DE102005032935A1

DE102005032935A1 - Vorrichtung zur Erzeugung einer Sollbruchstelle in einer auf einer Tragschicht angeordneten Fahrbahndecke aus Beton

Info

Publication number: DE102005032935A1
Application number: DE200510032935
Authority: DE
Inventors: Marc-Oliver Dipl.-Ing. Förster
Original assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Current assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2007-01-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Erzeugung einer Sollbruchstelle in einer auf einer Tragschicht (2) angeordneten Fahrbahndecke (3) aus Beton. Die Vorrichtung (1) ist als T-Profil ausgebildet und weist eine die Lage der Sollbruchstelle definierende Profilleiste (5) und eine auf der Tragschicht (2) aufliegende Stützvorrichtung (4) auf, welche eine Verlagerung, insbesondere ein Verkippen, der Profilleiste (5) während des Aufbringens des noch nicht erhärteten Betons auf die Tragschicht (2) verhindert. Dabei ist die Profilleiste (5) derart ausgebildet und angeordnet, dass sich die Sollbruchstelle in einem Bereich (7) zwischen einer der Tragschicht (2) abgewandten Oberfläche (8) der Fahrbahndecke (3) und der Profilleiste (5) ausbildet. Durch die bereits vor dem Betonieren auf die vorbereitete Tragschicht (2) aufgelegte Vorrichtung (1) wird gewährleistet, dass die Sollbruchstelle bereits bei der Herstellung der Fahrbahndecke (3) erzeugt wird. Ein nachträgliches Einschneiden von Fugen nach dem Stand der Technik ist nicht mehr erforderlich.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Sollbruchstelle in einer auf einer Tragschicht angeordneten Fahrbahndecke aus Beton.

Fahrbahndecken aus Beton werden in der Praxis beispielsweise mit einem aus DE 295 20 147 U1 bekannten Gleitschalungsfertiger kontinuierlich hergestellt. Hierbei wird der Beton der Fahrbahndecke einlagig oder mehrlagig bzw. mehrschichtig auf eine vorbereitete Tragschicht aufgebracht. Beim Erhärten des Betons entstehen in der Fahrbahndecke innere Zugspannungen, welche die Zugfestigkeit des jungen Betons überschreiten und dadurch zu Rissen führen. Um dieses so genannte wilde Reißen und damit einhergehende große Rissöffnungsweiten zu vermeiden, werden in den erstarrten Beton durch nachträgliches Einschneiden von Fugen an der Oberfläche der Fahrbahndecke Sollbruchstellen erzeugt. Die Fugen werden in regelmäßigen Abständen quer zu einer Fahrrichtung und bei größerer Breite der Fahrbahndecke auch längs der Fahrrichtung in die Oberfläche der Fahrbahndecke eingebracht. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass der Baukörper in einem vorgegebenen Raster, beispielsweise von etwa 5 m reißt, wodurch wiederum die Rissöffnungsweiten reduziert werden können. Die Fugen werden nachträglich, beispielsweise durch Bitumen oder ein entsprechend ausgebildetes Profil aus Kunststoff oder Gummi verschlossen, um das Eindringen von Flüssigkeit und Fremdstoffen zu minimieren. Im Bereich der Querfugen werden zur Übertragung von Querkräften und zur Sicherung der Höhenlage während der Herstellung kunststoffbeschichtete Stahldübel eingebracht, welche in regelmäßigen Abständen in den Beton eingedrückt werden. Im Bereich der Längsfugen sind zur Verhinderung des Auseinanderwanderns Anker vorgesehen. Durch die eingebrachten Fugen hat es den Anschein, als sei die durchgehend gefertigte Fahrbahndecke aus einzelnen Betonplatten zusammengesetzt.

