DE1011446B

DE1011446B - Rail fastening on concrete sleepers using sleeve-like dowels made of plastic

Info

Publication number: DE1011446B
Application number: DEE9557A
Authority: DE
Original assignee: Everts & Van Der Weyden N V
Current assignee: Everts & Van Der Weyden N V
Priority date: 1953-09-18
Filing date: 1954-09-18
Publication date: 1957-07-04

Description

Schienenbefestigung auf Betonschwellen unter Verwendung von hülsenartigen Dübeln aus Kunststoff Die Erfindung bezieht sich auf Schienenbefestigungen auf Betonschwellen unter Verwendung hülsenartiger Dübel aus Kunststoff zur Aufnahme stiftförmiger Befestigungsmittel.Rail fastening on concrete sleepers using sleeve-like Plastic dowels The invention relates to rail fastenings on concrete sleepers using sleeve-like dowels made of plastic for receiving pin-shaped fasteners.

Das Befestigen einer Schiene auf einer Betonschwelle ist schwierig. Die Befestigung soll sehr haltbar sein, damit sie großen Belastungen und Stößen Widerstand leisten kann. Sie soll ferner dauerhaft sein, damit die erforderliche und kostspielige Wartung auf ein Geringstmaß beschränkt bleibt. Weiter muß diese Befestigung gelöst und nach der Lösung aufs neue zustande gebracht werden können.Fastening a rail to a concrete sleeper is difficult. The attachment should be very durable so that it can withstand large loads and impacts Can resist. It should also be permanent so that the required and costly maintenance is kept to a minimum. This must continue Fixing can be solved and brought about anew after the solution.

Zur Anwendung kommen unter anderem durch die ganze Dicke der Schwelle hindurchlaufende Bolzen, Schrauben, welche in vorher einbetonierte metallische Garnituren passen oder welche mittels hölzerner Dübel befestigt werden, Bolzen in ausgesparten Blindlöchern, die an vorher einbetonierten, metallischen Profilen angreifen, Klammern aus Federstahl, deren gebogenes oberes Ende federnd an dem Fuß der Schiene angreift, und zwar mittelbar oder über ein Zwischenglied.Among other things, they are used through the entire thickness of the threshold passing bolts, screws, which in previously concreted metal fittings fit or which are fastened with wooden dowels, bolts in recessed Blind holes that attack previously concreted, metallic profiles, brackets made of spring steel, the curved upper end of which engages resiliently on the foot of the rail, namely indirectly or via an intermediate link.

Da durch den auf die Wand der ,Bohrung quer zur Schwelle ausgeübten Druck die Gefahr besteht, daß die Schwelle in der Längsrichtung gespalten wird, sind Maßnahmen bekannt, den durch die Befestigungsmittel auf die Lochwandung in Richtung quer zur Schwelle ausgeübten Druck zu vermindern. Dies kann z. B. durch Verwendung prismenförmiger Dübel geschehen. Ferner ist es bekannt, die Schienen in den Schwellen mittels Schrauben mit prismenförmigen Köpfen zu befestigen. Dabei wird der Schraubenbolzen von der Unterseite der Schwelle aus in das Schwellenloch so weit eingeführt, daß der prismenförmige Kopf vollständig im Schwellenloch verschwindet und vermöge seiner prismenförmigen Gestalt auf die Lochwandung nur in der Schwellenlängsrichtung einen Druck ausübt. Auf den mit Gewinde versehenen Schraubenbolzen, der aus dem Schwellenloch an der Oberseite der Schwelle herausragt, wird dann ein auch auf dem Schienenfuß aufliegendes Zwischenstück aufgesetzt und das Zwischenstück dann mit der Schraubenmutter festgezogen.As by the exerted on the wall of the, drilling across the threshold Pressure there is a risk that the sleeper will split lengthways, measures are known by the fastening means on the wall of the hole in Direction across the threshold to reduce the pressure exerted. This can e.g. B. by Use prism-shaped dowels done. It is also known that the rails to be fixed in the sleepers using screws with prismatic heads. Included the screw bolt from the underside of the sleeper into the sleeper hole inserted so far that the prismatic head disappears completely in the threshold hole and because of its prismatic shape on the hole wall only in the longitudinal direction of the sleeper exerts pressure. On the threaded stud bolt that emerges from the Threshold hole protrudes at the top of the threshold, then one is also on the The intermediate piece resting on the rail foot is attached and the intermediate piece then with it tightened with the screw nut.

