CH701591B1 - Bremsvorrichtung. - Google Patents

Abstract

Die Bremsvorrichtung (1) zur Absorption von kinetischer Energie, welche in einer Verbauung zum Schutz gegen herabfallende Massen, insbesondere gegen Stein- und Eisschlag, bei dynamischer Beanspruchung auftritt, umfasst mindestens ein Absorptionselement (2), welches zwischen zwei Halteenden (15, 16) zum Halten angeordnet ist und mittels welchem Energie durch Zug (Z) an den Halteenden absorbierbar ist. Das Absorptionselement (2) verläuft im Wesentlichen gerade, wenn es Energie absorbiert, um die Energie dadurch zu absorbieren, dass es durch den Zug gedehnt und dabei dünner wird.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bremsvorrichtung zur Absorption von kinetischer Energie gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Solche Bremsvorrichtungen werden z.B. in Rückhalte- und Tragseile von flexiblen Verbauungen gegen Stein- und Eisschlag eingebaut. Die zwischen Seilen aufgespannten Netze fangen zu Tale stürzende Gesteins- und Eismassen auf und bringen diese zum Stillstand. Die kinetische Energie der Gesteins- und Eismassen wird dabei von den Bremsvorrichtungen («energy absorber», «energy dissipator») aufgenommen.

[0003] Die meisten bekannten und zurzeit eingesetzten Bremsvorrichtungen (siehe z.B. EP 0 494 046 A1, DE 10 2005 053 704 A1, DE 10 2005 053 710 A1 oder CH 610 631 A5) funktionieren vorwiegend als Reibungsbremsen, indem sie mindestens einen Teil der Energie über Reibungskräfte abbauen. Die entsprechenden Kraft-Weg-Diagramme sind durch einen unsteten Bremskraftverlauf über die Länge des Bremsweges mit einem starken Anstieg oder Abfall der Bremskraft gegen das Ende des Bremsweges charakterisiert. Dadurch wird auch die Energie über die Länge des Bremsweges nicht gleichmässig abgebaut. Zudem führen Bremskräfte, die über die Länge des Bremsweges Spitzen aufweisen, zu unwirtschaftlichen Verankerungen im Boden, da diese auf die höchsten auftretenden Bremskräfte ausgelegt werden müssen.

[0004] Aus der EP 1 469 130 A1 ist eine Bremsvorrichtung bekannt, welche ein Absorptionselement in Form einer Spirale aufweist, die aus einem schraubenförmig gebogenen Profil gebildet ist. Die Energieabsorption erfolgt vorwiegend in Form von plastischer Verformungsarbeit, indem die Windungen der Spirale gestreckt werden. Damit mittels der Spirale eine kinetische Energie aufnehmbar ist, welche typischerweise über 10 kJ und sogar über 50 kJ sein kann, muss das Absorptionselement aus einer grossen Masse bestehen. Schwere Bremsvorrichtungen sind jedoch schwierig zu montieren, da gerade Verbauungen oft in unwegsamem Gelände sind. Im Weiteren weist auch die Spirale kurz vor dem Bruch einen starken Anstieg in der Bremskraft auf, was den oben erwähnten Nachteil hinsichtlich der Auslegung der Verankerung mit sich bringt.

[0005] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bremsvorrichtung anzugeben, die einen leichteren Aufbau aufweist und so auslegbar ist, dass sie ein besseres Kraft-Weg-Verhalten aufweist.

[0006] Eine Bremsvorrichtung, die diese Aufgabe löst, ist in Anspruch 1 angegeben. Die weiteren Ansprüche geben bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Bremsvorrichtung an.

[0007] Durch das Vorsehen mindestens eines Absorptionselements, mittels welchem die Energie dadurch absorbierbar ist, dass es durch Zug gedehnt und dabei dünner wird, kann das Dehnungungsvermögen des Werkstoffes selbst ausgenutzt werden. Es ist somit auch mit einer relativ leichten Bremsvorrichtung eine grosse Energie absorbierbar. Die Bremsvorrichtung ist so auslegbar, dass bei der Zugbeanspruchung Spitzen in den Bremskräften vermieden werden.