Dabei erweist sich der richtige Zeitpunkt der Herstellung der Fuge als besonders wichtig, da ein zu frühes Schneiden zu Beschädigungen der Oberfläche der Fahrbahndecke im Fugenbereich und ein zu spätes Schneiden zu großen wilden Rissen führen kann. Es bedarf also der Erfahrungen des zuständigen Personals den richtigen Zeitpunkt zum Schneiden der Fugen zu bestimmen. Der richtige Zeitpunkt wird in Abhängigkeit des Erhärtungsverlaufs des Betons abgeschätzt. Da der Erhärtungsverlauf allerdings von vielen Faktoren abhängt, beispielsweise von den Betonzuschlägen, der Zementart und -menge, den klimatischen Bedingungen vor und während der Erhärtung, und der Art bzw. der Dauer der Nachbehandlung, ist diese Abschätzung relativ ungenau. Als nachteilig erweist sich außerdem, dass zum Zeitpunkt des Fugenschneidens eine Vielzahl an Maschinen und eine entsprechende Personalzahl zur Bedienung der Maschinen vor Ort bereitgehalten werden muss.

Als nachteilig erweist sich außerdem, dass die eingebrachte Sollbruchstelle eine Schwachstelle in der Fahrbahndecke darstellt, da der Querschnitt durch die Fugen um etwa 25 bis 30 % der Ausgangsdicke geschwächt wird. Diese Schwächung führt bei einer Erwärmung der Fahrbahndecke in den Sommermonaten zu etwa 2,67-fach erhöhten Spannungen, welche alleine oder in Verbindung mit der Beanspruchung durch den Verkehr zu einem früheren Versagen der Fahrbahndecke führen kann.

Außerdem erweist es sich als nachteilig, dass die in den Beton eingedrückten Dübel ihre Solllage beim Einbringen von Rüttelenergie bei der Verdichtung und Glättung verlassen und somit Ihre Aufgabe, die Querkräfte zu übertragen und die Höhenlage zu sichern nicht oder zumindest nur unzureichend erfüllen können.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welcher Sollbruchstellen bereits bei der Herstellung einer Fahrbahndecke aus Beton erzeugt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung vorgesehen, mit einer die Lage der Sollbruchstelle definierenden Profilleiste, welche senkrecht zu der Tragschicht ausgerichtet ist und zu mindest eine Stützvorrichtung aufweist, welche zumindest teilweise auf der Tragschicht aufliegt und eine Verlagerung, insbesondere ein Verkippen, der Profilleiste während des Aufbringens des noch nicht erhärteten Betons auf die Tragschicht verhindert, wobei die Profilleiste derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sich die Sollbruchstelle in einem Bereich zwischen einer der Tragschicht abgewandten Oberfläche der Fahrbahndecke und der Profilleiste ausbildet. Durch die bereits vor dem Betonieren auf die vorbereitete Tragschicht aufgelegte Vorrichtung bzw. Profilleiste ist gewährleistet, dass die Sollbruchstelle bereits bei der Herstellung der Fahrbahndecke erzeugt wird. Ein nachträgliches Einschneiden von Fugen nach dem Stand der Technik ist nicht mehr erforderlich. Durch den nunmehr gleich bleibenden Querschnitt können erhöhte Spannungen durch Erwärmung in den Sommermonaten ausgeschlossen werden, was zu einer Qualitätssteigerung und einer Verlängerung der Lebensdauer der Fahrbahndecke führt. Die ungenaue Abschätzung des Erhärtungsverlaufes des Betons durch das zuständige Personal zur Bestimmung des richtigen Zeitpunktes des Fugenschneidens ist nicht mehr erforderlich. Die Herstellung der Fahrbahndecken ist also nicht mehr abhängig von den Erfahrungen des Personals, was insbesondere zu einer gleich bleibenden Qualität der Fahrbahndecke führt. Zudem ergibt sich durch den Entfall des Fugenschneidens ein wirtschaftlicher Vorteil, da der zum Zeitpunkt des Fugenschneidens hohe maschinelle und personelle Aufwand reduziert werden kann. Weiteres Einsparungspotential ergibt sich durch den Entfall des Verschließens der Fugen mit Bitumen bzw. Kunststoff- oder Gummiprofilen, sowie die anschließende arbeitsintensive Wartung und Pflege dieses Fugenverschlusses.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung wird auch dadurch erreicht, dass ein Werkstoff der Profilleiste und der Stützvorrichtung mindestens die Steifigkeit und die Festigkeit des erhärteten Betons aufweist. Hierdurch wird gewährleistet, dass sich die Profilleiste und die Stützvorrichtung während des Betonierens und während des anschließenden Erhärtens des Betons nicht verformen kann. Weiterhin ist durch die geeignete Werkstoffwahl eine Übertragung von Druckkräften über den gesamten Querschnitt gewährleistet. Zweckmäßigerweise sind sowohl die Profilleiste als auch die Stützvorrichtung gegen Korrosion geschützt.