Die meisten dieser Befestigungsmittel sind verhältnismäßig umständlich, sie können oft nur nach Heben der Schwelle ausgetauscht werden und sind, z. B. im Falle von Holz, der Verwitterung unterworfen. Abgesehen davon haben die meisten Ausführungsformen zusätzlich den Nachteil, daß sie elektrisch nicht isolieren. Da die Schwelle selbst nur unvollkommen isoliert, ist der Betrieb moderner elektrischer Sicherheitsanlagen, nur dann möglich, wenn dabei zusätzliche Isolierkörper in die Befestigungsmittel eingebaut werden. Derartige Isolierkörper sind meist zu empfindlich, um in einer robusten Konstruktion gebraucht zu werden, sie sind außerdem wenig zuverlässig und erfordern ständige Überwachung. Die bekannten Holzdübel isolieren zwar bis zu einem gewissen Grad, sie verwittern jedoch leicht und sind verhältnismäßig unelastisch, wodurch wiederum die erwähnte Gefahr der Spaltung der Schwelle auftritt. Die gleichfalls bekannten Dübel aus thermoplastischen Kunststoffen, die mit Längsrippen versehen sein können, sind ebenfalls in kaltem Zustand sehr wenig elastisch. Die bekannten Dübelverbindungen haben ganz allgemein den Nachteil, daß sie infolge der Keilwirkung im Beton rings um das Loch große Tangentialkräfte erzeugen und die Spaltung der Schwelle verursachen können. Dann löst sich die Befestigung der Schiene, und die Schwelle ist nicht mehr imstande, der Schiene den erforderlichen Halt zu gewähren.Most of these fasteners are relatively cumbersome, they can often only be exchanged after lifting the threshold and are, for. B. in Fall of wood subject to weathering. Apart from that, most of them have Embodiments also have the disadvantage that they do not isolate electrically. There the threshold itself is only imperfectly insulated, the operation of modern electric Safety systems, only possible if additional insulating bodies are inserted into the Fasteners are installed. Such insulators are usually too sensitive to be used in a robust construction, they are also not very reliable and require constant monitoring. The well-known wooden dowels insulate up to to a certain extent, but they weather easily and are relatively inelastic, as a result of which the aforementioned risk of splitting the threshold occurs. Likewise known dowels made of thermoplastics, which are provided with longitudinal ribs can be, are also very little elastic in the cold state. The known Dowel connections generally have the disadvantage that they are due to the wedge effect create large tangential forces in the concrete around the hole and split the Cause threshold. Then the fastening of the rail loosens, and the The threshold is no longer able to provide the rail with the necessary support.

Damit Betonschwellen mit. Schienenbefestigungen, welche mittels Dübel im Beton gehalten werden, einen genügenden Spaltungswiderstand erhalten, ist es verständlich, daß beiderseits des Fußes der Schiene nur eine Dübelverbindung angeordnet wird, und zwar in der Mitte der Breite der Schwelle oder etwas verschoben-in bezug aufeinander, damit beiderseits der Löcher eine möglichst große Betondicke übrigbleibt. Eine derartige Aufstellung der Dübelverbindunmen hat aber den Nachteil, daß der Fuß der Schiene nur über eine geringe Länge seitlich unterstützt wird, was zur Folge hat, daß die Schiene in horizontaler Richtung eine ungenügende Starrheit (Rahmenstarrheit) bekommt.So that concrete sleepers with. Rail fastenings, which by means of dowels be held in the concrete, obtain sufficient resistance to splitting, it is understandable that only one dowel connection is arranged on both sides of the foot of the rail is, in the middle of the width of the threshold or slightly shifted-in relation on top of each other so that the largest possible concrete thickness remains on both sides of the holes. Such a list of the Dübelverbindunmen has but the disadvantage that the foot of the rail is only supported laterally over a short length, what has the consequence that the rail has insufficient rigidity in the horizontal direction (Frame rigidity) gets.

