CH696936A5 - Tragkonstruktion, Lawinenverbauung und Verfahren zur Herstellung einer Tragkonstruktion. - Google Patents
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Description
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tragkonstruktion, eine Lawinenverbauung mit einer solchen Tragkonstruktion, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Tragkonstruktion sowie eine Verwendung der Tragkonstruktion gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. [0002] Tragkonstruktionen dienen vielfältigen Zwecken und werden heute oft durch Zusammensetzen grösserer vorfabrizierter Baugruppen vor Ort erstellt, da sich hierdurch der Zeit-, Personal- und Infrastrukturaufwand auf der Baustelle auf ein Minimum reduzieren lässt. Dabei ergibt sich oftmals das Problem, dass grosse und schwere Bauteile millimetergenau zueinander ausgerichtet und im ausgerichteten Zustand gehalten werden müssen, um ein Verbinden derselben zu ermöglichen. Dies ist jedoch in vielen Fällen relativ schwierig und zeitintensiv. An schwierigen Lagen wie beispielsweise an Berghängen im alpinen Bereich, an denen grosse und schwere Bauteile nur mit dem Hubschrauber bewegt werden können, ist ein genaues Ausrichten solcher Bauteile zueinander sogar praktisch unmöglich, so dass die Tragkonstruktionen (z.B. bei Lawinenverbauungen) vor Ort aus relativ vielen und kleinen Einzelteilen zusammengebaut werden müssen. [0003] Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Tragkonstruktion, eine Lawinenverbauung und ein Verfahren zur Herstellung einer Tragkonstruktion zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise vermeiden. [0004] Diese Aufgabe wird von der Tragkonstruktion, der Lawinenverbauung und dem Verfahren gemäss den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. [0005] Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Tragkonstruktion mit zwei miteinander verbundenen Tragelementen. Dabei weist das erste Tragelement einen durch Stoff- oder Formschluss (z.B. Verschweissen oder Verschrauben) fest mit diesem verbundenen Lagerbolzen und das zweite Tragelement zwei ebenfalls durch Stoff- oder Formschluss fest mit diesem verbundene Lagerkörper auf, in denen der Lagerbolzen des ersten Tragelements um seine Längsachse herum verdrehbar gegenüber dem zweiten Tragelement gelagert ist, so dass eine Übertragung von Drehmomenten zwischen den beiden Tragelementen um die Längsachse des Lagerbolzens herum nicht möglich ist. Jeder Lagerkörper umfasst einen Lagerbock und einen lösbar mit dem Lagerbock verbundenen Sicherungskörper. Dabei bilden Lagerbock und Sicherungskörper zusammen jeweils eine vollständige umfangsmässige Umschliessung um den Lagerbolzen herum, so dass dieser in einer genau definierten Position am zweiten Tragelement gehalten wird. Dies geschieht derart, dass der Lagerbock den Lagerbolzen jeweils an drei von vier Umfangsseiten umschliesst, während der Sicherungskörper jeweils den Rest der Umschliessung bildet, so dass es möglich ist, nach einem Aufheben der Verbindung zwischen den Sicherungskörpern und den Lagerböcken den Lagerbolzen in einer Richtung quer zu seiner Längserstreckung aus den von den Lagerböcken gebildeten dreiseitigen Umschliessungen herauszuführen und dadurch das erste und das zweite Tragelement voneinander zu trennen. Das Zusammenfügen erfolgt in sinngemäss umgekehrter Abfolge. Durch diese Konstruktionsweise wird es möglich, Tragkonstruktionen aus grösseren vorfabrizierten Baugruppen auch an Orten zu erstellen, an denen dies aufgrund des Fehlens der Möglichkeit einer genauen Ausrichtung der Tragelemente zueinander bisher nicht möglich war, da für die Herstellung