DE102021123870A1

DE102021123870A1 - Stützvorrichtung für einen Schienenstrang einer Achterbahnanordnung sowie Achterbahnanordnung mit derselben

Info

Publication number: DE102021123870A1
Application number: DE102021123870.6A
Authority: DE
Inventors: Svetislav Popović; Christian Stelzl
Original assignee: INGENIEURBUERO STENGEL GmbH
Current assignee: INGENIEURBUERO STENGEL GmbH
Priority date: 2021-09-15
Filing date: 2021-09-15
Publication date: 2023-03-16
Also published as: WO2023041612A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stützvorrichtung (100) für einen Schienenstrang (S) einer Achterbahnanordnung (1000) mit: einem Stützenfuß (10a) zur Verankerung der Stützvorrichtung (100) in einem Fundament (F1, F2, F3); einem Stützenkopf (14a), der mit dem Schienenstrang (S) verbindbar ist, um eine statische und dynamische Last der Achterbahnanordnung (1000) in das Fundament (F1, F2, F3) abzuleiten; und zumindest einem zwischen dem Stützenfuß (10a) und dem Stützenkopf (14a) angeordneten modulartigen Segment (12). Dabei ist vorgesehen, dass die Stützvorrichtung (100) als einzelne Tragsäule ausgebildet ist, wobei zumindest das eine Segment (10, 12, 14) als vorgespannter Schleuderbetonhohlkörper ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stützvorrichtung für einen Schienenstrang einer Achterbahnanordnung sowie eine Achterbahnanordnung mit derselben. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verbindungselement zur Verbindung von zwei Segmenten einer Stützvorrichtung mit einem Ausleger, sowie eine Stützvorrichtungsunterbaugruppe mit denselben.
Die Verwendung von Stützen in Achterbahn-Anlagen, insbesondere als tragende statische Elemente für Schienen, ist bekannt und weit verbreitet. Hierbei kommen Tragstützen aus Stahl zum Einsatz, die jedoch wegen ihrer hohen Schwingungsanfälligkeit bei hohen Achterbahn-Strukturen (wie zum Beispiel Lifts, Humps und/oder Hochkurven) eine oder mehrere Ausfachungen erfordern. Diese mehrstelligen Stützenkonfigurationen, sogenannte A-Stützen, benötigen daher viel Platz an entsprechenden Stützenfüßen. Ebenso steigen der Materialaufwand sowie die Kosten.
Angesichts dieser Problematik wurde die Verwendung von massiven Betonstützen in Betracht gezogen, die direkt auf der Baustelle einer solchen Achterbahn-Anlage gefertigt werden sollten. Dieses Konzept hat sich aber als ineffizient sowie kosten- und zeitaufwendig erwiesen, sodass es keine Anwendung in der Praxis gefunden hat.
Aus dem Stand der Technik sind hingegen Schleuderbetonstützen bekannt, die herkömmlicherweise auch als Funk- oder Oberleitungsmasten eingesetzt werden. Schleuderbeton bezeichnet Betonteile, die durch ein besonderes Herstellungsverfahren (das Schleuderbetonverfahren) erzeugt werden. Die Herstellung erfolgt mithilfe von rotierenden Walzenkörpern und Stahlformen. Durch die mit 600 bis 900 Umdrehungen pro Minute rotierenden Walzen wird der eingegossene Beton infolge der Zentrifugalkräfte mit etwa 20-facher Erdbeschleunigung von innen nach außen verdichtet. Da das Überschusswasser nach innen abläuft, die schweren Betonteile aber immer weiter nach außen gedrückt werden, entsteht am Ende ein Beton mit sehr niedrigem Wasserzementgehalt, was den Schleuderbeton besonders dicht und damit auch hochfest macht. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung von Schleuderbetonbauteilen mit schlanker Ausführung und besonderer Tragfähigkeit. Dabei wird hochfester Beton bis zu einer Betongüteklasse C100 standardmäßig produziert, der Einsatz von ultrahochfestem Beton (UHPC) bietet die Betongüteklasse bis C180.
Weitere Vorteile der Schleuderbeton-Technologie sind vor allem die hohe Lebensdauer der Schleuderbetonbauteile, ein beschleunigter Baufortschritt aufgrund der werkseitigen Vormontage und die daraus eingesparten Kosten sowie verbesserte Verformungseigenschaften. In Verbindung mit vorgespannten Stahllitzen, die den Schleuderbeton unter Druckspannung setzen, kann eine Rissbildung weiter reduzieren werden, was die Verwendung von Schleuderbeton noch attraktiver macht.
In diesem Zusammenhang beschreibt die Druckschrift DE 10 2012 110 184 A1 beispielsweise eine Stahlbetonstütze für ein Gebäudetragwerk, die aus ultrahochfestem Beton (Ultra High Performance Concrete (UHPC)) mit einer Betongüteklasse von wenigstens C115 hergestellt ist. Eine solche Stütze kann aus mehreren Segmenten gebildet werden, die beispielsweise mittels einer Flanschverbindung miteinander verbunden werden. Eine solche Flanschverbindung ist aus der Druckschrift DE 10 2014 104439 B4 bekannt. In der Druckschrift EP 2 757 213 A2 ist ferner ein Fundament für eine Stütze beschrieben.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Stützvorrichtung für einen Schienenstrang einer Achterbahnanordnung bereitzustellen, die zum einen eine optimale Tragfähigkeit und zum anderen einen reduzierten Platz- und Materialbedarf aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Stützvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Insbesondere wird diese Aufgabe gelöst durch eine Stützvorrichtung einer Achterbahnanordnung, die einen Stützenfuß des untersten Segmentes der Stützvorrichtung, z. B. in Form einer Fußplatte zur Verankerung der Stützvorrichtung in einem Fundament, einen Stützenkopf, der mit dem Schienenstrang verbindbar ist, um eine statische und dynamische Last der Achterbahnanordnung in die Stützvorrichtung und dann weiter in das Fundament abzuleiten, und zumindest einen zwischen dem Stützenfuß und dem Stützenkopf angeordneten modulartigen Segment umfasst, das zwischen dem Stützenfuß und dem Stützenkopf verläuft. Dabei ist vorgesehen, dass die Stützvorrichtung als einzelne Tragsäule ausgebildet ist. In der folgenden Beschreibung wird ein Segment als Stützenfuß-, Stützenkopf- oder Zwischensegment bezeichnet, abhängig von der Anwendung.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn das zumindest eine Segment als vorgespannter Schleuderbetonhohlkörper ausgebildet ist. Die Verwendung von Schleuderbeton gewährleistet eine hohe Tragfähigkeit sowie eine hohe Gesamtstrukturdämpfung der Stützvorrichtung. Das führt zu einer geringen Schwingungsanfälligkeit, insbesondere infolge von Wirbelerregungsphänomenen in Richtung Quer zur Windeinwirkung. Hierdurch kann die Stützvorrichtung als einzelne Tragsäule ausgebildet werden, die ohne zusätzliche Stützträger auskommt. Somit wird auch ein Flächenbedarf am Stützenfuß reduziert, da keine mehrstelligen Stützenkonfigurationen mehr notwendig sind (wie beispielsweise bei einer Stützenkonfiguration aus Stahl). Es entsteht ein attraktives und angemessenes Design. Zudem erhält die Stützvorrichtung durch die Vorspannung des Spannstahls eine hohe Steifigkeit, d. h. im Vergleich mit einem vergleichbaren, nicht vorgespanntem Stahl-Beton-Bauteil, treten bei hohen Lasten geringere Verformungen auf. Dies ermöglicht es, sie für hohe Strukturen einer Achterbahnanordnung, wie zum Beispiel Lifts einzusetzen. Ferner verbraucht die Herstellung des Segments aufgrund der Schleuderbeton-Konstruktionsweise deutlich weniger Material.
Das Segment kann dabei in der dynamischen und statischen Last enthaltene horizontale und vertikale Lastanteile der Achterbahnanordnung aufnehmen.
Weiterhin kann das Segment eine konische Form oder eine zylindrische Form aufweisen. Beispielsweise verbessert eine konische Ausführungsform des Segments zusätzlich das Trageverhalten, insbesondere bei Verwendung von weiteren als Zwischensegmenten ausgebildeten Segmenten, da sie dem Verlauf der Schnittgrößen entlang der Stützvorrichtung folgt. Dadurch bildet sich eine aus statischer Sicht optimale Form der Tragstruktur.