[0008] Die Erfindung wird weiter an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren erläutert. Es zeigen: <tb>Fig. 1<sep>ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Bremsvorrichtung mit einfachen Schlaufenenden in einer Seitenansicht; <tb>Fig. 2<sep>die Bremsvorrichtung aus Fig. 1in einer Draufsicht; <tb>Fig. 3<sep>ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Bremsvorrichtung mit verrohrten Schlaufenenden; <tb>Fig. 4<sep>ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Bremsvorrichtung mit unterschiedlich langen Schlaufen; <tb>Fig. 5<sep>ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Bremsvorrichtung aus geraden Drähten mit Stauchköpfchen und mit Ankerkörpern zur Befestigung am Seil; <tb>Fig. 6<sep>die Bremsvorrichtung aus Fig. 5von vorne; <tb>Fig. 7<sep>ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Bremsvorrichtung mit Presshülsen als Verbindung zum Seil; <tb>Fig. 8<sep>einen Schnitt der Bremsvorrichtung aus Fig. 7 durch die Presshülse; <tb>Fig. 9<sep>ein typisches Kraft-Weg-Diagramm einer erfindungsgemässen Bremsvorrichtung; <tb>Fig. 10<sep>ein typisches Spannungs-Dehnungs-Diagramm eines bevorzugten Werkstoffes für eine erfindungsgemässe Bremsvorrichtung, und <tb>Fig. 11<sep>eine Verbauung mit erfindungsgemässen Bremsvorrichtungen.

Erstes Ausführungsbeispiel

[0009] Fig. 1 zeigt eine Bremsvorrichtung 1, die einen Draht 4 umfasst, der mehrere Male zwischen zwei gegenüberliegenden Umkehrstellen 8, an welchen er jeweils um 180° zurückgebogen wird, zu Schlaufen hin- und hergewickelt ist. Der Anfang des Drahtes 4 und das Ende des Drahtes 4 sind z.B. durch eine Schweissung verbunden.

[0010] Wie Fig. 2 zeigt, sind die Schlaufen des Drahtes 4 parallel nebeneinanderliegend angeordnet.

[0011] Die Umkehrstellen 8 bilden Enden zum Halten der Bremsvorrichtung 1. Diese wird bei der Montage mittels Schäkeln 7 mit Seilen verbunden, indem durch das jeweilige Halteende 8 der Bolzen des Schäkels 7 gesteckt wird. Der Durchmesser des Bolzens kann nötigenfalls durch Aufstecken eines Hohlzylinders vergrössert werden, um die Biege- und Querkräfte an den Halteenden 8 des Drahtes 4 zu verkleinern.

[0012] Die geraden Teile des Drahtes 4 zwischen den Umkehrstellen 8 bilden längliche Absorptionselemente 2, welche im Wesentlichen parallel zur Zugkraft Z verlaufen, welche im Belastungsfall auf die Bremsvorrichtung 1 wirkt. Bei der Zugbeanspruchung werden die Drähte 4 der Absorptionselemente 2 unter Verkleinerung ihres Querschnittes elastisch und vorwiegend plastisch bis zum Bruch gedehnt. Die Energie wird somit durch reine Materialverformung absorbiert, dies insbesondere ohne unstete Haft- und Gleitreibungskräfte an Kontaktflächen.

Zweites Ausführungsbeispiel

[0013] Fig. 3 zeigt eine Bremsvorrichtung 1, die mehrere Schlaufen umfasst, welche jeweils an den Halteenden 8 durch ein Rohr 9 geführt sind. Der Hohlraum zwischen dem Rohr 9 und den im Rohr 9 verlaufenden Abschnitten des Drahtes 4 ist mit einer Verfüllung 10 ausgefüllt, die die Drahtabschnitte kraftschlüssig mit dem Rohr 9 verbindet. Als Verfüllung 10 eignet sich z.B. ein Wasser-Zement Gemisch mit etwaigen Zusatzmitteln oder ein Mörtel auf Kunststoffbasis.

[0014] Die Länge des Rohres 9 kann so gewählt werden, dass jeder einzelne Drahtabschnitt sowie der Drahtanfang 5 und das Drahtende 6 im Rohr 9 auf ihre Bruchlast verankert sind. Dadurch werden im Extremfall die Absorptionselemente 2 aller Schlaufen bis zur vollständigen Erschöpfung ihres Dehnvermögens beansprucht, womit für den betreffenden Werkstoff eine maximale Ausnutzung seines Vermögens zur Energieabsorption erreicht wird. Gleichzeitig verhindert das verfüllte Rohr 9, dass im Bereich der Umkehrstelle 8 eine Reduktion der Zugfestigkeit des Drahtes 4 infolge von zusätzlichen Beanspruchungen wie lokalem Querdruck und Biegespannungen auftritt.