Damit die Schiene eine genügende Rahmenstarrheit erhält, soll der Schienenfuß über eine größere Länge seitlich unterstützt werden, wobei, um die Starrheit zur Geltung kommen zu lassen, die erwähnten seitlichen Stützen jede für sich mittels zweier Befestigungsmittel mit der Schwelle verbunden werden sollen, welche, in der Querrichtung der Schwelle gesehen, in genügendem Abstand voneinander angeordnet werden sollen. Dies hat zur Folge, daß die Dübelausnehmungen ziemlich dicht in der Nähe der Seitenwände der Schwelle angeordnet werden müssen. Dann aber droht die Gefahr des Spaltens der Schwelle (seitlichen Ausbrechens des Betons) erst recht.In order for the rail to have sufficient frame rigidity, the Rail foot can be laterally supported over a greater length, in order to maintain rigidity to let the mentioned side supports come into their own by means of each one two fasteners are to be connected to the threshold, which, in the Seen transverse direction of the threshold, arranged at a sufficient distance from each other should be. This has the consequence that the dowel recesses are quite tight in the Must be placed near the side walls of the threshold. But then it threatens There is even more danger of the threshold splitting (the concrete breaking out to the side).

Zur Vermeidung aller vorgenannten Nachteile soll gemäß der Erfindung eine Schienenbefestigung auf Betonschwellen unter Verwendung von hülsenartigen, der Aufnahme stiftartiger Befestigungsmittel dienenden Dübeln aus Kunststoff, die in Ausnehmungen der Schiwellen einsetzbar sind und deren äußere Umrißform dem Querschnitt der Ausnehmungen ähnlich ist, dadurch gekennzeichnet sein, daß die Materialverteilung im Dü belquerschnitt unterschiedlich ist, und zwar derart, daß in zwei sich nach dem Einbau des Dübels in Schwellenlängsrichtung gegenüberliegenden Bereichen mehr Material vorhanden ist und ein geringerer Hohlraum zwischen dem Dübel und der Innenwandung der Ausnehmung bleibt als in den zwischen diesen Bereichen liegenden, also sich quer zur Schwellenlängsrichtung gegenüberliegenden Bereichen des Dübels.To avoid all of the aforementioned disadvantages, according to the invention a rail fastening on concrete sleepers using sleeve-like, the inclusion of pin-like fasteners serving plastic dowels that can be used in recesses of the ski waves and their outer contour shape corresponds to the cross section is similar to the recesses, characterized in that the material distribution in the dowel cross section is different, in such a way that in two after areas opposite to the installation of the anchor in the longitudinal direction of the sleeper Material is present and a smaller cavity between the dowel and the inner wall the recess remains as in the one between these areas, that is to say itself Areas of the anchor opposite across the longitudinal direction of the sleeper.

Für die Dübel hat sich als Material ein neuzeitlicher Kunststoff, wie ein Polyamid, insbesondere .Nylon, besonders brauchbar erwiesen. Dieser Stoff hat den Vorteil, daß er eine große Stärke mit einer großen Zähigkeit vereinigt und in kaltem Zustand wenigstens teilweise elastisch verformbar ist. Er hat gute elektrisch isolierende Eigenschaften und ist sehr haltbar. Die Dübel können verhältnismäßig billig durch -Spritzgießen hergestellt werden. Dabei ist es einfach, die konische Form, wenn diese verlangt wird, und die erwünschte Materialverteilung dem Umfang entlang, welche dazu erforderlich ist, daß die Klemmkräfte sich hauptsächlich in der Längsrichtung der Schwelle auswirken, in dem Dübel zustande zu bringen. Man braucht dann keine besondere Formgebung beim Befestigungsmittel (Nagel oder Stift) anzuwenden, wodurch dieses aus Rundmaterial (konstante Querschnittsform) hergestellt werden kann.A modern plastic has proven to be the material for the dowels, such as a polyamide, especially nylon, has been found to be particularly useful. This stuff has the advantage that it combines great strength with great toughness and is at least partially elastically deformable in the cold state. He has good electrical insulating properties and is very durable. The dowels can be proportionate can be manufactured cheaply by injection molding. It is easy to use the conical Shape, if required, and the desired material distribution to the circumference along, which is required that the clamping forces are mainly in affect the longitudinal direction of the sleeper in the dowel to come about. Man then no special shaping of the fastening means (nail or pin) to apply, whereby this is made of round material (constant cross-sectional shape) can be.