In diesem Zusammenhang kann das Segment eine Konizität größer als 5 mm/m aufweisen.
Ferner kann das Segment eine Länge in einem Bereich von 10 m bis 30 m und/oder eine Wanddicke in einem Bereich von 80mm bis 300 mm aufweisen. Durch die Auswahl der Segmentlängen kann die Anzahl der Segmente an entsprechende Transportkapazitäten (beispielsweise entsprechend an die Größe und/oder Länge eines Schiffcontainers, oder einer Lastwagenladefläche) angepasst werden. Dadurch lassen sich unnötige Sondertransportkosten vermeiden. Auch sind aufgrund der hohen Wanddicke alle o. e. Segmente weniger anfällig für Vandalismus-Risiken.
Das Segment, der Stützenfuß, und der Stützenkopf können einen Durchmesser in einem Bereich von 500 mm bis 2500 mm aufweisen. Beispielsweise kann der Stützenkopf eines als Stützenkopfsegment ausgebildeten Segmentes einer 60 Meter langen Stützvorrichtung einen Durchmesser von 800 mm, und der Stützenfuß eines als Stützenfußsegment ausgebildeten Segmentes einen Durchmesser von 2300 mm aufweisen.
Eine kraftschlüssige Verbindung des Segments mit einem als Stützenfußsegment ausgebildeten Segment, einem als Zwischensegment ausgebildeten Segment, und/oder einem als Stützenkopfsegment ausgebildeten Segment kann durch eine Flanschverbindung oder eine Steckstoßverbindung ausgebildet sein. Die Verbindungsformen können je nach Anforderung gewählt werden.
Beispielsweise kann ein als Stützenfußsegment ausgebildetes Segment an einem ersten Ende den Stützenfuß und an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende eine Abschlussplatte aufweisen. Ebenso kann ein als Stützenkopfsegment ausgebildetes Segment an einem ersten Ende den Stützenkopf und an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende eine Abschlussplatte aufweisen. Ein als Zwischensegment ausgebildetes Segment kann jeweils an einem ersten Ende eine erste Abschlussplatte und an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende eine zweite Abschlussplatte aufweisen. Die Abschlussplatten können mit weiteren Abschlussplatten eines weiteren Segments kraftschlüssig verbindbar sein. Beispielsweise kann das Zwischensegment eine untere und eine obere Abschlussplatte aufweisen, die an einem unteren bzw. oberen Ende des Zwischensegments im aufgebauten Zustand angeordnet ist, und die mit einer unteren bzw. oberen Abschlussplatte eines weiteren Zwischensegments kraftschlüssig verbindbar ist. Diese Form ähnelt der von Stahlvollwandstützen und ermöglicht es, die Stützvorrichtung in bestehende Montage- und Wartungsprozesse von Achterbahn-Anlagen zu integrieren.
Mittels der Abschlussplatten und/oder dem Stützenfuß und Stützenkopf können ferner Bautoleranzen ausgeglichen werden. Ein Ausgleich der Bautoleranzen kann beispielsweise durch übergroße Löcher in den Abschlussplatten realisiert werden. Für die vertikale Justierung der Stützvorrichtung kann hochfester Mörtel unter einer Fußplatte verwendet werden.
Weiterhin kann das Stützenfußsegment, das Stützenkopfsegment oder das Zwischensegment vorgespannte Stahllitzen aufweisen, die zwischen den Abschlussplatten des Zwischensegments oder zwischen dem Stützenfuß und der Abschlussplatte des Stützfußsegments oder zwischen dem Stützenkopf und der Abschlussplatte des Stützenkopfsegments oder zwischen dem Stützenfuß und dem Stützenkopf verlaufen. Diese geradegeführte vorgespannte Stahllitzen setzen den eingebrachten Schleuderbeton unter Druckspannung. Vorzugsweise werden Stahllitzen mit ø11 bis ø15.7 mm verwendet, z. B. in der Festigkeit St 1660/1860. Die Stahllitzen können durch Keilverankerung in einer Abschlussplatte oder durch sofortigen Verbund direkt im Beton verankert werden. Die Stahllitzen können vor dem Schleuderverfahren leicht vorgespannt werden, um die Spannlitzen in die geplante Lage zu bringen. Eine finale Vorspannung kann auch stufenweise aufgebracht werden, wichtig ist aber, dass bei einer maximalen Vorspannung der Beton ausreichend fließfähig ist. Die Langzeit-Effekte die zu dem Vorspannverlust führen, wie z. B. Kriechen und Schwinden des Betons oder Relaxation, sind ebenfalls bei der Bemessung rechnerisch zu berücksichtigen. Im Lasteinleitungsbereich ist zusätzlich eine Spaltzugbewehrung anzuordnen. Bei Bedarf kann im Querschnitt zusätzlich Schlaffstahl angeordnet werden.
Das Segment kann dabei aus Beton hergestellt sein, das eine Betongüteklasse von C80 bis C180 umfasst. Hierdurch können die eingangs genannten Eigenschaften bezüglich Tragfestigkeit, Schwingungsanfälligkeit, Verformungsverhalten und Lebensdauer erhalten werden.
Wie oben bereits erwähnt, kann die Stützvorrichtung weitere als Zwischensegmente ausgebildete Segmente aufweisen, die in modularer Bauweise übereinander angeordnet werden, um die einzelne Tragsäule zu bilden.
Die weiteren Zwischensegmente können als vorgespannte Schleuderbetonholkörper und/oder als Stahlkörper ausgebildet sein. Dadurch werden Hybridlösungen mit Schleuderbeton- und Stahlsegmenten erhalten. Beispielsweise kann ein unterer Abschnitt der Stützvorrichtung Schleuderbetonsegmente und ein oberer Abschnitt Stahlsegmente umfassen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Stützvorrichtung ferner mehrere Ausleger aufweisen, die ein als Stützenfußsegment ausgebildetes Segment und/oder ein als Stützenkopfsegment ausgebildetes Segment und/oder die Zwischensegmente der Stützvorrichtung mit dem Schienenstrang oder mit anderen benachbarten Stützen der Achterbahnanordnung verbinden.
Die Stützvorrichtung kann ferner ein Ringelement aufweisen, das einen oder mehreren Ausleger aufnehmen kann.
Das Ringelement kann dabei mehrteilig ausgebildet sein und eine umlaufende Vorspannung aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Stützvorrichtung ein Stahlzwischensegment aufweisen, das zwischen zwei Segmenten angeordnet ist und einen oder mehrere Ausleger aufnimmt.
Ebenso kann sie ein Verbindungselement aufweisen, das zwischen zwei Segmenten angeordnet ist und einen Ausleger oder mehrere Ausleger aufnimmt.
Das Segment kann ferner einen eingeschleuderten Muffenstab oder mehrere eingeschleuderte Muffenstäbe aufweisen, die einen Ausleger oder mehrere Ausleger mit dem Segment verbinden.
In einem weiteren Beispiel kann ein Ausleger durch eine Gelenkverbindung oder eine vorgespannte Schraubverbindung an einem eingeschleuderten Stahlschwert des Segmentes angeordnet sein. Je nach Anforderung können diese Verbindungsmöglichkeiten eingesetzt und miteinander kombiniert werden.
Ein als Stützenfußsegment ausgebildetes Segment kann durch eine in dem Stützenfuß umfasste Fußplatte, durch eine Zapfenverbindung, oder durch eine Köcherausführung mit dem Fundament verbunden sein.
Die obige Aufgabe wird auch gelöst durch eine Achterbahnanordnung umfassend eine Wagenanordnung und einen Schienenstrang mit zumindest einer oben beschriebenen Stützvorrichtung.