Weiterhin erweist es sich als besonders zweckmäßig, dass der Werkstoff der Profilleiste und der Stützvorrichtung oder eine aufgetragene Beschichtung Eigenschaften aufweist, welche eine relative Bewegung zwischen dem sich erhärtenden Beton und der Profilleiste und zwischen dem sich erhärtenden Beton und der Stützvorrichtung ermöglicht. Für ein definiertes Reißen des Betons im Bereich der Sollbruchstelle ist es erforderlich, dass der Beton keinerlei Verbindung mit der Profilleiste und der Stützvorrichtung eingeht. Bei der aufgetragenen Beschichtung kann es sich beispielsweise um ein Trenn- oder Fließmittel handeln.

Eine ebenfalls besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auch dadurch geschaffen, dass die Stützvorrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der Profilleiste angeordnet ist. Durch die Ausbildung der Vorrichtung als T-Profil wird eine konstruktiv einfache und dadurch kostengünstig zu produzierende Vorrichtung zur Verfügung gestellt, welche zudem besonders stabil und kippsicher ausgebildet ist. Hierbei können Profilleiste und Stützvorrichtung einteilig ausgebildet, miteinander verschweißt oder auf eine andere Art und Weise unlösbar oder lösbar miteinander verbunden sein.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, dass die Abmessungen der Stützvorrichtung quer zu einer Fahrrichtung größer sind als die Abmessungen der Profilleiste. Durch die größere Abmessung der Stützvorrichtung werden seitlich der Profilleiste parallel zur Fahrrichtung Verlängerungsabschnitte zur Verfügung gestellt, welche während der Herstellung der Fahrbahndecke mit dem Eigengewicht des Gleitschalungsfertigers belastet werden. Hierdurch kann sich die Lage der Profilleiste während des Aufbringens des Betons nicht verändern.

Dabei erweist es sich als besonders praxisnah, wenn in der auf der Tragschicht aufliegenden Stützvorrichtung mehrere Durchbrechungen vorgesehen sind. Mittels dieser Durchbrechungen wird möglicherweise durch einen Riss eindringendes Wasser in den Bereich der Tragschicht abgeleitet und eine Ansammlung von Wasser im Bereich der Vorrichtung verhindert.

Die Durchbrechungen können entfallen, wenn nach einer anderen zweckmäßigen Weiterbildung entlang der Längserstreckung der Profilleiste mehrere Stützvorrichtungen angeordnet sind, wobei zwischen jeweils benachbarten Stützvorrichtungen ein Abstand vorhanden ist. Hierbei kann durch einen Riss eindringendes Wasser zwischen den jeweils benachbarten Stützvorrichtungen direkt in die Tragschicht eingeleitet werden.

Nach einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung sind der Stützvorrichtung und/oder der Profilleiste Fixiermittel zur Befestigung der Vorrichtung in der Tragschicht zugeordnet. Hierbei wird die Vorrichtung beispielsweise durch der Stützvorrichtung zugeordnete Dornen in der Tragschicht zusätzlich fixiert, wodurch eine Verlagerung der Vorrichtung verhindert werden kann.

