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Verbund-Schachtausbau Die Erfindung bezieht sich auf den Ausbau von
insbesondere in stark druckhaftern Gebirge bzw. schwimmenden Gebirgsschichten stehenden
Schächten. Sie schafft ein-en für solche Verhältnisse geeigneten Ausbau, der insbesondere
auch den besonderen Beanspruc#hungen, die sich beim Abbau des Schachtsicherheitspfeilers
ergeben, auf den bei neu abzuteufenden Schächten Rücksicht zu nehmen ist, Rechnung
trägt.
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Unter solchen Voraussetzungen wird vorzugsweise der sogenannte Sta;hl-Betoli-\7erbundausbau
in Gestalt eines äußeren Sta#hlmantels und eines an diesen angeschlossenen Betonzylinders,
dem gegebenenfalls und vorzugsweise ein weiterer Stahlmantel folgt, verwendet. Bei
einem solchen Ausbau werden die auftretenden Druckkräfte, Zugkräfte und Biegemomente
infolge des unmittelbaren Anschlusses der Ringkörper aneinander durch die Baustoffe
selbst aufgenommen.
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Im Zuge der Beanspruchungen, denen ein solcher Schachtausbau ausgesetzt
ist, treten Kräfte auf die bestrebt sind, den Stahlmantel von dem Betoliringkörper
zu lösen. Um diesen Kräften entgegenzuwirken, sind bei einem nur einen Stahlmantel
aufweisenden Ausbau bereits an dem Stahlmantel angeordnete Elemente verwendet worden.
durch die der Beton an dem Stahlinantel bzw. umgekehrt dieser an dem Beton verankert
werden.
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Bei einem doppelwandigen Ausbau mit innerem und äußerern, übc.r die
Beton7wisch2nschicht aneinander angeschlossenem Stahlmantel sind auch bereits die
beiden Stahlmäntel unmittelbar miteinander verbunden worden.
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Diese bekannten Konstruktionen wirken al>er lediglich den ablösend
wirkenden Kräften entgegen. 'Nun treten aber außerdem in dem stehenden Ausbau innerhalb
des Betonkörpers Schubkräfte bzw. Schubspannun,-en auf, die unter Umständen sehr
hohe Werte erreichen können, zum Entstehen von Rissen in dem Betonkörper führen
und dann die Sicherheit des ganzen Ausbaus gefährden, weil die Verbundwirkung der
Querschnitte des stählernen Außenmantels, des diesem folgenden Betonringes und gegebenenfalls
des stählernen Innenmantels verlorengeht. Diese Zugbeanspruchungen innerhalb des
Betonkörpers werden von den bekannten Konstruktionen der oben beschriebenen Art
nicht bzw. jedenfalls nicht in befriedigender Weilse aufgenommen.
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Gegenstand der Erfindung -' ist ein Schachtausbau der grundsätzlich
-eingangs beschriebenen Art, bei welchem diesen Beanspruchungen bzw. Kräften in
vorzüglicher Weise Rechnung getragen wird. Dies erfolgt gemäß dem Grundgedanken
der Erfindung dadurch, daß an dem oder den Sta:hlmänteln flächig ausgebildete Bewehrungen
angebracht werden, die sich in gegenüber dem Radius oder der Längsachse des Schachtes
geneigter Richtung in den Betonkörper hinein erstrecken.
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Diese Bewehrungen, die vorzugsweise aus Körpern bestehen, die vermöge
ihrer Eigenschaften eine große Ilaftspannung ergeben, in einer Gestaltung, die die
Bildung von Nestern beim Herstellen der Betonsäule vermeidet, werden an dem oder
den Stahlmänteln sich bis nahe an die Betonaußenfläche erstreckend, in geeigneter
z. B. durch Verschweißen, befestigt.
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Sie bestehen zweckmäßig aus Bügeln, die aus dem üblicherweise für
Betonbewehrungen verwendeten Rundstahl gefertigt sind, und zwar werden vorzugsweise
zwei solcher Bügel zu einem Doppelbügel vereinigt, dessen beide Einzelbügel gegenüber
einem Basisstück diagonal auseinanderstreben. An diesem gerade verlaufenden Basisstück
erfolgt die Befestigung des Doppelbügels an dem Stahlmantel.
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Im Falle eines aus zwei Stahlmänteln mit dazwisch-en angeordnetem
Betonkörper bestehenden Schachtausbaus werden die Doppelbügel an den beiden Stahlmänteln,
sich aufeinander zu erstreckend, in umfangsmäßig versetzter Anordnung derart angebracht,
daß die parallel verlaufenden Schenkel der sich von den b.-iden Seit-en erstreckenden
Bügel sich mit einem vergleichsweise geringen Abstand voneinander auf dem
größten Bereich ihrer Unge überlappen. Die Neigung der Bügel gegenüber de,r Horizontalen
be-
trägt hierbei größenordnungsmäßig 30 bis 60'.