der Verbindung zwischen den Baugruppen durch Einführen des Lagerbolzens quer zu seiner Längserstreckung in die dreiseitigen Umschliessungen der Lagerböcke und die anschliessende Installation der Sicherungskörper keine präzisen Hebemittel erforderlich sind. Der Lagerbolzen muss sich lediglich einmal für kurze Zeit an der Eintrittsposition der dreiseitigen Umschliessungen der Lagerböcke befinden und wird nach seinem Eintritt in diese Umschliessungen durch deren Begrenzungen zentriert, wodurch die Tragelemente automatisch die erforderliche Ausrichtung erhalten. [0006] Bevorzugterweise erweitern sich die von den Tragböcken gebildeten dreiseitigen Umschliessungen in Richtung zu der von ihnen nicht umschlossenen Seite hin, wobei es bevorzugt ist, wenn diese sich auf eine Breite erweitern, die mindestens dem Anderthalbfachen des Durchmessers des Lagerbolzens entspricht. Hierdurch wird das Einführen des Lagerbolzens in die dreiseitigen Umschliessungen in einer Richtung quer zu seiner Längserstreckung deutlich erleichtert. [0007] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Lagerböcke der beiden Lagerkörper von zwei voneinander beabstandeten, parallelen und bevorzugterweise identischen Rippen gebildet, welche quer zur Längsrichtung des Lagerbolzens orientiert sind. Dabei werden die dreiseitigen Umschliessungen, in denen der Lagerbolzen angeordnet ist, von zum Rippenrand hin offenen Ausschnitten in den Rippen gebildet, wobei die rippenrandseitigen Öffnungen derselben bevorzugterweise nach oben orientiert sind. Eine solche Bauweise lässt sich auf einfache und kostengünstige Weise herstellen und weist zudem den Vorteil auf, dass der Lagerbolzen zwecks Einführung in die Ausschnitte auf den Rippenrändern aufgelegt und entlang derselben geführt werden kann, bis er von selbst in die Ausschnitte eintritt und sodann durch deren Begrenzungen ausgerichtet wird. [0008] Dabei ist es bevorzugt, wenn die Ausschnitte V-förmig ausgebildet sind und einen gerundeten Grund aufweisen, welcher bevorzugterweise einen Rundungsdurchmesser aufweist, der im Wesentlichen dem Durchmesser des Lagerbolzens entspricht. Hierdurch ergibt sich eine optimale Zentrierung des Lagerbolzens in den Ausschnitten der Rippen bei gleichzeitig minimalen Flächenpressungen. [0009] In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die Lagerböcke von dem Lagerbolzen in axialer Richtung desselben vollständig durchdrungen, so dass die Enden des Lagerbolzens über die Lagerböcke überstehen. Eine solche Bauweise ermöglicht die Verwendung von an den Enden des Lagerbolzens angreifenden Sicherungskörpern, was deren Montage beim Erstellen der Tragkonstruktion deutlich erleichtert. [0010] Dabei ist es bevorzugt, wenn die Sicherungskörper den Lagerbolzen umfangsmässig vollständig umschliessen und nach einem Lösen ihrer Verbindungen mit den Lagerböcken, welche bevorzugterweise als Verschraubungen ausgebildet sind, in axialer Richtung von dem Lagerbolzen abgezogen werden können. Eine solche Konstruktion ist besonders einfach zu montieren, da die Sicherungskörper nach dem axialen Aufschieben auf die Enden des Lagerbolzens von diesem sicher in Position gehalten werden und der Monteur so beide Hände frei hat, um die Verbindung zwischen dem Sicherungskörper und dem Lagerbock herzustellen. [0011] Werden die Sicherungskörper bei solchen Ausführungsformen als gelochte Blechstreifen ausgebildet, welche von dem Lagerbolzen vollständig durchdrungen werden, so ergibt sich eine besonders kostengünstige und zuverlässige Lösung. [0012] In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Bereiche des ersten Tragelements zwischen den beiden