[0015] Im Folgenden wird ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Bremsvorrichtung 1 gemäss Fig. 3beschrieben, die eine über den Bremsweg annähernd konstant verlaufende Bremskraft (Kraft zum Strecken der Absorptionselemente 2) von etwa 100 kN und einen Bremsweg von etwa 1 m aufweist und damit eine Energie von etwa 100 kJ absorbieren kann.

[0016] Die Bremsvorrichtung umfasst sechs Schlaufen eines Drahtes 4 mit einem Durchmesser von 4 mm und aus dem Werkstoff mit der Nummer EN 1.4307 gemäss europäischer Norm bzw. mit der Nummer AISI 304 L gemäss Norm des «American Iron and Steel Institute». Dieser Werkstoff weist eine Zugfestigkeit von etwa 650 N/mm<2> und eine Bruchdehnung von etwa 42,5 % auf.

[0017] Die Rohre 9 bestehen jeweils aus einem Stahlrohr mit einem Aussendurchmesser von 26,9 mm, einer Wandstärke von 2,6 mm, welches aus dem Werkstoff Nr. EN 1.4301 (AISI 304) ist und eine abgewickelte Länge von 500 mm aufweist.

[0018] Die Verfüllung 10 umfasst ein Zement-Wasser Gemisch mit Zusatzmitteln (Treibmittel, Verflüssiger und Abbindebeschleuniger).

[0019] Die Ausgangslänge der Bremsvorrichtung 1 zwischen dem Austritt der Drähte aus der Verrohrung 9 entspricht der Ausgangslänge der Absorptionselemente 2 und beträgt ca. 2,50 m. Die Gesamtlänge L0 der Bremsvorrichtung 1 im Ausgangszustand ist etwa 2,90 m, die Gesamtlänge LE im Bruchzustand ist etwa 4,00 m. Die Bremsvorrichtung wiegt total etwa 6,0 kg.

Drittes Ausführungsbeispiel

[0020] Fig. 4 zeigt eine Variante der Bremsvorrichtung gemäss Fig. 3, indem mehrere Schlaufen vorgesehen sind, die eine zunehmende Länge aufweisen, wodurch die Absorptionselemente 2 gestaffelt beansprucht werden, indem zuerst die kürzesten Absorptionselemente 2 zu Bruch gehen und anschliessend die nächstlängeren Absorptionselemente 2 weiter gestreckt und bis zum Bruch gedehnt werden. Dadurch kann der Bremskraftverlauf, d.h. die Bremskraft in Abhängigkeit des Bremswegs entsprechend spezifischer Anforderungen gesteuert werden.

Viertes Ausführungsbeispiel

[0021] Fig. 5 zeigt eine Bremsvorrichtung, die mehrere Absorptionselemente 2 in Form von Drähten umfasst, die jeweils an ihren beiden Enden zur Verankerung in einem Ankerkörper 15 mit Stauchköpfchen 16 versehen sind. Diese werden z.B. mit dem Verfahren nach Birkenmaier, Brandestini und Roš erzeugt, bei welchem das Aufstauchen des Drahtes im kalten Zustand mit einer Stauchmaschine erfolgt.

[0022] Der jeweilige Ankerkörper 15 umfasst zwei Teile, zwischen welchen das Seil 17 geklemmt wird, das im Belastungsfall einem Zug Z unterworfen ist. Das Seil 17 ist z.B. ein Trag- oder Rückhalteseil oder ein anderes kraftübertragendes Seil in einer Verbauung und weist zwischen den zwei Ankerkörpern 15 eine Länge auf, die dem maximalen Bremsweg der Bremsvorrichtung 1 entspricht, sodass am Ende des Bremsweges das Seil 17 gestreckt ist und die anstehende Kraft übernehmen kann.