Eine weitere besonders vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch geschaffen, dass der Profilleiste und/oder der Stützvorrichtung Halteeinrichtungen für Dübel oder Anker zugeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, dass die Ist-Lage der Dübel bzw. der Anker auch nach dem Betonieren bzw. auch nach dem nachträglichen Aufbringen von Rüttelenergie zur Verdichtung und Glättung, der Soll-Lage entspricht, so dass die Übertragung von Querkräften und die Sicherung der Höhenlage im Bereich der Sollbruchstelle gewährleistet bzw. das Auseinanderwandern verhindert werden kann.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 eine Prinzipskizze einer Vorrichtung zur Erzeugung eine Sollbruchstelle in einer Seitenansicht;
2 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung in einer perspektivische Darstellung;
3 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung in einer perspektivischen Darstellung;
4 eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung in einer perspektivischen Darstellung;
5 eine vierte Ausführungsform der Vorrichtung in einer perspektivischen Darstellung;
6 eine fünfte Ausführungsform der Vorrichtung in einer perspektivischen Darstellung;
7 zeigt verschiedene Ausbildungen der Profilleiste in einer Seitenansicht;
8 zeigt zwei verschiedene Ansichten einer ersten Ausführungsform einer Haltevorrichtung für einen Dübel;
9. zeigt zwei verschiedene Ansichten einer zweiten Ausführungsform der Haltevorrichtung für einen Dübel;
10 zeigt zwei verschiedene Ansichten einer dritten Ausführungsform der Haltevorrichtung für einen Dübel.
Sich jeweils entsprechende Elemente der Ausführungsbeispiele sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Prinzipskizze einer Vorrichtung 1 zur Erzeugung einer Sollbruchstelle in einer auf einer Tragschicht 2 angeordneten Fahrbahndecke 3 aus Beton. Die Vorrichtung 1 ist als T-Profil ausgebildet und weist eine auf der Tragschicht 2 aufliegende Stützvorrichtung 4 und eine Profilleiste 5 auf. Die Profilleiste 5 ist quer zu einer Fahrrichtung 6 und senkrecht zu der Tragschicht 2 bzw. senkrecht zu der Stützvorrichtung 4 ausgerichtet. Bei der Herstellung der Fahrbahndecke 3 wird der noch nicht erhärtete Beton, beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Gleitschalungsfertigers, auf die Tragschicht 2 aufgebracht. Die Lage der Sollbruchstelle wird durch die Vorrichtung 1 bzw. die Profilleiste 5 definiert und bildet sich in einem Bereich 7 zwischen einer der Tragschicht 2 abgewandten Oberfläche 8 der Fahrbahndecke 3 und der Profilleiste 5.
Die 2 bis 6 zeigen jeweils verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung 1 in perspektivischen Darstellungen. Dabei ist die Stützvorrichtung 4 jeweils senkrecht zu der Profilleiste 5 ausgerichtet, so dass die Vorrichtung 1 als T-Profil ausgebildet ist. In der Ausführungsform nach 2 sind die Abmessungen der Stützvorrichtung 4 und der Profilleiste 5 entlang einer quer zu der Fahrrichtung 6 angeordneten Längserstreckung der Vorrichtung 1 identisch. Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 sind die Abmessungen der Stützvorrichtung 4 quer zu der Fahrrichtung 6 größer als die Abmessungen der Profilleiste 5, so dass die Vorrichtung 1 in Fahrrichtung 6 seitlich neben der Profilleiste 5 Verlängerungsabschnitte 9 aufweist. Diese Verlängerungsabschnitte 9 werden während der Herstellung der Fahrbahndecke 3 mittels des nicht dargestellten Gleitschalungsfertiger belastet, so dass eine Verlagerung der Vorrichtung 1 durch das Eigengewicht des Gleitschalungsfertigers verhindert wird. Nach einer dritten und in 4 dargestellten Ausführungsform weist die auf der Tragschicht 2 aufliegenden Stützvorrichtung 4 mehrere Durchbrechungen 10 auf. Hierdurch kann durch einen Riss in der Fahrbahndecke 3 eindringendes Wasser in die Tragschicht 2 abgeführt werden. Eine weitere Möglichkeit ein Ansammeln von Wasser im Bereich der Vorrichtung 1 zu verhindern zeigt die 5. Hierbei ist die Profilleiste 5 mit mehreren streifenförmigen Stützvorrichtungen 4 verbunden, welche in einem Abstand a entlang der Längserstreckung der Vorrichtung 1 angeordnet sind. In der Ausführungsform nach 6 sind den einzelnen Stützvorrichtungen 4 als Dornen ausgebildete Fixiermittel 11 zugeordnet. Diese Fixiermittel 11 verankern die Vorrichtung 1 in der Trag schicht 2, so dass eine Verlagerung der Profilleiste 5 bzw. der Vorrichtung 1 ausgeschlossen werden kann.
Eine der Stützvorrichtung 4 angewandte Kante 12 der Profilleiste 5 kann gemäß 7 gerade, spitz oder abgerundet ausgebildet sein.
Die 8 bis 10 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen einer Halteinrichtung 13 für Dübel 14 oder Anker, welche in der Figur allerdings nicht dargestellt sind. Mittels der Halteeinrichtung 13 wird gewährleistet, dass die kunststoffummantelten Stahldübel auch nach dem Aufbringen von Rüttelenergie zur Verdichtung und Glättung des Betons ihre vorbestimmte Soll-Lage aufweisen. In einer ersten Ausführungsform nach 8 wird die Halteinrichtung 13 mittels einer Befestigungseinrichtung 15 fest an der Profilleiste 5 fixiert. In der Ausführungsform nach 9 wird die Halteinrichtung 13 auf die Profilleiste 5 aufgesteckt. Hierdurch lässt sich ein Abstand zwischen jeweils benachbarten Dübeln 14 problemlos an den jeweiligen Belastungsfall der Fahrbahndecke 3 anpassen. Beispielsweise wird der Abstand der Dübel 14 bei Autobahnen geringer sein als bei einem ländlichen Verkehrsweg. 10 zeigt eine Halteinrichtung 13 welche als Drahtgestell ausgebildet ist und ebenfalls auf die Profilleiste 5 aufgesteckt werden kann.