Ein Verbindungselement zur Ausbildung einer Verbindung zweier Segmente einer Stützvorrichtung für eine Achterbahnanordnung mit wenigstens einem Ausleger umfasst eine erste Verbindungsfläche an einem ersten Ende des Verbindungselements, wobei die erste Verbindungsfläche in lösbaren Kontakt mit einem Ende eines ersten Segments ist oder gebracht werden kann; eine zweite Verbindungsfläche an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Verbindungselements, wobei die zweite Verbindungsfläche in lösbaren Kontakt mit einem Ende eines weiteren Segments ist oder gebracht werden kann; und einen vorstehenden Nasenteil, das dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Ausleger mittels einer Laschenverbindung kraftschlüssig mit dem Verbindungselement zu verbinden.
Ein solches Verbindungselement ermöglicht eine einfache und effiziente Verbindung zweier Segmente, wobei das Verbindungselement ferner mittels des Nasenteils in der Lage ist einen oder mehrere Ausleger der Achterbahnanordnung aufzunehmen. Hierbei wird durch eine optimale Auswahl der Übergangsradien des Nasenteils ein kerbarmen Anschluss realisiert. Somit können die Spannungen sehr effektiv und wirtschaftlich in die Stütze eingeleitet werden.
Das Verbindungselement kann beispielsweise als Adapterringplatte oder als Adapterkreisplatte ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform kann die erste Verbindungsfläche des Verbindungselements mit einer an dem Ende des ersten Segments angeordneten ersten Abschlussplatte in lösbaren Kontakt sein oder gebracht werden.
Ebenso kann die zweite Verbindungsfläche des Verbindungselements mit einer an dem Ende des weiteren Segments angeordneten weiteren Abschlussplatte in lösbaren Kontakt sein oder gebracht werden.
Die koaxiale Verbindung des ersten Segments, des Verbindungselements und des weiteren Segments kann durch eine Schraubverbindung erfolgen. Die Verbindung des ersten Segments, des weiteren Segments und des zwischen dem ersten Segment und dem weiteren Segment angeordneten Verbindungselement kann also durch eine gemeinsame Schraubverbindung, die insbesondere durch koaxiale Bohrungen in den zwei Segmenten und dem Verbindungselement hindurch verläuft, erfolgen. Es erfolgt also eine Verbindung des ersten Segments, des weiteren Segments und des koaxial zwischen dem ersten Segment und dem weiteren Segment angeordneten Verbindungselement durch gemeinsame Schraubverbindungen, die jeweils durch drei in Reihe angeordnete koaxiale Bohrungen in den zwei Segmenten und dem Verbindungselement hindurch verlaufen. Hierbei verlaufen die Schrauben des gemeinsamen Verbindungsschraubensatzes durch koaxiale Bohrungen in dem ersten Segment, dem Verbindungselement und dem weiteren Segment, sodass die zwei Segmente und das Verbindungselement nur durch einen einzigen Schrauben/Mutternsatz verbunden werden. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn die Dicke des Verbindungselements nicht größer als 350 mm, nicht größer als 300 mm, nicht größer als 250 mm, und nicht größer als 200 mm ist. Somit können alle drei Elemente mit nur einer einzigen Schraubverbindung durch einen einzigen Schrauben/Mutternsatz verbunden werden, wobei die Länge der Schrauben länger sein muss, als die Summe der Dicken des Verbindungselements sowie der Dicken der Verbindungsflansche der zwei Segmente.
Weiterhin kann das Verbindungselement aus Vergütungsstahl, insbesondere 42CrMo4 oder 34CrNiMo6 hergestellt sein. Die Verwendung von Vergütungsstahl ist hierbei bevorzugt, da insbesondere die Betriebsfestigkeit und die Tragfähigkeit im Vergleich mit Baustahl, der vorwiegend in Stahlachterbahnanordnungen eingesetzt wird, wesentlich höher ist.
Die Segmente können als Stahlhohlkörper ausgebildet sein.
Ferner können sie eine zylindrische Form aufweisen.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1A eine schematische perspektivische Explosionszeichnung einer Stützvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
1B eine schematische perspektivische Ansicht der Stützvorrichtung im aufgebauten Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
1C eine schematische perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Achterbahnanordnung mit der Stützvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
1D eine schematische perspektivische Seitenansicht eines Stützenfuß-, Stützenkopf- oder Zwischensegments der Stützvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Stützkopfes der Stützvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 eine schematische perspektivische Schnittansicht einer Verbindung zweier Segmente der Stützvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4A eine schematische perspektivische Schnittansicht eines Stützfußes der Stützvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4B eine schematische perspektivische Schnittansicht eines Stützfußes der Stützvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5A eine schematische perspektivische Ansicht zweier Verbindungsvarianten eines auf der Stützvorrichtung angeordneten Auslegers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5B eine schematische perspektivische Ansicht zweier Verbindungsvarianten eines auf der Stützvorrichtung angeordneten Auslegers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und.
5C eine schematische perspektivische Ansicht zweier Verbindungsvarianten eines auf der Stützvorrichtung angeordneten Auslegers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

1A zeigt eine vereinfachte schematische Explosionszeichnung einer Stützvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In 1B ist die Stützvorrichtung 100 im aufgebauten Zustand dargestellt. Die Stützvorrichtung 100 ist ausgelegt für einen Schienenstrang S einer Achterbahnanordnung 1000. Ein Abschnitt einer solchen Achterbahnanordnung 1000 ist hierbei in 1C gezeigt. Die Stützvorrichtung 100 umfasst einen Stützenfuß 10a, einen Stützenkopf 14a und zumindest ein zwischen dem Stützenfuß 10a und dem Stützenkopf 14a angeordnetes modulartiges Segment 10, 12, 14 das mit dem Stützenfuß 10a und dem Stützenkopf 14a kraftschlüssig verbindbar ist. Das Segment 10, 12, 14 kann als Stützenfußsegment 10 und/oder als Stützenkopfsegment 14 und/oder als Zwischensegment 12 ausgebildet sein und steht hier stellvertretend für diese verschiedenen Ausgestaltungen. Ferner kann die Stützvorrichtung 100 lediglich ein Segment 12 umfassen, wobei in diesem Fall die Tragsäule aus dem einen Segment 12 ausgebildet ist (nicht in 1A und 1B gezeigt). Ferner kann in dieser Ausführungsform der Stützenfuß 10a und der Stützenkopf 14a Bestandteil des Segments 12 sein.
Der Stützenfuß 10a kann aber ebenso ein Bestandteil eines als Stützenfußsegment 10 ausgebildeten Segmentes 10, 12, 14 sein und dient zur Verankerung der Stützvorrichtung 100 in einem Fundament F1. In 1A und 1B wird eine Verankerung mittels des Stützenfußes 10a, der eine Fußplatte umfasst, realisiert. Ebenso ist eine Köcherausführung oder eine Zapfenausführung möglich, was später noch im Detail mit Bezug auf 4A und 4B beschrieben wird.
Der Stützenkopf 14a kann auch ein Bestandteil eines als Stützenkopfsegment 14 ausgebildeten Segmentes 10, 12, 14 sein und ist mit dem Schienenstrang S verbindbar, um eine statische und dynamische Last der Achterbahnanordnung 1000 in das Fundament F1 abzuleiten. Wie in 1A bis 1C dargestellt, kann das Fundament F1 in Form einer Bodenplatte ausgeführt werden, oder als Einzelfundament (nicht dargestellt). In dem in 1A und 1B gezeigten Beispiel wird die Verbindung mit dem Schienenstrang S durch einen Verbindungsaufsatz 16 am Stützenkopf 14a gebildet, der den Schienenstrang S aufnimmt bzw. mit diesem verbunden ist. In diesem Zusammenhang zeigt 2 eine Ausführungsform des Stützenkopfes 14a im Detail. Hierbei ist der Verbindungsaufsatz 16 mit einem Gurtrohr des Schienenstrangs S verbunden, zum Beispiel verschweißt, oder verschraubt, abhängig von den projektspezifischen Parametern wie z. B. Bauhöhe der Schiene oder Transportkapazitäten. Der Verbindungsaufsatz 16 sowie der Stützenkopf 14a können aus Stahl gefertigt sein. Die in 2 gezeigte Form des Stützenkopfes 14a ist jedoch nur ein mögliches Beispiel. Je nach Anforderung kann die Ausgestaltung des Stützenkopfes 14a zur Verbindung mit dem Schienenstrang S variieren.