Sowohl für die solide Befestigung der Schiene wie für die günstige Beanspruchung des Betons durch die Klemmkräfte ist es erwünscht, daß die Klemmkraft längs der Ausnehmung, des Dübels und des Stiftförmigen Befestigungsmittels gleichbleibend ist und eine gleichbleibende Verteilung in der Querrichtung erfährt. Dies kann gemäß der Erfindung erreicht werden, indem man die Querschnittsform der Aus= nehmungen, der Dübel und/oder Dübelhohlräume (auch bei nicht konischen, also im allgemeinen zylindrischen, stiftförmigen Befestigungsmitteln) aufeinander abstimmt.Both for the solid fastening of the rail as well as for the cheap Stress on the concrete by the clamping forces, it is desirable that the clamping force constant along the recess, the dowel and the pin-shaped fastening means and experiences a constant distribution in the transverse direction. This can be done according to of the invention can be achieved by the cross-sectional shape of the recesses, the dowels and / or dowel cavities (even with non-conical ones, i.e. in general cylindrical, pin-shaped fastening means) coordinated with one another.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing.

Fig. 1 und 2 sind senkrechte Querschnitte einer nicht durchgehenden Ausnehmung in einer Betonschwelle mit einem Schienennagel besonderer Form, welche Querschnitte in zueinander senkrecht stehenden Ebenen liegen; Fig. 3 ist ein Querschnitt des in Fig. 1 und 2 dargestellten Dübels in der Ausnehmung; Fig. 4 und 5 zeigen Dübelformen in anderer Ausführung.Figures 1 and 2 are vertical cross-sections of a discontinuous one Recess in a concrete sleeper with a rail nail of special shape, which Cross-sections lie in mutually perpendicular planes; Fig. 3 is a cross section of the anchor shown in Figures 1 and 2 in the recess; Figures 4 and 5 show Dowel shapes in a different design.

Die nicht durchgehende und konische Ausnehmung 1 in der Schwelle 2 gemäß Fig. 1 und 2 hat einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken (Fig. 3). Hierin ist ein passender Dübel 3 aus Nylon angeordnet. Dieser Dübel ist der Länge nach mit Rippen 4 versehen (Fig. 3). Der Dübel ist hohl, d. h., über die ganze Länge ist ein nach unten' sich konisch verengender mittiger Hohlraum 5 ausgespart. In ihn wird das Befestigungsende des ..,,,m:, Querschnitt rechteckigen Nagelschaftes 13 gedrückt. Der Querschnitt des Nagels 13 ist gleichbleibend; 'd. $.a der Schaft ist nicht konisch. Die Abmessungen des Dübels 3 sowohl an der Innen- wie an der Außenseite, also auch der Rippen 4, sind sehr genau bestimmt, da-' mit bei eingetriebenem Schienennagel 13 die Klemmkräfte bekannt und beschränkt sind und die Kraft zum Wiederherausziehen des Nagels innerhalb gewünschter Grenzen bleibt. Der Dübelquerschnitt ist in bezug auf die Ausnehmungsgröße und den gleichbleibenden Querschnitt des Nagels derartig bestimmt, daß nur Klemmkräfte in einer Richtung, z. B. in Richtung a-b, auftreten und daß in Richtung c-d nur geringe oder gar keine Klemmung auftritt. Es sind dann auch besonders die von der Ebene a-b durchquerten Rippen auf dem Dübel 3, die gepreßt werden. Diese Rippen werden also am meisten verformt. Die Rippen in den Rundungen der Ausnehmung werden t4g verformt, und die Rippen an den von der Ebene c-d durchquerten Seiten des Dübels werden praktisch nicht verformt.The non-continuous and conical recess 1 in the threshold 2 according to FIGS. 1 and 2 has an essentially rectangular cross section with rounded corners (FIG. 3). A suitable dowel 3 made of nylon is arranged therein. This dowel is provided with ribs 4 along its length (Fig. 3). The dowel is hollow, that is, a central cavity 5 which narrows conically downwards is cut out over the entire length. The fastening end of the .. ,,, m :, cross-section of rectangular nail shaft 13 is pressed into it. The cross section of the nail 13 is constant; 'd. $ .a the shaft is not conical. The dimensions of the dowel 3 both on the inside and on the outside, including the ribs 4, are very precisely determined so that when the rail nail 13 is driven in, the clamping forces are known and limited and the force to pull the nail out again is within desired limits remain. The dowel cross-section is determined in relation to the recess size and the constant cross-section of the nail in such a way that only clamping forces in one direction, e.g. B. in the direction ab, and that little or no clamping occurs in the direction cd. It is then also especially the ribs on the dowel 3 that are traversed from the plane that are pressed. So these ribs are the most deformed. The ribs in the roundings of the recess are deformed t4g, and the ribs on the sides of the dowel traversed by the plane cd are practically not deformed.