[0023] Der jeweilige Ankerkörper 15 weist durchgehende Längsbohrungen auf, durch welche hindurch die Drähte 2 verlaufen, sowie durchgehende Querbohrungen zur Aufnahme von Verschraubungen 3 zur Bildung einer lösbaren Verbindung.

[0024] Wie Fig. 6 zeigt, sind vier Drähte vorgesehen, welche mittels der Stauchköpfchen 16 am auf das Seil 17 aufgeklemmten Ankerkörper 15 verankert sind. Die Drähte 2 sind symmetrisch um das Seil 17 und somit um die Richtung der Zugkraft Z angeordnet, wenn diese wirkt. Durch die symmetrische Anordnung ist gewährleistet, dass das Dehnungsvermögen der Drähte 2 vollständig ausgeschöpft wird und insbesondere beim Übergang vom Ankerkörper 15 zur freien Länge der Drähte 2 keine zusätzlichen Beanspruchungen wie z.B. Querkräfte entstehen können, die zu einem vorzeitigen Bruch führen.

[0025] Im Folgenden wird ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Bremsvorrichtung 1 gemäss Fig. 5beschrieben, die eine über den Bremsweg annähernd konstant verlaufende Bremskraft von etwa 100 kN und einen Bremsweg von etwa 1 m aufweist und damit eine Energie von etwa 100 kJ absorbieren kann.

[0026] Die Bremsvorrichtung 1 umfasst vier Drähte 2 mit jeweils einem Durchmesser von 7 mm, die aus dem Werkstoff Nr. EN 1.4307 (AISI 304 L) sind und beidseits mit Stauchköpfchen 16 versehen sind, die in den Ankerkörpern 15 verankert sind.

[0027] Die Ausgangslänge der Bremsvorrichtung 1 zwischen den Stauchköpfchen 16 der Drähte 2 beträgt ca. 2,50 m, die Gesamtlänge L0 = 2,52 m, die Länge im Bruchzustand LE= 3,55 m. Die Drähte 2 ohne die Ankerkörper 15 wiegen etwa 3,0 kg.

[0028] Eine Variante der Bremsvorrichtung gemäss Fig. 5 kann auch Drähte zunehmender Länge aufweisen, welche Absorptionselemente 2 bilden, die gestaffelt beansprucht werden, indem zuerst die kürzesten Absorptionselemente 2 zu Bruch gehen und anschliessend die nächstlängeren Absorptionselemente 2 weiter gestreckt und bis zum Bruch gedehnt werden.

[0029] Eine weitere Variante der Bremsvorrichtung gemäss Fig. 5 kann auch einteilige Ankerkörper 15 umfassen, die geeignet sind, eine Anhängevorrichtung aufzunehmen. Z.B. kann ein zylindrischer Ankerkörper vorgesehen sein, der mit einem Aussengewinde zur Befestigung einer Ringmutter versehen ist, oder ein quaderförmiger Ankerkörper, der mit einer Bohrung zur Aufnahme eines Schäkels versehen ist.

Fünftes Ausführungsbeispiel

[0030] Fig. 7 zeigt eine Bremsvorrichtung, die mehrere Absorptionselemente 2 in Form von parallel verlaufenden Drähten umfasst, deren Enden direkt mit dem Seil 17 oder einer Seilstruppe mittels einer Presshülse 22 verbunden sind. Das Seil 17 weist zwischen den zwei Presshülsen 22 eine Länge auf, die dem maximalen Bremsweg der Bremsvorrichtung 1 entspricht, sodass am Ende des Bremsweges das Seil 17 gestreckt ist und die anstehende Kraft übernehmen kann.

[0031] Wie der Schnitt durch die Presshülse 22 mit dem verpressten Seil 17 in Fig. 8 zeigt, sind die Drähte 2 symmetrisch um das Seil 17 angeordnet, sodass bei der Zugbeanspruchung ein Verkippen der Presshülse 22 und dadurch bewirkte zusätzliche Beanspruchungen der Drähte 2 möglichst vermieden werden und der Bruch durch Einschnürung auf der freien Länge der Drähte 2 entsteht.

[0032] In einer alternativen Form wird als Absorptionselement 2 eine Litze in Form von miteinander verseilten Drähten verwendet, deren Enden analog dem Beispiel gemäss Fig. 7 mittels Presshülsen 22 am Seil 17 befestigt sind.