Ein als Zwischensegment 12 ausgebildetes Segment 10, 12, 14 bildet den mittleren Abschnitt der Stützvorrichtung 100. Die Stützvorrichtung 100 kann aus einem oder mehreren miteinander kraftschlüssig verbundenen Segmenten 10, 12, 14 aufgebaut sein wie 1A, 1B und 1C dargestellt.
Herkömmlicherweise werden durch solche Stützelemente gebildete Stützträger für Achterbahnanordnungen aus Stahl hergestellt. Eine einstellige Stütze aus Stahl weist jedoch eine hohe Schwingungsanfälligkeit auf. Folglich müssen bei diesen Stützträgern zusätzliche Träger am Fundament bereitgestellt werden, um so eine ausreichende Tragfähigkeit, wie sie beispielsweise bei höheren Achterbahnstrukturen wie Lifts, Humps, und Hochkurven nötig ist, zu gewährleisten. Hierdurch ist der Platzbedarf am Stützenfuß sehr groß, da meist mehrstellige Stützenkonfigurationen wie zum Beispiel A-Träger erforderlich sind.
Die Stützvorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung ist als einzelne Tragsäule ausgebildet. Hierbei ist das zumindest eine Segment 10, 12, 14 der Stützvorrichtung 100 als vorgespannter Schleuderbetonhohlkörper ausgebildet.
Schleuderbeton wird durch das Schleuderbetonverfahren hergestellt. Dieses Verfahren zeichnet sich durch einen geringen Materialverbrauch aus, mittels welchem hochfester Beton mit einer hohen Tragfähigkeit gewonnen wird. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Stützvorrichtung 100 aus Schleuderbetonsegmenten 10, 12, 14 mit dieser Eigenschaft ermöglicht es somit auf zusätzliche Stützträger am Stützenfuß 10a zu verzichten. Hierdurch kann Platz und Material eingespart werden. Zugleich wird die optische Ästhetik der Stützvorrichtung 100 sowie der Achterbahnanordnung 1000 verbessert, was beispielsweise aus 1C ersichtlich ist.
Das Segment 10, 12, 14 kann dabei in der dynamischen und statischen Last enthaltene horizontale und vertikale Lastanteile der Achterbahnanordnung 1000 aufnehmen.
Das Segment 10, 12, 14 kann ferner eine konische Form oder eine zylindrische Form aufweisen. In 1A bis 1C ist z. B. das als Zwischensegment 12 ausgebildete Segment 10, 12, 14 in der konischen Ausgestaltung dargestellt. In 3 ist das Zwischensegment 12 und in den 4A und 4B ist das als Stützenfußsegment 10 ausgebildete Segment 10, 12, 14 in der zylindrischen Form dargestellt. Die konische Ausgestaltung ermöglicht eine bessere Lastaufteilung auf die Stützvorrichtung 100 und wirkt sich sparsam auf den Materialaufwand aus.
Insbesondere kann das Segment 10, 12, 14 eine Konizität C von größer als 5 mm/m aufweisen. Die Konizität berechnet sich durch folgende Formel: $C = (D_{1} - D_{2}) / L,$
wobei D₁ den Durchmesser des Segments 10, 12, 14 an einem ersten Ende des Segments 10, 12, 14 angibt, D₂ den Durchmesser an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Segments 10, 12, 14 angibt und L die Länge des Segments 10, 12, 14 angibt. Dies ist vereinfacht in 1D dargestellt.
Die Konizität C kann beispielsweise einen Wert aufweisen, der größer als 10 mm/m, größer als 15 mm/m, größer als 20 mm/m, größer als 25 mm/m, oder größer als 30 mm/m ist. Ebenso kann die Konizität C einen Wert aufweisen, der kleiner als 100 mm/m, kleiner als 80 mm/m, kleiner als 60 mm/m, kleiner als 40 mm/m, kleiner als 20 mm/m, kleiner als 18 mm/m, kleiner als 16 mm/m, kleiner als 14 mm/m, kleiner als 12 mm/m, oder kleiner als 10 mm/m ist. Weiterhin kann die Konizität C in einer Ausführungsform in einem Bereich von 20 mm/m bis 25 mm/m liegen.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein einzelnes Segment 10, 12, 14 eine Länge L in einem Bereich von 10 m bis 30 m und eine Wanddicke in einem Bereich von 80 mm bis 300 mm aufweisen. Die Länge L kann auch einen Wert aufweisen, der größer als 2 m, größer als 4 m, größer als 6 m, größer als 8 m, oder größer als 10 m ist. Ebenso kann die Länge L kleiner als 20 m, kleiner als 18 m, kleiner als 16 m, kleiner als 12 m, oder kleiner als 10 m sein. Insbesondere kann die Länge L in einem Bereich von 10 m bis 20 m liegen. Die Länge L kann zum Beispiel an die vorhandenen Transportkapazitäten angepasst werden. Für einen Güterwagon mit 6 oder mehr Radsätzen beträgt eine Ladelänge mindestens 12 m, so dass Segmente 10, 12 oder 14 mit einer Länge L bis zu 12 m gefertigt werden können, die somit einen problemlosen Gütertransport ermöglichen.
Das Segment 10, 12, 14 der Stützenfuß 10a (1A, siehe auch 4A, 4B) und der Stützenkopf 14a können ferner einen Durchmesser in einem Bereich von 500 mm bis 2500 mm aufweisen. Der Stützenkopf 14a kann im Vergleich zu dem Stützenfuß 10a einen kleineren Durchmesser aufweisen, beispielsweise in einem Bereich von 600 mm bis 800 mm. Der Stützenfuß 10a hingegen kann z. B. einen Durchmesser in einem Bereich von 2400 mm bis 2500 mm aufweisen. Der Durchmesser von allen Segmenten 10, 12, 14 kann variieren. Im Hinblick auf eine konische Ausgestaltung eines Segments 10, 12, 14 sind die Durchmesser D1 und D2 ausschlaggebend für die resultierende Konizität C. Unabhängig voneinander können die Segmente 10, 12, 14 der Stützvorrichtung 100 verschiedene Konizitäten C aufweisen. Die Kombinierung eines zylindrischen Segmentes 10, 12, 14 mit anderen konischen Segmenten 10, 12, 14 ist auch möglich.
Eine kraftschlüssige Verbindung des Segments 10, 12, 14 mit weiteren als Stützenfußsegment 10, als Zwischensegment 12, oder als Stützenkopfsegment 14 ausgebildeten Segmenten 10, 12, 14 kann hierbei eine Flanschverbindung oder eine Steckstoßverbindung umfassen. Die 1A bis 1C zeigen Segmente 10, 12, 14, die mittels einer Flanschverbindung miteinander verbunden werden bzw. sind. Weiterhin ist in dem in 3 dargestellten Beispiel eine Steckstoßverbindung zweier Segmente 10, 12, 14, aus Schleuderbeton, illustriert. Ebenso kann das in 3 dargestellte Segmente 10, 12, 14 aus Schleuderbeton und das weitere Segment 10, 12, 14 aus Stahl hergestellt sein.
Wie aus 3 ersichtlich, weist bei der Steckstoßverbindung ein Verbindungsabschnitt VBA1 eines Segmentes 10, 12, 14 einen verringerten Außendurchmesser auf, der in einen weiteren Verbindungsabschnitt eines weiteren Segments 10, 12, 14 (aus Schleuderbeton oder Stahl) aufgenommen ist. Der zwischen den Verbindungsabschnitten gebildete Ringraum kann mit einer hochfesten Vergussmasse 18a vergossen oder verpresst werden. Zur Abdichtung wird ein Ring 20a z.B. aus Gummi oder Silikon bereitgestellt.
Ein als Stützenfußsegment 10 ausgebildetes Segment 10, 12, 14 kann an einem ersten Ende den Stützenfuß 10a und an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende eine Abschlussplatte 10b aufweisen. Ein als Stützenkopfsegment 14 ausgebildetes Segment 10, 12, 14 kann an einem ersten Ende den Stützenkopf 14a und an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende eine Abschlussplatte 14b aufweisen. Ein als Zwischensegment 12 ausgebildetes Segment 10, 12, 14 kann ferner jeweils an einem ersten Ende eine erste Abschlussplatte 12a und an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende eine zweite Abschlussplatte 12b aufweisen. Die Abschlussplatten 10b, 12a, 12b, 14b können mit weiteren Abschlussplatten 10b, 12a, 12b, 14b eines weiteren Segments 10, 12, 14 kraftschlüssig verbindbar sein.