Eine Verformung des Dübels in seiner Längsrichtung soll möglichst vermieden werden. Zur Erfüllung dieser Forderung kann ein Kragen 17 am oberer Dübelende beitragen, ferner soll in jedem Querschnitt senkrecht zur Dübelachse die Wandstärke des Dübels (ohne die Rippen 4) kleiner sein als der Abstand ''zwischen Ausnehmungswandung und Nagel, d. h., die Buchten zwischen den Rippen 4 sollen offen bleiben. Nur dann ist in jedem Querschnitt eine elastische Verformung des Dübels möglich, ohne daß eine Verdrängung des Dübelmaterials in Längsric'h@ung nötig ist. `" Die Konizität des Dübels kann, gegebenenfalls'"° in Zusammenwirken mit der Breite der Rippen 4, so gewählt werden, daß die Klemmkraft des Nagels entlang seines eingeklemmten Teils gleich und in derselben Richtung gerichtet ist.A deformation of the anchor in its longitudinal direction should be possible be avoided. To meet this requirement, a collar 17 at the top end of the dowel contribute, furthermore, the wall thickness should be perpendicular to the dowel axis in each cross-section of the dowel (without the ribs 4) must be smaller than the distance '' between the wall of the recess and nail, d. That is, the bays between the ribs 4 should remain open. Only then elastic deformation of the anchor is possible in every cross-section without a longitudinal displacement of the dowel material is necessary. "The conicity of the anchor can, if necessary '"° in cooperation with the width of the ribs 4, be chosen so that the clamping force of the nail along its clamped part is the same and directed in the same direction.

In gleicher Weise wird die erwünschte Klemmkraft auch für rechteckige Nägel mit abgerundeten Ecken erhalten.In the same way, the desired clamping force is also achieved for rectangular Nails with rounded corners preserved.

Der Dübelquerschnitt gemäß Fig. 4 ist mehr elliptisch. Hierzu paßt ein ovaler Querschnitt des Nagelschaftes, wobei die Längsachsen der Ellipse und des Ovals zusammenfallen.The dowel cross-section according to FIG. 4 is more elliptical. This fits an oval cross-section of the nail shaft, the longitudinal axes of the ellipse and of the oval coincide.