Claims

Vorrichtung (1) zur Erzeugung einer Sollbruchstelle in einer auf einer Tragschicht (2) angeordneten Fahrbahndecke (3) aus Beton, gekennzeichnet durch, eine die Lage der Sollbruchstelle definierende Profilleiste (5), welche senkrecht zu der Tragschicht (2) ausgerichtet ist und zumindest eine Stützvorrichtung (4) aufweist, welche zumindest teilweise auf der Tragschicht (2) aufliegt und eine Verlagerung, insbesondere ein Verkippen, der Profilleiste (5) während des Aufbringens des noch nicht erhärteten Betons auf die Tragschicht (2) verhindert, wobei die Profilleiste (5) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sich die Sollbruchstelle in einem Bereich (7) zwischen einer der Tragschicht (2) abgewandten Oberfläche (8) der Fahrbahndecke (3) und der Profilleiste (5) ausbildet.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkstoff der Profilleiste (5) und der Stützvorrichtung (4) mindestens die Steifigkeit und die Festigkeit des erhärteten Betons aufweist.
Vorrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Profilleiste (5) und der Stützvorrichtung (4) oder eine aufgetragene Beschichtung Eigenschaften aufweist, welche eine relative Bewegung zwischen dem sich erhärtenden Beton und der Profilleiste (5) und zwischen dem sich erhärtenden Beton und der Stützvorrichtung (4) ermöglicht.
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung (4) im Wesentlichen senkrecht zu der Profilleiste (5) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Stützvorrichtung (4) quer zu einer Fahrrichtung (6) größer sind als die Abmessungen der Profilleiste (5).
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der auf der Tragschicht (2) aufliegenden Stützvorrichtung (4) mehrere Durchbrechungen (10) vorgesehen sind.
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Längserstreckung der Profilleiste (5) mehrere Stützvorrichtungen (4) angeordnet sind, wobei zwischen jeweils benachbarten Stützvorrichtungen (4) ein Abstand (a) vorhanden ist.
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützvorrichtung (4) und/oder der Profilleiste (5) Fixiermittel (11) zur Befestigung der Vorrichtung (1) in der Tragschicht (2) zugeordnet sind.
Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilleiste (5) und/oder der Stützvorrichtung (4) Halteeinrichtungen (13) für Dübel (14) oder Anker zugeordnet sind.