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Gemäß einer anderen, ebenfalls für den Ausbau mit itißerem und innerem
Stahlmantel geeigneten Ausführungsform können die Bügel gegenüber der Horizontalen
geneigt, d. h. um 90' gegenüber der erstbeschriebenen Ausführungsforrn verdreht
an den Mänteln befestigt sein, wobei die sich gegenüberliegenden Bügel, sich in
der gleichen Weise wie vorher beschrieben überlappend, an Innen- und Außenmantel
in entsprechend
verschiedenen Höhenlaggen angebracht sind. Hierbei
-wird die Neigung -i2,-,enüb#2r der Horizontalen mit Vorteil grÖßenordnungsmaßig
zwischen 10
und 45' gewählt.
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In den letztbeschrieberen Hauptanw-endungsfällen der Erfindung auf
einen aus zwei Stahlmänteln mit dazwischenliegender Betonsäule bestehenden Schachtausbau,
bei welchern die beiden Stablinäntel aus einzelnen Schüssen bestehen und hergestellt
werd.en, ist es notwendig, die Bewehrungseleinente am Innen-und am Außenschuß so
anzuordnen. daß sie den Zusammenban der einzelnen Schüsse und das Zusammenfüggen
der beiden Stahlwände nicht behindern und nach dem Einbringen des Betons eine durchgehende
'#Terankerung für diesen darstellen.
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In diesen Fällen ist ferner durch entsprechen&-Ausbildung der
Bewehrung bzw. ihrer Befestigung an den Stalilmänteln züi berücksichtigen, ob die
Stahlmäntel aus aufeinandergeschweißten oder genieteten und geschraubten Schüssen
bestehen, insbesondere, da im letzeren Fall die sich ergebenden hohen Toleranzen
in den Schüssen durch entsprechendes, ein Drehen der Schüsse beim Einbau erforderndes
Versetzen ausgeglichen werden müssen.
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In de-,r Zeichnung sind vorzugsweise Ausführungs-formen der
Erf ndung, - in Anwendung auf -einen aus einem äußeren und einem inneren
Stahlmantel mit dazwischenliegender Betonsäule bestehendenVerbund-Stahlausbau
- dargestellt.
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Abb. 1 zeigt im Horizontalschnitt einen Teil des Umfan
' gs eines Schachtausbaus gemäß der Erfindung; Abb. 2 veranschaulicht in
perspektivischer Darstellung eine vorzugsweise Ausführungsforrn des Bewehrungselementes;
Abb. 3 zeigt in dem Abb. 2 -entsprechenden Norizontalschnitt eine andere
Ausführungsform und Anordnung der Bewehrungselernente; Abb. 4 ist ein -#7,ertikalschnitt
durch Abb. 3.
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In allen Abbildungen ist mit a. der äußere und mit b der innere
Stahlmantel, zwischen denen der Betonkörper c liegt, bezeichnet.
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Bei der Ausführungsform gemäß Abb. 1 erstrecken sich von dem
äußeren und dem inneren Mantel, aufeinander zu gerichtet, in gegeneinander versetzter
Anordnung die daran, z. B. durch Verschweißen, be-
festigten in Abb. 2 im
einzelnen dargestellten, aus Rundstahl bestehenden Bewehrungselemente
d, die aus je zwei über flache Teile f, f" miteinander verbundenen
Bügeln CI', e" bestehen, die im Bereich der flachen Teile f an die Innenseiten
der Stahlwände b bzw. c anpschweißt werden.
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Die beiden Bügelschenkel e', Z' verlaufen in einem Winkel im größenordnungsmäßigen
Bereich von 30
bis 60' gegenüber den Stalilmänteln a, bzw.
b und erstrecken sich je bis in den Bereich der gegenüberli--,--enden
Begrenzung des Betonkörpers, so daß die vorzugsweise parallel zueinander verlaufenden
Bügel e', c" der versetzt gegenüberliegenden Elemente sich auf dem größten
Bereich ihrer Verspannung in verhältnismäßig kleinem Abstand voneinander überlappen.
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Die Bügel umschnüren in dem von ihnen erfaßten Bereich gewissermaßen
den Beton und wirken derart Trennbeanspruchungen, insbesondere in den Fällen, in
denen ein schräg verlaufender Hauptzugspannungsriß in der -Nähe eines Bügels auftritt,
entgegen.
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In einem solchen Fall werden die etwa auftreten-den Scheerrisse
zwischen den sich gegenüberliegenden Bügeln gewisseermaßen durch Keilwirkung unmittclbar
geschlossen, worauf die demzufolge auftretende Reibung zwischen den Rißflächen eine
Übertragung der Kräfte auf die Stahlmäritel bewirkt.
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Der Ouerschnitt der Bewehrungselemente wird je
nach den im Einzelfall
zu erwartenden Beanspruchungen bemessen. Sie werden bei der beschriebenen Ausführungsform
in den in vertikaler Richtung aufeinanderfolgenden Schüssen vorzugsweise senkrecht
miteinander fluchtend angeordnet.
