DD300455A5 - Aussteifungselement an einem Gitterträger - Google Patents

Abstract

Fuer die Festigkeit von Dreigurttraegern im Untertagbau werden zwischen die drei Gurten (T 1, T 2, T 3) Aussteifungselemente eingeschweiszt. Ein solches Aussteifungselement besteht aus drei einstueckig miteinander verbundenen dreieckigen Drahtpolygonen (10, 20, 30), von denen zwei sich gemeinsam am Scheitelgurt (T 3) treffen und so eine Drahtpyramide bilden. Das dritte Drahtpolygon (30) steht senkrecht auf der durch die Achsen der Basisgurte (T 1, T 2) bestimmten Ebene. Da weder dieses Drahtpolygon (30) noch das daran anschlieszende Drahtpolygon (10) der einen Seite der Drahtpyramide eine Querstrebe zwischen den Basisgurten (T 1, T 2) braucht, wird eine erhebliche Materialeinsparung verbunden mit einer hoeheren Biegefestigkeit erhalten. Fig. 2{Gittertraeger; Dreigurttraeger; Aussteifungselement; Drahtpolygon; Bergbausicherheit; Untertagebau; Streckenausbau; Schachtausbau}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aussteifungselement für Dreigurtträger für Strecken- oder Schachtausbau unter Tage.

Bekannte technische Lösungen

Bei Untertagbauten werden zur Stützung des Gewölbes nach dem Vortrieb Gewölbestützen eingebaut, mit denen der freie Durchgang gewährleistet ist und die im Nachhinein einbetoniert werden. Durch die Verwendung von Spritzbeton werdon immer mehr Gitterträger verwendet, weil diese im Gegensatz zu I- oder U-Trägern keinen Spritzschatten haben und daher ein gleichmäßiger Betonbelag ermöglicht wird. Solche Gitterträger sind beispielsweise in der EP-B-73733 beschrieben.

Beim statischen Nachweis eines derartigen Gitterträgers ergeben sich, von den globalen Schnittgrößen am Gesamtsystem ausgehend, die lokalen Schnittgrößen der einzelnen Stäbe des Trägers. Dabei spielt der Abstand der Aussteifungselemente zueinander eine maßgebende Rolle.

Je größer dieser Abstand gewäl, ,t wird, desto ungünstigerwirken sich dabei die örtlichen Beanspruchungen am Träger aus, d. h.

je ungünstiger werden die Querkräfte und die Biegemomente in den Gurtstäben sowie die Druck- und Zugkräfte in den Diagonalen, was erhöhte Materialspannungen orzeugt und letztend ich größere Profilabmessungen notwendig machen kann, was wiederum unwirtschaftlich wäre.

Noch maßgebender dabei ist jedoch die Tatsache, daß, je größer der Abstand zwischen den Knotenpunkten am Einzelgurtstab des Gitterträgers ist, desto ungünstiger sich dieser auf das lokale Knickverhalten dieses Stabs auswirkt.

Um das Trag- und Stabilitätsverhalten eines Gitterträgers maßgebend zu verbessern, sollten daher idealerweise einerseits die Aussteifungselemente relativ nahe beieinander liegen und andererseits sinnvollerweise der Einzelgurtstab des Gitterträgers mittig zwischen den Knotenpunkten gestützt werden, so daß sich dessen Knicklänge halbiert.

Eine Verbesserung wurde in einem Ausführungsbeispiel gemäß der GB-A-2195677 erzielt. Es wurde vorgeschlagen, das Verbindungselement als vierseitige Pyramide auszubilden, deren Spitze am Scheitelgurtträger befestigt ist und .deren Basisenden quer zu den Basisgurtträgern durch Querstreben verbünden sind. Bei einem derartigen Verbindungselement wurde zur Verbesserung der Knickfestigkeit vorgeschlagen, ein separates dreieckig geformtes Zwischenelement senkrecht zu den Gurtträgern anzuordnen. Durch ein derartiges, zusätzliches, dreieckig ausgebildetes, vertikal zwischen den Aussteifungselementen angeordnetes und mit den Gurtstäben verschweißtes Stützelement entsteht jedoch eine Anhäufung von Schweißstellen in unmittelbarer Nachbarschaft (Fig. 1).