Lagerkörpern des zweiten Tragelements angeordnet und grenzen dabei axial bezogen auf die Längsrichtung des Lagerbolzens an die Lagerkörper an, derart, dass hierdurch die Lage des ersten Tragelements gegenüber dem zweiten Tragelement in Bolzenlängsrichtung festgelegt wird. [0013] Dabei ist es bevorzugt, wenn diese Bereiche des ersten Tragelements an die Sicherungskörper der Lagerkörper angrenzen, weil hierdurch eine gewisse axiale Fehlpositionierung der beiden Tragelemente zueinander während dem Einführen des Lagerbolzens in die dreiseitigen Umschliessungen der Lagerböcke unproblematisch ist und beim anschliessenden Befestigen der Sicherungskörper an den Lagerböcken auf einfache Weise behoben werden kann. [0014] Bei bevorzugten Ausführungsformen ist das erste Tragelement ein Träger, bevorzugterweise aus einem Stahlprofilmaterial, und das zweite Tragelement eine Bodenverankerung, bevorzugterweise mit einer Bodenplatte aus Stahlblech. Bei solchen Ausführungsformen treten die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu Tage. [0015] Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Lawinenverbauung mit einer Tragkonstruktion gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung. [0016] Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Tragkonstruktion, und zwar bevorzugterweise gemäss dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung. Hierzu wird in einem ersten Schritt eine Bodenverankerung mit zwei voneinander beabstandeten, parallelen Rippen, welche jeweils einen zum Rippenrand und nach oben hin geöffneten Ausschnitt aufweisen, erstellt. Sodann wird in einem zweiten Schritt ein an einem Träger für eine Tragkonstruktion befestigter Lagerbolzen in einer Richtung quer zu seiner Längserstreckung in die Ausschnitte in den Rippen eingeführt, derart, dass der Lagerbolzen von den Begrenzungen der Ausschnitte jeweils an drei von vier Umfangsseiten umschlossen ist und von diesen in einer definierten Position positioniert wird. In einem dritten Schritt wird der Lagerbolzen gegenüber den Rippen um seine Längsachse verdrehbar in der jeweiligen definierten Position innerhalb der Ausschnitte durch Befestigen von Sicherungskörpern an den Rippen gesichert. Dabei bilden die Sicherungskörper jeweils eine Umschliessung der von den Begrenzungen der Ausschnitte nicht umschlossenen vierten Umfangsseite des Lagerbolzens, so dass jeweils eine umfangsmässig vollständige Umschliessung des Lagerbolzens resultiert, welche fest mit dem zweiten Tragelement verbunden ist. Ein solches Verfahren ermöglicht die Herstellung von Tragkonstruktionen aus grösseren vorgefertigten Bauelementen auch an Orten, an denen dies aufgrund des Fehlens präziser Hebemittel zur genauen Ausrichtung der Tragelemente zueinander bisher nicht möglich war. So wird es durch das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise möglich, vormontierte Lawinenverbauungen mit dem Hubschrauber über vorbereiteten Bodenverankerungen zu positionieren und mit diesen zu einer erfindungsgemässen Tragkonstruktion zu verbinden. [0017] In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Einführen des Lagerbolzens in die Ausschnitte der Rippen dadurch bewerkstelligt, dass dieser auf den Rippenrändern aufgelegt und so lange entlang diesen in Richtung auf die Öffnungen der Ausschnitte zu geführt wird, bis er die Öffnungen der Ausschnitte erreicht und in die Ausschnitte eintritt. Auf diese Weise ist das Einführen des Lagerbolzens in die Ausschnitte besonders einfach. [0018] Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der Tragkonstruktion gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung für bevorzugterweise