Die Abmessungen sind derart gewählt, daß "die Klemmkräfte praktisch ausschließlich in der Richtung der langen Achse der Ellipse wirksam werden. Man sieht in Fig. 4, daß der Dübel an der Stelle 6 eine größere Dicke hat als an der Stelle 7. Wenn der im Querschnittovale Nagelschaft eingetrieben wird, wird an der Stelle 6 -eine größere Zusammenpressung des Dübelmaterials stattfinden als bei der Stelle 7 und. infolgedessen -wirkt die Klemmkraft in der Richtung der langen Achse der Ellipse. Diese lange Achse der Ellipse soll sich also in der Längsrichtung der Schwelle erstrecken.The dimensions are chosen so that "the clamping forces are practical only take effect in the direction of the long axis of the ellipse. Man sees in Fig. 4 that the dowel at the point 6 has a greater thickness than at the Point 7. When the nail shaft, which is oval in cross section, is driven in, the Position 6 - the dowel material is compressed more than with the Digit 7 and. consequently the clamping force acts in the direction of the long axis the ellipse. This long axis of So the ellipse should be in the Extend the longitudinal direction of the threshold.

Es spricht nichts dagegen, der Ausnehmung in dem Beton eine elliptische Gestaltung zu geben. Man soll nur dafür sorgen, daß die Achsen dieser Ausnehmung in der richtigen Richtung liegen, und man soll ebenfalls dafür sorgen, daß der Dübel in der richtigen Weise in der Ausnehmung angeordnet wird.There is nothing to prevent the recess in the concrete from being elliptical To give design. One should only ensure that the axes of this recess in the right direction, and you should also make sure that the dowel is properly placed in the recess.

Der Dübelquerschnitt gemäß Fig.5 ist auf eine kreisrunde Ausnehmung in der Schwelle abgestellt, für einen kreisrunden Nagelschaftquerschnitt. Der Hohlraum in dem Dübel ist aber oval, und infolgedessen ist der Dübel bei der Stelle 8 dicker als bei der Stelle 9, und der Zwischenraum zwischen Dübel und Ausnehmungswand ist bei Punkt 8 geringer als bei Punkt 9. Die Klemmkräfte wirken dann an der Stelle 8, und die Achse 10 soll sich dann in der Längsrichtung der Schwelle erstrecken. Würde man einen Nagel mit ovalem Schaftquerschnitt benutzen, so wäre es auch möglich, die Klemmkräfte an derStelle 9 zu erzeugen, und dann sollte die Achse 11 sich in der Längsrichtung der Schwelle erstrecken.The dowel cross-section according to Figure 5 is on a circular recess parked in the threshold, for a circular nail shaft cross-section. The cavity but is oval in the dowel, and consequently the dowel at point 8 is thicker than at point 9, and the space between dowel and recess wall is at point 8 less than at point 9. The clamping forces then act at the point 8, and the axis 10 should then extend in the longitudinal direction of the sleeper. If you were to use a nail with an oval shaft cross-section, it would also be possible to generate the clamping forces at point 9, and then the axis 11 should move into extend the longitudinal direction of the threshold.

Claims

PATENTANSPRL "CIIH 1. Rail fastening on concrete sleepers under Use of sleeve-like fasteners used to hold pin-like fasteners Plastic dowels that can be used in recesses in the sleepers and their outer contour shape is similar to the cross section of the recesses, characterized in that that the material distribution in the dowel cross-section is different, namely in such a way that that in two opposite one another in the longitudinal direction of the sleeper after the anchor has been installed There is more material in the areas and a smaller cavity between the dowel and the inner wall of the recess remains as in between these areas lying, i.e. opposite areas transversely to the longitudinal direction of the sleeper of the dowel.

2. dowels for rail fastening according to claim 1, characterized in that that with cylindrical recesses and conical fasteners or vice versa the wall thickness of the dowel in the longitudinal direction of the same is selected differently in this way is that the outward clamping force of the fastener over the whole Dowel length is approximately the same.

3. Dowel according to claim 1 or 2, characterized in that that the dowels are provided with longitudinal ribs on the outer surface.

4. Dowel after Claim 2 and 3, characterized in that in the case of conical recesses the longitudinal ribs narrower downwards, with conical fastening pins the longitudinal ribs upwards get narrower.

5. Dowel according to one of the preceding claims, characterized in that the dowel consists of an aminoplast, in particular a polyamide, preferably nylon. Considered publications: German Patent Specifications No. 806 011, 807 018; French Patent No. 632 281; British Patent No. 508,322; USA. Pat. No. 1,450,280.