents the occurrence of disturbing noises.
Furthermore, the base plate 8 and the cover plate 15 in the central region of the connection layer 5 (in the connection-side edge region of the cover plate 15) are at least partially provided with a layer 16 for separation from the connection layer 5, which layer 16 has a low adhesion with respect to the connection layer 5 . This separation layer 16 is, for example, a rubber film.
The elastic connecting layer 5 is a stretchable and shrinkable polymerized bitumen. During the installation phase of the connection structure, the base plate 8 and the other parts described are arranged. The springs 7 are preloaded and assembled, after which the heated casting compound is poured in. The springs 7 are made of steel and are therefore heat-resistant. The finished, backlash-free connection construction results in an uninterrupted roadway without exposed metal parts. This has the significant advantage that the road crossing is not only watertight, but also very quiet when driven over by road traffic. The wear on the road surface in the connection construction is so uniform that the vertical impacts caused by the tires of the road users are greatly reduced.
The vertical stress on the static parts of the connection structure is therefore very low, which means a correspondingly long service life.
The reinforcement means ensures that the elastic connecting layer 5 is securely attached to the components. The adhesion of the polymerized bitumen to the components 1-4 would in itself not be sufficient, since the forces occurring during the expansion and shrinkage are very large. These forces would either tear the connection layer 5 apart or tear it off the components 1-4. The means 7 for absorbing and distributing the deformation forces acting on the connection layer 5 ensure, however, that the connection layer 5 deforms uniformly during the relative movement of the components caused by the expansion or shrinkage.
If at least one of the lanes shrinks due to cooling, the distance between the respective components increases. The prestressed tension springs 7 are pulled out further, evenly stretching the polymerized bitumen of the connecting layer 5.
If the roadways expand due to heating, the distance between the respective substructures 1 becomes smaller. Each spring 7 contracts, whereby the connection layer 5 shrink again evenly. The bias of the springs 7 is such that they always exert a pulling force.