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Der Einbau der mit den Bewehrungselementen versehenen Innenschüsse
kann sehr leicht dadurch erfolgen, daß sie vor dem Einfädeln in die durch den Einbauplan
vorgeschriebene Lage gedreht und nunmehr abgesenkt werden, wobei sich die Bewehrungselemente
der Innenschüsse, von denen der Außenschüsse unbehindert, in den Zwischenräumen
zwischen diesen abwärts bewegen. Anschließend wird ausgerichtet und die Verbindung
hergestellt.
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Ein besonderer Vorteil des kingausbaus gemäß der Erfindung besteht
darin, daß, weil der Betonkörper in vorzüglicher Weise gegenüber Schub- und Trennbeanspruchungen
gesichert ist, die Stahlmäntel unter völliger Sicherheit gegen die Gefahr eines
Ausbeulens bzw. von Verformungen dünner ausgebildet werden können als dies sonst
erforderlich wäre.
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Wenn mit dem Auftreten von Trennkräften als Folge von Wasserdruck
od. dgl. nicht zu rechnen ist, so können die Bewehrungselemente auch so verlegt
werden, daß die vorstehend erläuterte Keilwirkung nicht eintritt und ihre Wirkung
auf den Betonkörper auf die einer Schubsicherung beschränkt ist.
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Trotz des Einbaus der Innen- und Außenschüsse des Stahlmantels für
sich ergibt die erfindungsgernäße Anordnung eine durchgehende Schub- und Trennsicherung,
deren Vorteile, wie sich gezeigt hat, sich vor allem auch dann auswirken, wenn der
gleichförmig auf den Schachtausbau wirkende Druck im Verhältnis zu dem gleichzeitig
wirkenden ungleichförmigen Druck nur gering ist. Auch unter solchen Verhältnissen
bleibt im Fall eines Reißens des Betonkörpers in der Zugzone die volle Tragfähigkeit
des Ausbaus gegen ungleichförmigen Druck erhalten.
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In Abb. 1 ist der Anschaulichkeit halber mit gestrichelten
Linien ein Riß und durch die Pfeile die Wirkung der Bewehrungselemente im Sinne
des Schließens dieses Risses angedeutet.
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Die Ausführungsform gemäß den Abb. 3 und 4 unterscheidet sich
von der an Hand von Abb. 1 b-, schriebenen im wesentlichen dadurch, daß die-
bü#gelartigen Bewehrungselemente nicht unter vertikalem Verlauf der Bügelebene,
sondern um 90' demgegenüber verschwenkt eingebaut sind, wobei die Bügelebene
unter einer verhältnismäßig geringen Neigung gegenüber der Horizontalen, die größenordnungsmäßig
zwischen etwa 10 bis 450 beträgt, liegen kann und die an dem Innen- und dem
Außenmantel angebrachten Elemente sich nunmelir in vertikaler Aufeinanderfolge überlappen.
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Auch durch diese Ausbildung wird der angestrebte Erfolg des sofortigen
Schließen#s von im Fall von Trennbeanspruchungen etwa auftretenden Scheerrissen
zwischen den sich gegenüberliegenden Bügeln durch Keilwirkung und nach dem Schließen
der Risse durch die demzufolge auftretenden Reibungsspannungen die übertragung der
Beanspruchungen auf die Stahlmäntel erzielt.
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In diesen Fällen erfordert der Einbau der Innenschüsse, daß diese
zunächst in ein-, Lage verdreht werden, in der die an ihnen an- gebrachten Bügel,
wie Abb. 3 gestrichelt erkennen läßt, in die Räume zwischen den an dem Außenmantel
festen Bügel eingreifen,
worauf nach ihrem Absenken die Innenschüsse
so weit verdreht werden, daß sich die aus Abb. 3 und 4 erkennbare einander
gegenüberliegende Lage der Bügel ergibt und dann die Verbindung des Schusses mit
dem bereits eingebauten Schuß und später das Einbringen des Betons erfolgen kann.
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Auch in Abb.. 4 ist die durch die gemäß der Erfindung vorgesehenen
Bewehrungselemente erzielte Sicherungsmöglichkeit bzw. Möglichkeit des Schließens
eines gestrichelt angedeuteten Risses - in gleicher NN'eise wie in Abb.
1 - dargestellt.
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Die Erfindung ist - insbesondere hinsichtlich der GestaltungundAnbringungderBewehrungselementeselbstverständlich
nicht auf die vorstehend im einzelnen beschriel--,enen Ausführungsformen beschränkt,
sondern es sind demgegenüber zahlreiche Änderungen möglich, ohne von ihrem Grundgedanken
abzuweichen. So sind gegebenenfalls auch Zwischenstellungen der Bewehrungselemente
zwischen der zur Schachtachse parallelen und zur Schachtachse quer gerichteten Anordnungen
möglich.