In dem in 1A und 1B gezeigten Beispiel weisen die Segmente 10, 12, 14 beispielsweise eine obere, eine untere oder eine obere und eine untere Abschluss- bzw. Flanschplatte 10b, 12a, 12b, 14b auf, die an einem unteren oder oberen Ende des Stützenfußsegments 10, des Stützenkopfsegments 14, oder des Zwischensegments 12 im aufgebauten Zustand angeordnet sind und die im aufgebauten Zustand eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Segmenten 10, 12, 14 der Stützvorrichtung 100 sicherstellt. Diese Verbindungsform ist jedoch nur beispielhaft und weitere Verbindungsformen, wie oben bereits beschrieben, sind möglich.
Die Abschlussplatten 10b, 12a, 12b und 14b sowie der Stützenfuß 10a und Stützenkopf 14a können ferner Bautoleranzen ausgleichen, beispielsweise durch vergrößerte Löcher. Bei einem vergrößerten Loch wird zur Bildung eines ausreichenden Druckkörpers infolge von Vorspannung der Schrauben die Verwendung dicker Unterlegscheiben bevorzugt, wie in 2 dargestellt.
Das Stützenfußsegment 10, und/oder das Stützenkopfsegment 14, und/oder das Zwischensegment 12 können ferner vorgespannte Stahllitzen aufweisen, die zwischen den Abschlussplatten 12a, 12b des Zwischensegments 12 und/oder zwischen dem Stützenfuß 10a und der Abschlussplatte 10b des Stützfußsegments 10 und/oder zwischen dem Stützenkopf 14a und der Abschlussplatte 14b des Stützenkopfsegments 14 und/oder zwischen dem Stützenfuß 10a und dem Stützenkopf 14a verlaufen. Die Stahllitzen setzen den eingebrachten Schleuderbeton unter Druckspannung. Hierbei ist ein direkter - sofortiger Verbund zwischen Spannstahl und Beton vorhanden. Durch den Verbund zwischen Beton und Spannstahl sowie ein Verkeilen der Litze in dem Stützenfuß 10a und/oder dem Stützenkopf 14a und/oder den jeweiligen Abschlussplatten 10b, 12a, 12b, 14b insbesondere mit den in den Platten 10b, 12a, 12b, 14b eingebrachten Löchern, wird die Spannkraft aufgebracht.
Das Segment 10, 12, 14 kann dabei aus Beton hergestellt sein, das eine Betongüteklasse von C80 bis C180 umfasst.
Wie bereits beschrieben, kann die Stützvorrichtung 100 mehrere als Zwischensegmente 12 ausgebildete Segmente 10, 12, 14 aufweisen, die in modularer Bauweise übereinander angeordnet werden, um die einzelne Tragsäule zu bilden.
Wie bereits erwähnt, kann das Stützenfußsegment 10 durch die in dem Stützenfuß 10a umfasste Fußplatte, durch eine Zapfenverbindung, oder durch eine Köcherausführung mit dem Fundament verbunden sein. In diesem Zusammenhang zeigt 4A eine Köcherausführung, in welcher das Stützenfußsegment 10 mit einem Stützenfuß 10a in einen Betonköcher F2 eingesetzt und darin aufgenommen wird. Der Raum bzw. die Fuge 22 zwischen dem Stützenfußsegment 10 und dem Köcher F2 und der Innenraum des Stützenfußsegmentes 10 im Köcher F2 wird mit steifem Rüttelbeton ausgefüllt. Die Innenfläche des Köchers F2F kann ebenfalls glatt oder rau sein. Vorzugsweise wird die Außenfläche 10R des Stützenfußsegments 10 im Köcherbereich durch das Schleuderbetonverfahren mittels Platzierens von Noppenfolien in die Schleuderform vor dem Schleudergang planmäßig rau gefertigt. Der Stützenfuß 10a kann ohne Fußplatte ausgebildet sein. Bei der Ausführungsform mit einer Fußplatte (nicht dargestellt) kann die Platte als Justierungsmittel dienen. In einer weiteren Ausführungsform ist auch eine Zapfenverbindung möglich, die in 4B dargestellt ist. Hierbei steht ein unterer Abschnitt des Stützenfußsegmentes 10 in Verbindung mit einem Einzelfundament in Form eines Zapfens F3. Wie bei der Steckstoßverbindung, ist bei der dargestellten Ausführungsvariante eine Dichtung 20b aus Gummi oder Silikon bereitgestellt. Der Stützenfuß 10a wird ohne einer Fußplatte ausgeführt. Ferner ist der Zwischenraum 18b des in dem Stützenfußsegment 10 aufgenommen Zapfens F3 mit Vergußmörtel ausgefüllt.
Die weiteren Zwischensegmente 12 können als vorgespannte Schleuderbetonhohlkörper und/oder als Stahlkörper ausgebildet sein. Hierbei kann die Stützvorrichtung 100 ferner mehrere Ausleger A aufweisen, die das Stützenfußsegment 10, Stützenkopfsegment 14 oder die Zwischensegmente 12 mit dem Schienenstrang S oder benachbarten Stützen verbinden. Die unterschiedlichen Anordnungsvarianten des Auslegers A an das Segment 10, 12, 14 sind in 5A, 5B und 5C dargestellt. Der Ausleger A kann ferner aus Stahl gefertigt sein.
Beispielsweise können bei zwei dargestellten Varianten in 5A die Ausleger A um den Querschnitt der Segmente 10, 12, 14 mithilfe eines zylindrischen Ringelements 24 befestigt sein. Das Ringelement 24 kann aus Stahl hergestellt sein. Der Ausleger A ist in dieser Ausführungsform mit dem Ringelement 24 verschweißt. Das Ringelement 24 der Verbindungsvariante V1 liegt auf einem umlaufend vorgespannten Auflagerprofil 28. Insbesondere wird bei einer konischen Ausgestaltung des Stützenfußsegments 10, des Stützenkopfsegments 14 oder des Zwischensegments 12, eine Relativbewegung des Ringelements 24 in Längsrichtung der Stützvorrichtung 100 vermieden, wobei das Auflagerprofil 28 nur als sekundäre Abrutschsicherung und zur Abdichtung dient. Der Raum zwischen dem Ringelement 24 und Schleuderbetonsegment 10, 12 14 wird mit einer hochfesten Vergussmasse vergossen oder verpresst. Eine obige Abdichtung mit einer geeigneten Spachtelmasse 26 ist auch bereitgestellt. Diese Verbindung ist aufgrund der hohen Flexibilität bezüglich der Lagetoleranz sehr gut für den Anschluss eines Auslegers A geeignet. Die Bemaßung des Ringelements 24 ist dabei variabel und richtet sich nach der Bemaßung eines entsprechenden Segments 10, 12, 14 das das Ringelement 24 umgibt.
Die Variante V1 ist für überwiegend torsionsfreie Belastung in der Ringmanschette 24 geeignet. Ferner ist die Variante V1 für überwiegend einwirkende Druckkräfte im Ausleger A besonders geeignet.
Bei der Verbindungsvariante V2 ist eine mehrteilige Ausführung des Ringelementes 24 bereitgestellt, das als Ringmanschette ausgebildet ist. Eine umlaufende Vorspannung des Ringelements 24 mithilfe der in V2 dargestellten Schrauben 30 ermöglicht den Einsatz dieser Verbindung bei einer Torsionsbelastung der Ringmanschette. Ferner ist die Variante V2 im Vergleich zur Variante V1 besser geeignet, die Zugbelastungen des Auslegers A aufzunehmen, da durch Vorspannung des Ringelementes 24 die Oberflächenspannungen der Ringmanschette begünstigt werden.
Bei weiteren zwei in 5B dargestellten Varianten wird der Ausleger A auf einen Stahlzwischensegment 32 (V3) oder einem Verbindungselement 34, das als Adapterringplatte ausgebildet ist, (V4) befestigt.