[0033] Im Folgenden wird ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Bremsvorrichtung 1 gemäss Fig. 7beschrieben, die eine über den Bremsweg annähernd konstant verlaufende Bremskraft von etwa 100 kN und einen Bremsweg von etwa 1 m aufweist und damit eine Energie von etwa 100 kJ absorbieren kann.

[0034] Die Bremsvorrichtung 1 umfasst zwölf Drähte mit jeweils einem Durchmesser von 4 mm, welche aus dem Werkstoff Nr. EN 1.4307 (AISI 304 L) sind und beidseits mittels Presshülsen 22 mit dem Seil 17 verbunden sind.

[0035] Die Ausgangslänge der Bremsvorrichtung 1 zwischen den Presshülsen 22 entspricht der Ausgangslänge der Absorptionselemente 2 und beträgt ca. 2,50 m, die Gesamtlänge L0 = 2,70 m, die Länge im Bruchzustand LE = 3,75 m. Die Drähte 2 ohne die Presshülsen 22 wiegen etwa 3,25 kg.

Weitere Aspekte

[0036] Zur Absorption der anfallenden kinetischen Energie wird das elastische und vorwiegend plastische Dehnvermögen der Absorptionselemente 2 durch Zugbeanspruchung ausgeschöpft. Indem direkt das Absorptionsvermögen des Werkstoffes ausgenutzt wird, kann die Bremsvorrichtung 1 mit einem relativ geringen Gewicht hergestellt werden, was u.a. auch die Montage in einer Verbauung wesentlich erleichtert.

[0037] Da sich das Dehnungsverhalten des Werkstoffs direkt im Dehnungsverhalten der Bremsvorrichtung 1 widerspiegelt, kann diese auf einfache Weise an die gewünschten Anforderungen angepasst werden, indem ein Werkstoff mit den gewünschten Eigenschaften ausgewählt wird. U.a. ist es möglich, eine nahezu ideale Bremsvorrichtung zu schaffen, welche über die Länge des Bremsweges eine zumindest annähernd konstante Bremskraft erzeugt und somit die anfallende Energie gleichmässig abbaut. Vorteilhafterweise wird ein Werkstoff verwendet, dessen Spannungs-Dehnungs-Diagramm einen im Verhältnis zur Zugfestigkeit Rmhohen Wert der plastischen Dehnung Rp1.0 und einen möglichst horizontalen Verlauf der Spannungs-Dehnungs-Kurve im plastischen Bereich aufweist (zur Bedeutung von Rm und Rp1.0 siehe unten).

[0038] Fig. 9 zeigt eine typische Bremskraft 12 – Bremsweg 13 – Diagramm der Bremsvorrichtung 1 mit nahezu idealem Bremskraftverlauf 11. Wie ersichtlich steigt die Bremskraft 12 beim Einsetzen der Bremswirkung stark an und bleibt dann auf einem nahezu konstanten Wert, bevor es zum Bruch kommt (in Fig. 9durch die gestrichelte Linie angedeutet). Die Fläche 14 unter der Kurve entspricht der absorbierten Energie. Typischerweise ist mit der Bremsvorrichtung 1 eine kinetische Energie von mindestens 10 kJ, bevorzugt von mindestens 20 kJ und besonders bevorzugt von mindestens 50 kJ absorbierbar.

[0039] Bei geeigneter Wahl der Einheiten ist das Bremskraft-Bremsweg-Diagramm hinsichtlich der Form der Kurve 11 deckungsgleich mit dem Spannungs-Dehnungs-Diagramm des verwendeten Werkstoffes. Fig. 10 zeigt ein typisches Spannungs-Dehnungs-Diagramm eines Werkstoffes aus korrosionsbeständigem Stahl. Die Ordinate 18 entspricht der Spannung in N/mm<2> (angelegte Kraft dividiert durch die Fläche des Anfangsquerschnittes) und die Abszisse 19 der Dehnung in Prozent (Verhältnis der Längenänderung zur Anfangslänge in Prozent). Der Werkstoff weist bei einer kleinen Dehnung 19 ein elastisches Verhalten auf und beginnt dann bei zunehmender Dehnung zu fliessen und sich somit plastisch, d.h. bleibend zu verformen.