Dies ist nun andererseits aber keinesfalls wünschenswert, da diese eng beieinanderliegenden Schweißungen einen Einfluß auf die Gefügestruktur des Stahls haben können (im ungünstigsten Falle sogar eine gefährliche Martensitbildung fördert), was Sprödstellen in den Gurten verursachen kann und somit die Tragfähigkeit des Gitterträgers in Frage stellt. Unter starker Belastung können im Extremfalle die Schweißnähte brechen, was zu einem Ausscheren der Aussteifu>igselemente führt.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, die Nachteile bekannter Gitterträger zu vermeiden.

Wesen der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein einfaches, billig zu konstruierendes Aussteifungselement zu schaffen, das eine Reduzierung des Knotenabstands des Gitterträger-Einzelgurtstabes auf die Hälfte ermöglicht. Gleichzeitig soll durch die bewährte Pyramidenform des Aussteifungselements eine hohe Formsteifigkeit bzw. Querschnittstabilität sowohl gegen Biegebeanspruchungen als auch gegenüber Beanspruchungen auf Knicken und Torsion erzielt werden.

Das Aussteifungselement kann einstückig ausgebildet sein, co daß decken Verbindung mit den GurtsJäben an relativ wenigen Schweißstellen erfolgen kann, was eine entsprechend geringere Versprödung des .Materials durch das Schweißen bewirkt. Erfindungsgemäß wird dies durch ein Aussteifungselement für Dreigurtträger für den Untertag-Strecken- oder Schachtausbau, erreicht, bei dem der Dreigurtträger zwei Basisgurte und einen Scheitelgurt aufweist, die je eine Kante eines dreiseitigen Prismas darstellen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus drei je ein dreieckiges Drahtpolygon bildenden Einheiten zusammengesetzt ist, die einstückig untereinander verbunden sind, von denen zwei Drahtpolygone die Seitenkanten einer vierseitigen Drahtpyramide bilden, deren Spitze am Scheitelgurt angeschweißt ist und deren Basispunkte an den beiden Basisgurten angeschweißt sind, daß die durch das dritte gerade Drahtpolygon bestimmte Ebene senkrecht auf den drei Gurten steht, und daß nur das Drahtpolygon, das vom geraden Polygon am weitesten entfernt ist, eine die beiden Basisgurte verbindende Strebe hat

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die drei Drahtpolygone als eine einstückige Drahtschlaufe geformt sind.

Ausführungsbelsplel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1: ein Verbindungselement entsprechend Fig.3 der GB-A-2195677 als Stand der Technic und Fig. 2: eine perspektivische Ansicht des Elementes gemäß vorliegender Erfindung.

Das Verbindungselement nach Fig. 1 besteht aus zwei als im wesentlichen dreieckigen Drahtpolygonen erkennbaren Partien 1 und 2, die an den drei Gurten, dem Scheitelgurt T3 und den beiden Basisgurten T1 und T2 an je drei Schweißstellen S3, S 5, S 8 bzw. S5, S6, S7 an den Gurten T1, T2 und T3 angeschweißt sind. Die Schweißstelle S5 am Scheitelgurt T3 ist als einzige Schweißstelle angegeben, obwohl dieselbe bei größerem Abstand der beiden Drahtpolygonen 1,2 leicht als zwei Schweißstellen angesprochen werden könnte. Mit A sind zwei durch eine nlrichliert gezeichnete Linie umfaßte Gebiete herausgestellt. In diesen Gebieten A sind zusätzlich zu den Drahtpolygonen 1,2 noch ein Drahtdreieck 3 angeschweißt, um die Festigkeit des G irttrpgers zu erhöhen. Es fallen somit immer wieder drei Schweißstellen S1, S 2, S3 oder S6, S10, S11 usw. praktisch zusammen, so daß die unerwünschte Bildung von Martensit gefordert wird, die weiter vorn schon angesprochen wurde.