Bei der Variante V3 wird ein Stahlzwischensegment 32 zwischen den Schleuderbetonsegmenten 10, 12, 14 angeordnet und durch Flanschplatten 32a und 32b auf den Abschlussplatten 10b, 12a, 12b, 14b des Stützenfußsegments 10, des Stützenkopfsegments 14, oder des Zwischensegmentes 12 befestigt. Der Ausleger A kann mit dem Stahlzwischensegment 32 verschweißt oder verschraubt sein.
Bei der Variante V4 wird zwischen den Betonteilen ein dickes beispielsweise als Adapterringplatte ausgebildetes Verbindungselement 34 angeordnet, das ein in Richtung des Auslegers A angeordnetes Nasenteil 34a aufweist. Der Ausleger A wird auf dem Verbindungselement 34 mithilfe einer klassischen Laschenverbindung 36 auf die Fläche des Nasenteils 34a verschraubt oder mithilfe eines Bolzens gelenkig angeschlossen. Da das Verbindungselement 34 nicht verschweißt wird, ist die Verwendung von Vergütungsstahls, wie z. B. 42CrMo4 oder 34CrNiMo6 aus statischer Sicht sehr vorteilhaft und technisch umsetzbar. Stahlachterbahnen werden mit normalem Baustahl mit einer Streckgrenze bis 355 MPa ausgeführt. Bei der vorliegenden Erfindung V4 einer ungeschweißten Zwischenplatte zur Verschraubung eines Auslegers A oder mehreren Auslegern A ist die Verwendung des Vergütungsstahls sehr geeignet, insbesondere da die Betriebsfestigkeit und die Tragfähigkeit im Vergleich mit Baustahl wesentlich höher ist.
Weiterhin dient ein solches in 5B - V4 illustriertes Verbindungselement 34 dazu, um eine koaxiale Verbindung zwischen zwei aus Stahl hergestellten Segmenten 10, 12, 14 mit Hohlprofil auszubilden. Es ersetzt die für diesen üblichen Zweck verwendeten Hohlprofilverbindungsformen.
Das Verbindungselement 34 umfasst dabei eine erste Verbindungsfläche FL1 an einem ersten Ende des Verbindungselements 34. Die erste Verbindungsfläche FL1 ist in lösbaren Kontakt mit einem Ende eines ersten Segments 10, 12, 14 oder kann mit diesem in Kontakt gebracht werden. Weiterhin weist es eine zweite Verbindungsfläche FL2 an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Verbindungselements 34 auf. Die zweite Verbindungsfläche FL2 ist in lösbaren Kontakt mit einem Ende eines weiteren Segments 10, 12, 14 oder kann mit diesem in Kontakt gebracht werden. Ferner umfasst das Verbindungselement 34 das oben beschriebene vorstehende Nasenteil 34a, das einen Ausleger A mittels einer Laschenverbindung 36 kraftschlüssig mit dem Verbindungselement 34 verbindet.
In herkömmlichen Hohlprofilverbindungsformen werden Verbindungselemente mit den Segmenten verschweißt, was neben einem erhöhten Materialaufwand entsprechende Anforderungen an die Segmente stellt. Ein unteres Segment muss zum Beispiel eine dickere Wandung als ein oberes Segment aufweisen, damit eine ausreichende Tragfähigkeit einer aus diesen Segmenten zusammengesetzten Stütze gewährleistet ist. Auch lässt sich eine solche Verbindungsform nicht einfach wieder lösen, was eine Wartung der Segmente erschwert bzw. es schwierig macht diese einzeln auszutauschen. Das erfindungsgemäße Verbindungselement 34 steht hierbei im aufgebauten Zustand in lösbaren Kontakt mit den Segmenten 10, 12, 14, wobei keine zusätzlichen Anforderungen bezüglich der Eigenschaften wie Wandung an die Segmente 10, 12, 14 erforderlich sind. Ferner können die Segmente 10, 12, mittels des lösbaren Kontakts einzeln ausgetauscht werden, was die Wartung vereinfacht.
Wie aus der Explosionszeichnung in 5B - V4 ersichtlich, kann die erste Verbindungsfläche FL1 des Verbindungselements 34 mit einer an dem Ende des ersten Segments 12, 14 angeordneten ersten Abschlussplatte 12a, 14b in lösbaren Kontakt sein oder gebracht werden.
Die zweite Verbindungsfläche FL2 des Verbindungselements 34 kann ferner mit einer an dem Ende des weiteren Segments 10, 12 angeordneten weiteren Abschlussplatte 10b, 12b in lösbaren Kontakt sein oder gebracht werden.
Die koaxiale Verbindung des ersten Segments 12, 14, des Verbindungselements 34 und des weiteren Segments 10, 12 kann durch eine Schraubverbindung erfolgen. In dem in 5B - V4 dargestellten Beispiel erstrecken sich Verbindungschrauben durch koaxiale Bohrungen in der Anschlussplatte 12a, 14b des ersten Segments 12, 14, des Verbindungselements 34, sowie in der Anschlussplatte 10b, 12b des weiteren Segments 10, 12.
Wie oben bereits beschrieben kann das Verbindungselement 34 aus Vergütungsstahl, insbesondere 42CrMo4 oder 34CrNiMo6 hergestellt sein. Die Verwendung von Vergütungsstahl ist hierbei bevorzugt, da insbesondere die Betriebsfestigkeit und die Tragfähigkeit im Vergleich mit Baustahl wesentlich höher ist. Durch optimale Auswahl der Übergangsradien R des Nasenteils 34a, kann ferner ein kerbarmer Anschluss konstruiert werden. Somit werden die Spannungen sehr effektiv und wirtschaftlich in die Stütze 100 eingeleitet. Die Verwendung von Baustahl für das Verbindungselement 34 ist ebenfalls bei einer geringeren Belastung des Auslegers A oder eines geschweißten Nasenteils 34a möglich.
Die Segmente 10, 12, 14 können also ferner aus Stahlhohlkörper, oder als Baustahlkörper, oder als Baustahlrohre ausgebildet sein und/oder eine zylindrische Form aufweisen. Bevorzugt im Sinne der Erfindung ist jedoch, wenn das zumindest eine Segment 10, 12, 14 als Schleuderbetonhohlkörper, insbesondere als vorgespannter Schleuderbetonhohlkörper ausgebildet ist.
Eine in 5C dargestellte Variante V5 zeigt eine Schraubverbindung mittels eines Stahlflansches AF eines Auslegers A unter Verwendung von im Beton eingeschleuderten Muffenstäben 36. Die Lagesicherung der Muffenstäbe wird durch Feströdeln an einer Schlaffstahlbewehrung 38 des Segmentes 10, 12, 14 gewährleistet. Durch Platzieren eines Inlays in die Schleuderform wird eine gerade Kontaktfläche des Segmentes 10, 12, 14 zur Verschraubung der Flansch AF gefertigt.
Eine weitere in 5C dargestellte Variante V6 zeigt eine Gelenkverbindung eines Zug-Druck-Auslegers A durch Verwendung von eingeschleuderten Stahlschwertern 40. Bei mehreren Auslegern A können in einer weiteren Ausführung (nicht dargestellt) auch ganze Knotenbleche aus Stahl eingeschleudert werden.
Die Achterbahnanordnung 1000 umfasst ferner eine Wagenanordnung (nicht in 1C gezeigt) und den Schienenstrang S mit zumindest einer oben beschriebenen Stützvorrichtung 100, wie in 1C illustriert. Die Stützvorrichtung 100 ist hierbei für einen Abschnitt der Achterbahnanordnung 1000 gezeigt, die einen Lift darstellt. Ein Lift, Lifthill oder auch Aufzugshügel stellt einen Abschnitt eines Streckenaufbaus der Achterbahnanordnung 1000 dar. Durch das Hinaufbefördern der Wagenanordnung auf den Lift erhält dieser die Lageenergie, die für das Durchfahren der Strecke benötigt wird. Der in 1C gezeigte Lift ist nur jedoch beispielhaft und die Stützvorrichtung 100 kann auch für weitere Strukturen der Achterbahnanordnung 1000 eingesetzt werden, insbesondere bei einem senkrechten Lift oder bei einem Hump.