[0040] In Fig. 10 bezeichnet 20 den Wert Rp1.0, der die Spannung angibt, die im Werkstoff eine plastische Dehnung von 1% bewirkt. Der Wert Rp1.0ergibt sich aus dem Spannungs-Dehnungs-Diagramm, indem die durch den Nullpunkt verlaufende aufsteigende Gerade parallel um den Abstand von 1% verschoben wird.

[0041] In Fig. 10 bezeichnet 21 den Wert Rm, der die Zugfestigkeit in N/mm<2>angibt. Diese entspricht der Spannung, die sich aus der auf den Anfangsquerschnitt bezogenen Höchstzugkraft ergibt.

[0042] Ein Verhalten der Bremsvorrichtung 1 gemäss den Fig. 9 und 10hat den Vorteil, dass die Bremskraft 12 im Wesentlichen unabhängig vom Bremsweg 13 ist und annähernd konstant bleibt. Die Energie wird dadurch gleichmässig abgebaut. Bezeichnen Fp1.0 und Fm die Bremskraft, welche im Spannungs-Dehnungs-Diagramm der Spannung an der Grenze der plastischen Dehnung, Rp1.0 bzw. dem Wert der Zugfestigkeit Rm entsprechen, so weicht die Bremskraft, nachdem sie Fp1.0 erreicht hat, vom Mittelwert aus Fp1.0 und Fm um höchstens ± 20% und vorzugsweise höchstens ± 15% ab. Entsprechend ist der Spannungsverlauf der Spannung 18 ab dem Wert Rp1.0so, dass die Spannung 18 vom Mittelwert aus Rp1.0und Rm um höchstens ± 20% und vorzugsweise höchstens ± 15% abweicht.

[0043] Die Bremsvorrichtung 1 wird bei der Verwendung in einer Verbauung mit einer Verankerung verbunden. Diese ist auf die maximal auftretende Bremskraft ausgelegt. Aufgrund des annähernd konstanten Bremskraftverlaufs 11 werden Spitzen in der Bremskraft 12, wie sie in den sonst üblichen Bremsvorrichtungen auftreten, vermieden. Es reichen somit schwächere Verankerungen als üblich aus, um die Bremsvorrichtung 1 zu verankern.

[0044] Werkstoffe, welche für die Absorptionselemente 2 verwendbar sind und ein Verhalten gemäss Fig. 10zeigen, haben eine Zugfestigkeit von mindestens 200 N/mm<2>, vorzugsweise von mindestens 400 N/mm<2>und besonders bevorzugt von mindestens 500 N/mm<2>sowie ein Dehnvermögen (Dehnung beim Bruch) von mindestens 20%, vorzugsweise von mindestens 30% und besonders bevorzugt von mindestens 40%.

[0045] Eine Gruppe von Werkstoffen, in der Werkstoffe zu finden sind, die solche Anforderungen erfüllen, umfasst Stahl, vorzugsweise korrosionsbeständigen Stahl wie z. B. der Stahl mit der Werkstoffnummer EN 1.4307 (AISI 304 L), welcher folgende Daten aufweist: Zugfestigkeit Rm von etwa 650 N/mm<2>, Rp1.0von etwa 490 N/mm<2> und Bruchdehnung von etwa 42,5%.

[0046] Neben Werkstoffen aus Stahl, insbesondere korrosionsbeständigem Stahl (mit Chrom und Nickel als Hauptlegierungselementen) können auch andere metallische Werkstoffe verwendet werden, die eine genügend hohe Festigkeit und ein ausgeprägtes Dehnvermögen aufweisen. Solche Werkstoffe können auch ausserhalb der Gruppe der vorwiegend eisenhaltigen Werkstoffe sein.

[0047] Entsprechend der Ausgestaltung der Bremsvorrichtung 1 ist eine kinetische Energie von mindestens 10 kJ, bevorzugt von mindestens 20 kJ und besonders bevorzugt von mindestens 50 kJ absorbierbar. Typischerweise beträgt der Bremsweg (Länge beim Bruch minus die Ausgangslänge) einen Dezimeter bis mehrere Meter und die Bremskraft mindestens 5 kN, bevorzugt mindestens 20 kN. Diese kann 200 kN oder noch mehr betragen.