alpine Bauwerke zum Tragen von Schneelasten. Bei dieser Verwendung treten die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu Tage. [0019] Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen: <tb>Fig. 1<sep>eine Seitenansicht einer ersten erfindungsgemässen Lawinenverbauung an einem Berghang; <tb>Fig. 2<sep>eine perspektivische Vorderansicht von der Talseite auf die Lawinenverbauung von Fig. 1; <tb>Fig. 3<sep>das Detail "X" aus Fig. 1; <tb>Fig. 4<sep>einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 3; <tb>Fig. 5<sep>das Detail "X" aus Fig. 1 nach dem Entfernen eines Sicherungskörpers; und <tb>Fig. 6<sep>eine Darstellung wie in Fig. 5 bei einer zweiten erfindungsgemässen Lawinenverbauung. [0020] Eine bevorzugte Ausführung der erfindungsgemässen Tragkonstruktion in Form einer erfindungsgemässen Lawinenverbauung 10 an einem Berghang aus Lockermaterial ist in den Fig. 1 bis 5 dargestellt. [0021] Wie zu erkennen ist, ist die Tragkonstruktion der Lawinenverbauung 10 von zwei Stahl-Trägern 1 aus Doppel-T-Profilmaterial und zwei Stützen 11 aus Rundholz gebildet und mit berg- und talseitigen Verankerungen am Berghang befestigt. Jeder Träger 1 ist mit der ihm zugeordneten Stütze 11 über eine Gelenkverbindung drehbar um eine quer zur Hangrichtung verlaufende Drehachse gelenkig verbunden, so dass eine Übertragung von in Hangrichtung wirkenden Biegemomenten zwischen Träger 1 und Stütze 11 nicht möglich ist. Untereinander sind die Träger 1 über sechs quer zu diesen und zur Hangrichtung verlaufende Brückenhölzer 12 aus Rundholz miteinander verbunden, welche von diesen getragen werden und einen zum Hang hin geneigten Tragrost bilden. Zur Versteifung in Richtung quer zur Hangrichtung sind zwischen den Stützen 11 und einem sich direkt oberhalb derselben befindlichen Brückenholz 12 Streben 13 aus Halbrundholz angeordnet. [0022] Die beiden talseitigen Verankerungen, auf welchen die Stützen 11 abgestellt sind zur Übertragung von im Wesentlichen vertikalen Gewichtslasten auf den Berghang, bestehen jeweils aus einer Bodenplatte 9, die im Wesentlichen waagerecht in einer Ausnehmung im Hang angeordnet und zusätzlich mit vier Erdnägeln befestigt ist. Zur Erzielung einer gewissen Beweglichkeit zwischen Bodenplatte 9 und Stütze 11 weist die Bodenplatte 9 einen nach oben vorstehenden Dorn auf, auf den ein mit dem unteren Ende der Stütze 11 verbundenes Rohrstück gesteckt wird, welches einen grösseren Innendurchmesser aufweist als der Aussendurchmesser des Dorns. [0023] Die bergseitigen Verankerungen, mit denen die bergseitigen Enden der beiden Träger 1 am Berghang befestigt sind, bestehen jeweils aus einer ersten Verankerung 2 zur Übertragung von im Wesentlichen in vertikaler Richtung wirkenden Gewichtslasten auf den Berghang und einer zweiten Verankerung 13 zur Übertragung von im Wesentlichen in horizontaler Richtung wirkenden Zugkräften auf denselben. [0024] Die erste Verankerung 2 besteht aus einer Bodenplatte 9, welche in einer Ausnehmung im Hang im Wesentlichen waagerecht angeordnet und zusätzlich mit vier Erdnägeln befestigt ist. Auf der Bodenplatte 9 sind zwei als beabstandete, parallele Rippen 5 ausgebildete Lagerböcke angeordnet, welche in Hangrichtung orientiert sind und jeweils einen nach oben hin geöffneten V-förmigen Ausschnitt 7 mit gerundetem Grund 8 aufweisen, in dem ein mit dem Ende des jeweiligen Trägers 1 verschweisster Lagerbolzen 3 angeordnet ist, derart, dass dieser von den Begrenzungen der Ausschnitte 7 an drei von vier Umfangsseiten umschlossen wird. Der Rundungsdurchmesser des Grundes 8 entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser des Lagerbolzens 3. Die Enden des Lagerbolzens 3 stehen aussen über die Rippen 5 über und werden dort von als gelochte Bleche 6 ausgebildeten Sicherungskörpern umfangsmässig umschlossen, welche mit den Rippen 5 verschraubt sind und so den Lagerbolzen 3 formschlüssig und verdrehbar um seine Längsachse in seiner Position innerhalb der Ausschnitte 7 der Rippen 5 halten. Hierdurch werden der Träger 1, welcher das anspruchsgemässe erste Tragelement darstellt, und die Verankerung 2 mit Bodenplatte 9, welche das anspruchsgemässe zweite Tragelement 1 darstellt, verdrehbar um eine Drehachse quer zur Hangrichtung miteinander verbunden, so dass eine Übertragung von in Hangrichtung wirkenden Momenten zwischen Verankerung 2 und Träger 1 ausgeschlossen ist. Zur Trennung von Verankerung 2 und Träger 1 können die Verschraubungen zwischen den gelochten Blechen 6 und den Rippen 5 gelöst werden, die Bleche 6 axial von den Enden des Lagerbolzens 3 abgezogen werden. Diese Situation ist in Fig. 5 dargestellt. Sodann kann der Lagerbolzen 3 in einer Richtung quer zu seiner Längserstreckung aus den Ausschnitten 7 in den Rippen 5 herausgeführt werden. Ein Zusammenfügen erfolgt in umgekehrter Reihenfolge und stellt relativ geringe Ansprüche an die Ausrichtung des Trägers 1 zur Verankerung 2, so dass es möglich ist, die Verankerungen am Berghang zu erstellen und sodann die gesamte Lawinenverbauung als vormontierte Einheit mit dem Hubschrauber an den Installationsort zu bringen, über den Verankerungen zu positionieren und dann mit diesen zu verbinden. [0025] Wie insbesondere aus Fig. 4 deutlich hervorgeht, sind zwei endseitig am Träger 1 angeschweisste Führungsbleche 17 derartig zwischen den Rippen 5 angeordnet, dass sie an die gelochten Bleche 6 angrenzen und der Träger 1 dadurch gegenüber der Verankerung 2 axial positioniert wird. Sollte bei der Montage nach dem Einlegen des Lagerbolzens 3 in die Ausschnitte 7 in den Rippen 5 eine gewisse axiale Fehlpositionierung zwischen dem Träger 1 und der Verankerung 2 vorliegen, wird diese beim Montieren der gelochten Bleche 6 durch Verschrauben mit den Rippen 5 automatisch korrigiert. [0026] Die zweite Verankerung 13 besteht aus einem doppelt geführten Litzenseil 14 aus feuerverzinktem Stahldraht, welches mit seinem bergseitigen Ende in einem gegenüber der Waagerechten etwa 30 deg. geneigten Bohrloch im Berghang mit Mörtel einbetoniert ist. Das talseitige Ende des Seils 14 ist unter Zugspannung mit einer Spannschraube 15 am Träger 1 befestigt und wird durch zwei am Träger 1 angeschweisste Rundeisen 16 derartig im Träger 1 geführt, dass es innerhalb des Trägers 1 parallel zu diesem verläuft. [0027] Fig. 6 zeigt eine Darstellung wie Fig. 5 bei einer zweiten erfindungsgemässen Lawinenverbauung, wobei hier im Gegensatz zu Fig. 5 eine Verankerung im Felsgestein vorliegt. Der Unterschied gegenüber der in Fig. 5 gezeigten Verankerungsvariante besteht im Wesentlichen darin, dass für die Verankerung 2 an Stelle der Bodenplatte 9 mit Erdnägeln ein Bodenanker 17 verwendet wird, welcher entweder in einer Bohrung im Felsgestein befestigt wird oder zum Teil in einer Bohrung im Felsgestein und zum Teil in einem oberhalb der Bohrung angeordneten Betonfundament. [0028] Auch wenn die Erfindung in den Figuren ausschliesslich anhand von Lawinenverbauungen beschrieben ist, sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass sie nicht auf Lawinenverbauungen beschränkt ist, sondern auch für Tragkonstruktionen anderer Bauwerke, wie z.B. Plattformen, Krane, Gebäude, Brücken, Treppen, Stege oder Masten, vorgesehen und von Vorteil ist.
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