Gemäß der Erfindung sind nach Fig. 2 ebenfalls wieder zwei dem vorbeschriebenen Beispiel ähnliche dreieckige Drahtpolygone 10,20 erkennbar, die an einer gemeinsamen Schweißstelle S3 a τι Scheitelgurt T3 angeschweißt sind. Während aber das Drahtpolygon 20 mit einer die beiden Basisgurte T1, T2 verbindenden Strebe 40 versehen ist, schließt sich an das andere Drahtpolygon 10 ein weiteres dreieckiges Drahtpolygon 30, aber o.'uie eine die beiden Basisgurte T1, T2 verbindende Strebe, an. Die notwendige Strebe zwischen den Basisgurten T1, T2 wird wie mit strichlierter Linie angegeben durch das nachfolgende Drahtpolygon gebildet.

Bei der Herstellung der Gurtenträgir mit derartigen Versteifungselementen gemäß Fig. 2 sticht als wesentlicher Vorteil ins Auge, daß ein solches Versteifungselement mit einer Schweißstelle 41 einstückig hergestellt werden kann, so daß gegenüber dem beschriebenen älteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 nicht drei verschiedene Elemente vorrätig sein müssen. Belastungsversuche an Versuchsträgern gemäß der bekannten und der neuen Bauart haben ergeben, daß bei Unterstützung in 1,5 m Abstand und Pressung zwischen den Verbindungselementen nach Fig. 1 für eine Verformung von 80mm eine Kraft von 44,4 kN aufzubringen war. Bei den neu vorgeschlagenen Versteifungselementen mußte für eine Verformung von 82 mm eine Kraft von 51,5kM aufgebracht werden.

Ähnliche Verhältnisse ergaben gleiche Messungen aber mit der Kraft über der Schweißstelle an der Scheitelgurte, nämlich 50,6kN für eine Verformung von 80mm bei der bekannten Anordnung und 54,2 kN für eine Verformung von 81 mm bei dem neu vorgeschlagenen Versteifungselement.

Das heißt, daß für gleiche örtliche Beanspruchungen anstelle eines Scheitelgurtes von 30 mm für gleiche Biegqkräfte nur ein Scheitelgurt von 26 oder 28 mm verwendet werden muß. Zu dieser Materialeinsparung kommt auch noch die Materialeinsparung am Aussteifungselement selbst, weil immerhin zwei Verbindungsstreban zwischen den Basisgurten entfallen, nämlich die eine Strebe am Drahtpolygon 1 und die parallel dazu liegende Strebe des Polygons 3. Diese Materialeinsparung bei 10 bis 15% höherer Festigkeit kann beim Untertagbau eine wesentliche Rolle spielen.

Claims (2)

1. Aussteifun'gselement fur Dreigurtträger für den Untertag-Strecken- oder Schachtausbau, welcher Dre'qurtträgei zwei Basisgurte (T1,T2) und einen Scheitelgurt (T3) aufweist, die je eine Kante eines dreiseitigen Prismas darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus drei je ein dreieckiges Drahtpolygon bildenden Einheiten (10,20,30) zusammengesetzt ist, die einstückig untereinander verbunden sind, von denen zwei Drahtpolygone (10,20) die Seitenkanten einer vierseitigen Drahtpyramide bilden, deren Spitze am Scheitelgurt (T3) angeschweißt ist und deren Basispunkte an den beiden Basisgurten (T 1, T2) angeschweißt sind, daß die durch das dritte gerade Drahtpolygon (30) bestimmte Ebene senkrecht auf den drei Gurten (T 1, T2, T3) steht, und daß nur das Drahtpolygon (20), das vom geraden Polygon (10) am weitesten entfernt ist, eine die beiden Basisgurte (10,20) verbindende Strebe (40) hat.

2. Element nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Drahtpolygone (10, 20,30) als eine einstückige Drahtschlaufe geformt sind.