[0048] Die erfindungsgemässen Bremsvorrichtungen sind in Verbauungen gegen Stein- und Eisschlag oder in anderen Verbauungen zum Schutz gegen herabfallende Massen verwendbar.

[0049] Fig. 11 zeigt ein Beispiel einer derartigen Verbauung mit einem Auffangnetz 30, welches an seinen zwei Längsseiten an Tragseilen 31 aufgespannt ist, und mit Stützen 32, an welchen die Tragseile 31 gehalten sind und welche über Rückhalteseile 33 an Verankerungen 34 verankert sind. Das Auffangnetz 30 ist in Fig. 11 nur angedeutet und nicht vollständig gezeichnet. Die Tragseile 31 sind über Bremsvorrichtungen 1 an den Verankerungen 35 befestigt.

[0050] Es können auch Bremsvorrichtungen 1 vorgesehen sein, die in die Rückhalteseile 33 integriert sind, um z.B. bei auslenkbaren Stützen 32 Energie absorbieren zu können, und/oder die mit dem Auffangnetz 30 verbunden sind.

[0051] Die Verbindung der Bremsvorrichtungen 1 zu den kraftübertragenden Seilen 31 erfolgt entsprechend der Konstruktion der Bremsvorrichtung 1 durch Einhängen der Halteenden 8 mittels Schäkeln 7, durch Aufklemmen mittels Ankerkörper 15 oder durch direktes Verpressen mittels Presshülsen 22.

[0052] Sind die Bremsvorrichtungen 1 gemäss dem ersten, zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel aufgebaut, wird vorteilhafterweise an den Schäkeln 7 eine Bypassseil 36 eingehängt. Dieses gewährleistet ein Halten des Tragseils 31 an der Verankerung 35, selbst dann, wenn nach einem Belastungsfall die Bremsvorrichtung 1 bis zum Bruch beansprucht worden ist. Bei den Bremsvorrichtungen 1 gemäss dem vierten und fünften Ausführungsbeispiel ist das Tragseil 31 durch die Bremsvorrichtung 1 hindurchgeführt, sodass kein Bypassseil 36 erforderlich ist.

[0053] Beim Aufprall von Steinen, Eismassen oder dergleichen werden das Netz 30 und die Tragseile 31 in Bewegung versetzt. Durch diese dynamische Beanspruchung werden die Bremsvorrichtungen 1 durch Zug Z gedehnt und bauen dabei die kinetische Energie ab.

[0054] Ausgehend von der vorangehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sind dem Fachmann abgewandelte Ausführungen zugänglich, ohne den Bereich der Erfindung wie in den Ansprüchen definiert zu verlassen.

[0055] Zur Verkleinerung der Ausgangslänge der Bremsvorrichtung können beim ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel der Bremsvorrichtung unterschiedlich lange Schlaufen so miteinander verbunden werden, dass sie unterbrechungslos nacheinander wirkend beansprucht werden können.

[0056] Weiter kann die Bremsvorrichtung Absorptionselemente in Form von mindestens einer Schlaufe aus einem Rundstab (z.B. mit Durchmesser > 10 mm) oder aus einem Stab mit nicht-rundem Querschnitt umfassen, wobei der Stabanfang und das Stabende mittels Schraubmuffe oder Schweissung verbunden sind.

[0057] Als Absorptionselement sind verschiedene Ausführungsformen denkbar, z.B. Draht, Stab, Litze, Bündel aus parallel verlaufenden oder verseilten Drähten, z.B. runde Drähte mit einem Durchmesser von 1 bis 10 mm, oder ein anderes längliches Teil. Das Absorptionselement kann ein Voll- oder Hohlprofil aufweisen und im Querschnitt rechteckig, quadratisch, oval etc. sein.

[0058] Die Absorptionselemente können auch als Drähte ausgebildet sein, die zu einer Litze oder einem Seil verseilt sind, an dessen Enden Schlaufen mittels Presshülsen gebildet sind.

Claims (19)

1. Bremsvorrichtung (1) zur Absorption von kinetischer Energie, welche in einer Verbauung zum Schutz gegen herabfallende Massen, insbesondere gegen Stein- und Eisschlag, bei dynamischer Beanspruchung auftritt, mit mindestens einem Absorptionselement (2), welches zwischen zwei Halteenden (8; 9; 15, 16; 22) zum Halten angeordnet ist und mittels welchem Energie durch Zug (Z) an den Halteenden absorbierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionselement (2), wenn es Energie absorbiert, im Wesentlichen gerade verläuft, um die Energie dadurch zu absorbieren, dass es durch den Zug gedehnt und dabei dünner wird.

2. Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, welche mehrere Absorptionselemente (2) aufweist, wobei das jeweilige Absorptionselement im Wesentlichen parallel zur Richtung des Zugs (Z) verläuft, wenn es Energie absorbiert.

3. Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mittels welcher eine kinetische Energie von mindestens 10 kJ, bevorzugt mindestens 20 kJ und besonders bevorzugt von mindestens 50 kJ absorbierbar ist.

4. Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Absorptionselement (2) aus einem Werkstoff ist, der eine Zugfestigkeit (Rm) von mindestens 200 N/mm<2>, vorzugsweise von mindestens 400 N/mm<2> und besonders bevorzugt von mindestens 500 N/mm<2> aufweist.

5. Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Absorptionselement (2) aus einem Werkstoff ist, der ein Dehnvermögen von mindestens 20%, vorzugsweise von mindestens 30% und besonders bevorzugt von mindestens 40% aufweist.

6. Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Absorptionselement (2) aus einem Werkstoff ist, in welchem eine plastische Dehnung von 1% eine Spannung Rp1.0 bewirkt und welcher eine Zugfestigkeit Rm aufweist, wobei Rp1.0und Rm vom Mittelwert aus Rp1.0und Rm höchstens ± 20% und vorzugsweise höchstens ± 15 % abweicht.

7. Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Absorptionselement (2) aus Stahl, vorzugsweise aus korrosionsbeständigem Stahl, oder aus einem metallischen Werkstoff ist, der ausserhalb der Gruppe der vorwiegend eisenhaltigen Werkstoffe ist.

8. Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche zur Bildung von mehreren Absorptionselementen (2) Schlaufen aufweist.

9. Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei die Schlaufen gebildet sind, indem ein Draht (4) mehrere Male zwischen zwei gegenüberliegenden Umkehrstellen (8) hin- und hergewickelt ist.

10. Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Schlaufen eine zunehmende Länge aufweisen, sodass sie bei der Energieabsorption nacheinander beansprucht werden.

11. Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche zur Bildung der Halteenden Rohre (9) aufweist, durch welche mehrere Absorptionselemente (2) hindurchgeführt sind, welche mittels Verfüllung (10) in kraftschlüssigem Verbund mit den Rohren sind.

12. Bremsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das mindestens eine Absorptionselement (2) ein Draht ist, der an seinen beiden Enden zur Bildung der Halteenden mit jeweils einem Stauchköpfchen (16) versehen ist.

13. Bremsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das mindestens eine Absorptionselement (2) an den beiden Enden (16) jeweils an einem Ankerkörper (15) gehalten ist, der mittels lösbarer Verbindung an einem Seil (17) befestigbar ist.

14. Bremsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche zur Bildung der Halteenden mindestens eine Presshülse (22) aufweist, mittels welcher das mindestens eine Absorptionselement (2) mit einem Seil (17) kraftschlüssig verpresst ist.

15. Bremsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche Absorptionselemente in Form von verseilten Drähten (2) aufweist, welche eine Seilstruppe bilden, die an beiden Enden mittels Presshülsen (22) verpresste Anhängeschlaufen aufweist.

16. Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Absorptionselement (2) ein Voll- oder Hohlprofil aufweist und/oder gebildet ist durch einen Draht, einen Stab, eine Litze, ein Bündel aus parallel verlaufenden oder verseilten Drähten oder ein anderes längliches Teil.

17. Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche mehrere Absorptionselemente (2) aufweist, die sich in mindestens einem der folgenden Merkmale unterscheiden: Ausgangslänge, Ausgangsquerschnitt, Zugfestigkeit, Dehnvermögen.

18. Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Halteenden (15; 22) an einem Seil (17) befestigt sind, dessen Länge zwischen den Halteenden grösser als die Ausgangslänge des mindestens einen Absorptionselements (2) zwischen den Halteenden ist.

19. Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die maximale Bremskraft (12) mindestens 5 kN, vorzugsweise mindestens 20 kN und besonders bevorzugt mindestens 50 kN beträgt.