Die Achterbahnanordnung 1000 mit der erfindungsgemäßen Stützvorrichtung 100 zeichnet sich durch eine hohe Betriebs- und Tragfestigkeit aus, sowie eine gute Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu herkömmlichen Stützträgern aus Stahl. Auch die technische Umsetzung mittels eines oder mehrere vorgefertigter Segmente 10, 12, 14 kann kosten sparen ein und ermöglicht eine verbesserte Wartbarkeit und Zugänglichkeit. Durch die schlanke Ausgestaltung der Segmente ergibt sich auch eine hohe architektonische Qualität der resultierenden Achterbahnanordnung 100.
Die Idee der vorliegenden Erfindung basiert auf den bisherigen Erfahrungen im Bereich des Bauwesens. Die Freizeitparkbranche hat sich Weltweit in den letzten Jahren sichtbar verändert. Die Verwendung von modernen Softwarelösungen bietet ein modernes Design der Stahl-Achterbahn Anlagen. Allerdings haben sich die Formen der Tragstützen einiger weitverbreiteter Fahrfiguren einer Achterbahn, wie z. B. Lifts, Humps und Hochkurven nicht geändert. Aufgrund Schwingungsanfälligkeit einer einfachen Stützenstrebe aus Stahl, insbesondere bei etwas höheren Strukturen, können eine oder mehrere Ausfachungen erforderlich werden.
Die vorliegende Erfindung bietet die Möglichkeit Flächenbedarf am Stützenfuß zu reduzieren, da zwei- oder mehrstellige Stützenkonfigurationen der hohen Fahrfiguren mit wenig Querlast durch eine Strebe ersetzt werden können. Damit entsteht ein attraktives und angemessenes Design. Darüber hinaus es ist zu erwarten, dass Schleuderbetonstützen im Vergleich zu Stahlverbundstützen günstigere Umweltwirkungen über den Lebenszyklus verursachen. Neben dem geringeren Stahleinsatz wirkt sich sowohl die Verwendung von Bewehrungsstahl mit einem hohen Recyclinganteil als auch die Wartungsfreiheit der Schleuderbetonstütze positiv auf die Umweltbilanz aus. Daher ist eine gute öffentliche und gesellschaftliche Akzeptanz zu erwarten.
Zusammenfassend, lässt sich sagen, dass die Voraussetzungen für die technische Umsetzung dieser Erfindung vorhanden sind. Die Normungslage ist klar und bietet eine zuverlässige Bewertung der Tragfähigkeit. Da einige Hersteller ständig in Rahmen der Forschungsprojekte neue Erkenntnisse gewinnen, ist eine Erweiterung der Normen durch spezielle Zulassungen eine anerkannte Praxis. Da sich die Betonstützen von ihrer Form her sich nicht von den Stahlvollwandstreben unterscheiden und vorzugsweise auch mit den hochfesten vorgespannten Schrauben durch einen Flansch zusammenverschraubt werden, ist die Integration in bestehende Montage und Wartungsprozesse der Freizeitparks sehr einfach. Die Fehleranfälligkeit ist durch zertifizierte Herstellprozesse ausgeschlossen. Aufgrund der großen Wandstärke des Betonquerschnitts sind diese Teile hinsichtlich des Brandschutzes besser zu bewerten als eine Stahlstütze. Die Flexibilität im Sinne von Beton-Stahl Hybridlösungen ist ein besonderer Vorteil.
Die Fertigungskosten sowie die Gesamtkosten einer Stütze aus Schleuderbeton können im Vergleich mit Stahlvollwandausführung bei einigen Fahrfiguren einer Achterbahnanordnung geringer sein. Diese Kriterien in Kombination mit einer Reduzierung des Flächenbedarfs am Stützenfuß, bieten ein Produkt, das für Freizeitparks sehr attraktiv sein sollte.
Im Folgenden werden einige technische Aspekte der vorliegenden Erfindung nochmals kurz dargelegt.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Umsetzung der Schleuderbetonstützen in der Branche der Vergnügungsparkanlagen. Die Stütze besteht aus einem oder mehreren Segmenten in zylindrischer oder konischer Ausführung. Die konische Ausführung einer Betonstütze bietet ein optimales Tragverhalten das den Verlauf der Schnittgrößen entlang der Stütze folgt.
Die Länge der Segmente sowie deren Durchmesser ergeben sich aus Herstell- und Transportmöglichkeiten. Eine Obergrenze gibt es nicht.
Die Verbindung der Segmente erfolgt vorzugsweise durch Verschraubung zwei Flanschplatten. Andere Ausführungsvarianten sind ggf. möglich. Die Betonstütze ist vorgespannt durch eingeschleuderten Stahllitzen, die vorzugsweise in den Flanschplatten verkeilt sind.
Die Verbindung am Stützenfuß kann beispielsweise mit einer Fußplatte oder als Köcherausführung erfolgen.
Die erforderliche Materialeigenschaften des Betons für übliche Anwendung bei Fahrfiguren mit wenig Querlast liegt im Bereich bis C100 (100 MPa Druckfestigkeit). Bei wesentlich mehr belasteten Fahrfiguren, ist die Umsetzung des UHPC mit der Druckfestigkeit über 100 MPa, vorzugsweise ab 140 MPa möglich.
Die Gesamtstrukturdämpfung dieses Systems ist wesentlich höher als bei einer Stahlvollwandstütze. Das führt zu geringeren Schwingungsanfälligkeit, insbesondere in Richtung Quer zur Windeinwirkung infolge des Wirbelerregungsphänomens, sowie in Längsrichtung zur Windeinwirkung.
Ein Ausgleich der Bautoleranzen kann durch übergroße Löcher in den Flanschplatten erfolgen. Die Schiefstellung der Stütze wird mit üblichen Methoden aus der Baubranche geringgehalten, im Rahmen der Schiefstellungen einer Stahlvollwandstütze.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Schleuderbetonstützen in der Branche der Vergnügungsparkanlagen erfüllt alle Kriterien für eine erfolgreiche Umsetzung.
Die wichtigsten Kriterien können zusammenfassend wie folgt aufgelistet werden. Zum einen ist die Wirtschaftlichkeit von Bedeutung und die technische Machbarkeit. Zum anderen spielt die geringere Schwingungsanfälligkeit im Vergleich mit den Stahlvollwandstützen eine wichtige Rolle, sowie eine ausreichende Betriebs- und Tragfestigkeit. Das verbesserte Verformungsverhalten im Vergleich mit den Stahlvollwandstützen ist ein weiteres Kriterium. Ferner ist die Wartbarkeit und Zugängigkeit vergleichbar mit den Stahlvollwandstützen aber mit weniger Aufwand. Ein Ausgleich der Bau- und Fertigungstoleranzen auf der Baustelle sind im Rahmen der erforderlichen Maße. Die verbesserten ästhetischen Aspekte sind ebenfalls ein weiteres Kriterium.
Für eine spezielle Anwendung (zum Beispiel bei einer Stützenstrebe mit vielen Auslegern zur Verbindung mit der Schiene oder mit benachbarten Stützen sind auch werkstoffübergreifende Hybridstützen möglich, die aus einem unteren Betonmodul und einem oberen, vollwandigen Stahlmodul bestehen. Eine Befestigung eines Auslegers auf einem Betonsegment ist mit Verwendung von Stahlteilen z. B. in Form einer umlaufenden Ringmanschette möglich. Als Alternative, kann ein Stahlsegment in Form eines Adapterstücks oder einer Adapterplatte in verschiedenen Ausführungen zwischen zwei Betonsegmenten angeordnet werden. Besonders bevorzugt ist hierbei ein als Adapterringplatte ausgebildetes Verbindungselement mit Nasenteil zur Aufnahme eines Auslegers. Ebenso kann eine Verbindung über im Betonmodul eingeschleuderten Muffenstäbe erfolgen, die eine Verbindung mit einer am Ausleger befestigten Flanschplatte ermöglichen. Eine weitere Verbindungsmöglichkeit ist über eine Gelenkverbindung oder eine vorgespannte Schraubverbindung des Auslegers an einem eingeschleuderten Stahlschwert eines Segmentes gegeben. Je nach Anforderung können diese Verbindungsformen verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012110184 A1 [0006]
DE 102014104439 B4 [0006]
EP 2757213 A2 [0006]

Claims

Stützvorrichtung (100) für einen Schienenstrang (S) einer Achterbahnanordnung (1000) mit: einem Stützenfuß (10a) zur Verankerung der Stützvorrichtung (100) in einem Fundament (F1, F2, F3); einem Stützenkopf (14a), der mit dem Schienenstrang (S) verbindbar ist, um eine statische und dynamische Last der Achterbahnanordnung (1000) in das Fundament (F1, F2, F3) abzuleiten; und zumindest einem zwischen dem Stützenfuß (10a) und dem Stützenkopf (14a) angeordneten modulartigen Segment (10,14, 12), dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung (100) als einzelne Tragsäule ausgebildet ist.
Stützvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Segment (10, 12, 14) als vorgespannter Schleuderbetonhohlkörper ausgebildet ist.
Stützvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Segment (10, 12, 14) eine konische Form oder eine zylindrische Form aufweist, wobei das Segment (10, 12, 14) im Falle einer konischen Form eine Konizität (C) größer als 5 mm/m aufweist.
Stützvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Segment (10, 12, 14) eine Länge (L) in einem Bereich von 10 m bis 30 m und/oder eine Wanddicke in einem Bereich von 80 mm bis 300 mm aufweist.
Stützvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Segment (10, 12, 14), der Stützenfuß (10a), und der Stützenkopf (14a) einen Durchmesser in einem Bereich von 500 mm bis 2500 mm aufweisen.
Stützvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine kraftschlüssige Verbindung des Segments (10, 12, 14) mit einem als Stützenfußsegment (10) ausgebildeten Segment (10, 12, 14), einem als Zwischensegment (12) ausgebildeten Segment (10, 12, 13), und/oder einem als Stützenkopfsegment (14) ausgebildeten Segment (10, 12, 14) durch eine Flanschverbindung oder eine Steckstoßverbindung ausgebildet ist.
Stützvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Stützenfußsegment (10) ausgebildetes Segment (10, 12, 14) an einem ersten Ende den Stützenfuß (10a) und an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende eine Abschlussplatte (10b) aufweist, und/oder ein als Stützenkopfsegment (14) ausgebildetes Segment (10, 12, 14) an einem ersten Ende den Stützenkopf (14a) und an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende eine Abschlussplatte (14b) aufweist, und/oder ein als Zwischensegment (12) ausgebildetes Segment (10, 12, 14) jeweils an einem ersten Ende eine erste Abschlussplatte (12a) und an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende eine zweite Abschlussplatte (12b) aufweist, wobei die Abschlussplatten (10b, 12a, 12b, 14b) mit weiteren Abschlussplatten (10b, 12a, 12b, 14b) eines weiteren Segments (10, 12, 14) kraftschlüssig verbindbar sind.
Stützvorrichtung (100) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Segment (10, 12, 14) aus Beton hergestellt ist, und dass das Stützenfußsegment (10), und/oder das Stützenkopfsegment (14), und/oder das Zwischensegment (12) ferner vorgespannte Stahllitzen aufweisen, die durch den Beton zwischen den Abschlussplatten (12a, 12b) des Zwischensegments (12) und/oder zwischen dem Stützenfuß (10a) und der Abschlussplatte (10b) des Stützfußsegments (10) und/oder zwischen dem Stützenkopf (14a) und der Abschlussplatte (14b) des Stützenkopfsegments (14) und/oder zwischen dem Stützenfuß (10a) und dem Stützenkopf (14a) verlaufen.
Stützvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Segment (10, 12, 14) aus Beton hergestellt ist, und eine Betongüteklasse von C80 bis C180 umfasst.
Stützvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung (100) weitere als Zwischensegmente (12) ausgebildete Segmente (10, 12, 14) aufweist, die in modularer Bauweise übereinander angeordnet werden, um die einzelne Tragsäule zu bilden.
Stützvorrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Zwischensegmente (12) als vorgespannte Schleuderbetonhohlkörper und/oder als Stahlkörper, insbesondere als Baustahlkörper, ausgebildet sind, wobei die Stützvorrichtung (100) ferner mehrere Ausleger (A) aufweist, die ein als Stützenfußsegment (10) ausgebildetes Segment (10, 12, 14) und/oder ein als Stützenkopfsegment (14) ausgebildetes Segment (10, 12, 14) und/oder die Zwischensegmente (12) mit dem Schienenstrang (S) oder anderen benachbarten Stützen verbinden.
Stützvorrichtung (100) nach Anspruch 11, ferner mit einem Ringelement (24), das an dem Segment (10, 12, 14) angeordnet und dazu eingerichtet ist, einen oder mehrere Ausleger (A) aufzunehmen, wobei das Ringelement (24) einteilig ist, oder wobei das Ringelement (24) mehrteilig mit Ringsegmenten ausgebildet ist, die eine umlaufende Vorspannung mittels einer Schraubverbindung erzeugen.
Stützvorrichtung (100) nach Anspruch 11, ferner mit einem Stahlzwischensegment (32), das zwischen zwei Segmenten (10, 12, 14) angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, einen Ausleger (A) oder mehrere Ausleger (A) aufzunehmen.
Stützvorrichtung (100) nach Anspruch 11, ferner mit einem Verbindungselement (34), das zwischen zwei Segmenten (10, 12, 14) angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, einen Ausleger (A) oder mehrere Ausleger (A) aufzunehmen.
Stützvorrichtung (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Segment (10, 12, 14) ferner einen eingeschleuderten Muffenstab (36) oder mehrere eingeschleuderte Muffenstäbe (36) aufweist, die dazu eingerichtet sind, einen Ausleger (A) oder mehrere Ausleger (A) mit dem Segment (10, 12, 14) zur verbinden.
Stützvorrichtung (100) nach Anspruch 11, ferner mit einem Ausleger (A), der durch eine Gelenkverbindung oder eine vorgespannte Schraubverbindung an einem eingeschleuderten Stahlschwert (40) des Segmentes (10, 12, 14) angeordnet ist.
Verbindungselement (34) zur Ausbildung einer Verbindung zweier Segmente (10, 12, 14) einer Stützvorrichtung (100) einer Achterbahnanordnung (1000) mit zumindest einem Ausleger (A), aufweisend: eine erste Verbindungsfläche (FL1) an einem ersten Ende des Verbindungselements (34), wobei die erste Verbindungsfläche (FL1) in lösbaren Kontakt mit einem Ende eines ersten Segments (12, 14) ist oder gebracht werden kann; eine zweite Verbindungsfläche (FL2) an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Verbindungselements (34), wobei die zweite Verbindungsfläche (FL2) in lösbaren Kontakt mit einem Ende eines weiteren Segments (10, 12) ist oder gebracht werden kann; und einen vorstehenden Nasenteil (34a), das dazu eingerichtet ist, den Ausleger (A) mittels einer Laschenverbindung (36) kraftschlüssig mit dem Verbindungselement (34) zu verbinden.
Verbindungselement (34) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (34) als Adapterringplatte oder als Adapterkreisplatte ausgebildet ist.
Verbindungselement (34) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des ersten Segments (12, 14), des weiteren Segments (10, 12) und des koaxial zwischen dem ersten Segment (12, 14) und dem weiteren Segment (10, 12) angeordneten Verbindungselement (34) durch eine gemeinsame Schraubverbindung erfolgt, die durch drei in Reihe angeordnete koaxiale Bohrungen in den zwei Segmenten und dem Verbindungselement hindurch verläuft.
Stützvorrichtungsunterbaugruppe mit einem Verbindungselement (34) nach einem der Ansprüche 17 bis 19 und zwei Segmenten (10, 12, 14) einer Stützvorrichtung (100) einer Achterbahnanordnung (1000), dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (34) aus Baustahl oder aus Vergütungsstahl, insbesondere 42CrMo4 oder 34CrNiMo6 hergestellt ist, und/oder die Segmente (10, 12, 14) als vorgespannte Schleuderbetonhohlkörper und/oder als Stahlkörper, insbesondere als Baustahlkörper, ausgebildet sind.
Achterbahnanordnung (1000) umfassend eine Wagenanordnung und einen Schienenstrang (S) mit zumindest einer Stützvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16.