-
Für
den ebenerdigen Fahrweg haben sich Fahrwegelemente aus Beton (1)
gut bewährt.
Die Funktionskomponenten (Seitenführschienen (2), Gleitleiste
(3) und Statorbefestigungen (4) ) können bei
der Elementherstellung über
Kopf direkt einbetoniert werden. Damit wird eine maßhaltige
und robuste Verbindung möglich.
Der Werkstoff Beton führt
wegen seiner im Vergleich zu einer Stahlkonstruktion größeren Masse,
höheren
Steifigkeit und stärkeren Materialdämpfung zu
einem fahrdynamisch und schalltechnisch günstigen Verhalten.
-
Fahrwegelemente aus Beton sind insbesondere
bei hohen Stückzahlen
wirtschaftlich. Bei Anwendungsstrecken mit überwiegend ebenerdigem Fahrweg
ist es deshalb vorteilhaft, wenn entsprechende Elemente auch in
den verbleibenden kürzeren
Streckenabschnitten mit aufgeständertem
Fahrweg eingesetzt werden können.
Sie sind dann auf einem Träger
aufzusetzen, dessen Spannweite ein Vielfaches der Elementlänge beträgt. Dabei
stellt sich die Frage des statischen Zusammenwirkens von Träger und
Fahrwegelementen in Längsrichtung.
Bei den bisher diskutierten Konzepten wird ein solches Zusammenwirken
nicht in Ansatz gebracht und durch eine teilweise verschiebliche
Verbindung zwischen Elementen und Träger weitgehend ausgeschlossen. Im
Vergleich zu Trägern,
bei denen die Funktionskomponenten in den Trägerobergurt integriert oder seitlich
an diesem befestigt sind, vergrößert sich dann
die Gesamthöhe
des Tragsystems um die Höhe der
Fahrwegelemente und ggf. der Verbindung zwischen Fahrwegelementen
und Träger.
-
Im Gegensatz zu Lösungen ohne statisches Zusammenwirken
der Träger
mit den aufgesetzten Fahrwegelementen zielt die vorliegende Erfindung darauf
ab, ein planmäßiges statisches
Zusammenwirken von Stahlträgern
und Fahrwegelementen aus Beton herzustellen, wobei der Begriff Beton
Ausführungen
in Stahlbeton oder Spannbeton umfasst. Man erhält damit einen Fahrweg mit
den fahrdynamisch und schalltechnisch günstigen Eigenschaften des Werkstoffes
Beton, ohne dass sich die Gesamthöhe des Tragsystems erhöht. Das
Gewicht der so entstehenden Verbundträger ist zwar größer als
das reiner Stahlträger,
aber deutlich niedriger als das von Spannbetonträgern. Die Verbindung zwischen
Fahrwegelementen und Stahlträgern
erfolgt stahlbaumäßig und
ist so konzipiert, dass damit Herstellungenauigkeiten der Stahlträger ausgeglichen
werden können.
-
Die Kombination eines Trägerobergurtes
aus Beton, in welchem die Funktionskomponenten eingebettet sind,
mit einem Stahlträger
wurde bisher nur für
Ortbetonlösungen
untersucht. Die Genauigkeit des Fahrweges wird hier zunächst durch
die als Schalung dienende Stahlkonstruktion vorgegeben. Die dabei
auftretenden Bauungenauigkeiten und die Verformungen des Betons
infolge abfließender
Hydratationswärme
und Schwinden erschweren bei einer solchen Lösung die Einhaltung von Toleranzen
in der Größenordnung
von wenigen Millimetern.
-
Diese Probleme lassen sich vermeiden, wenn
man den Ortbeton durch Betonfertigteile ersetzt, bei denen die hydratationsbedingten
Verformungen vollständig
und das Schwinden weitgehend abgeklungen ist. Um gleichzeitig Stahlträger üblicher Genauigkeit
verwenden zu können,
benötigt
man eine Verbindung der beiden Konstruktionselemente, mit der die
Herstellungenauigkeiten ausgeglichen werden können. Die folgenden Figuren
beschreiben die erfindungsgemäße Lösung für diese
Aufgabe.
-
1 zeigt
den Querschnitt und einen leicht überhöhten Längsschnitt eines trogförmigen Stahlträgers mit
einer Länge
von beispielsweise 24,8 m, auf den 3 Fahrwegelemente mit einer Länge von
beispielsweise 8,3 m aufgelegt sind und genau in der planmäßigen Lage
ausgerichtet werden.
-
2 zeigt
den Querschnitt für
diesen Montagezustand in einem größeren Maßstab.
-
Die 3 und 4 zeigen den fertig montierten Träger für verschiedene
Querschnittsformen der Stahlträger.
Durch die Formgebung des Untergurts (9), ggf. auch in Verbindung
mit einer Verkleidung (10) gemäß 4,
können
die für
die Temperaturverformung maßgebenden
Temperafurdifferenzen günstig
beeinflusst werden.
-
Die 5 zeigt,
wie die Fugen zwischen den Betonelementen kraftschlüssig geschlossen
werden. Die 6 und 7 zeigen schließlich Möglichkeiten
für die
Verbindung der Betonelemente mit der Stahlkonstruktion.
-
In 7 ist
ein Fahrwegelement für
den Zustand vor dem Einbau der Bewehrung und dem Einbringen des
Betons in Überkopflage
dargestellt.
-
Gemäß 1 ist
der trogförmige
Stahlträger so
bemessen, dass er das Gewicht der frei aufliegenden Fahrwegelemente
(1) mit seiner endgültigen Spannweite
aufnehmen kann. Der Träger
hat hierfür zusätzliche,
nur für
den Montagezustand benötigte Obergurte
(8) und Steifen (11). Darauf stützen sich die
Pressen (14) ab, mit denen die Fahrwegelemente in vertikaler
Richtung ausgerichtet werden. Um die aber die ganze Trägerlänge durchlaufenden
Anschlussbleche der Fahrwegelemente (5) und des Stahlträgers (12)
in die richtige relative Lage zu bringen, kann die obere Trogbreite
durch Vorrichtungen (13) justiert werden. Temporäre Schrägstreben
(15) erlauben eine Ausrichtung der Fahrwegelemente auch
in Querrichtung. Wenn die Fahrwegelemente im Zuge dieser Montage
nicht nur ausgerichtet, sondern auch elastisch verformt werden müssen, geschieht dies
mittels vertikaler Abspannungen gegen die zusätzlichen Trägerobergurte (8).
-
Wenn die Fahrwegelemente in Grund-
und Aufriss in der planmäßigen Lage
ausgerichtet sind, werden die Anschlussbleche (5) und (12)
miteinander verbunden. Dabei werden die Herstellungenauigkeiten
in vertikaler Richtung ausgeglichen. Die Verbindung kann entweder
gemäß 3 durch Schweißung (16)
erfolgen, wobei sich die Überlappung
der beiden Bleche um das Toleranzmaß verändert. Nach 4 ist auch eine Schraubverbindung (17)
möglich. Die
Schraubenlöcher
dürfen
dabei in einem der beiden Bleche erst nach dem Ausrichten der Fahrwegelemente,
d.h. unter Berücksichtigung
der Toleranz, gebohrt werden.
-
Der Querverband (18) zwischen
dem temporären
Trägerobergurt
und den Fahrwegelementen ergänzt
nach 3 oder 4 die bereits vorhandenen Steifen
(11). Er sichert die durch temporäre Schrägstreben (15) eingestellte
richtige relative Lage von Stahltrog und Fahrwegelement in Querrichtung
und steift den Querschnitt gegen Profilvertormung infolge von Horizontalkräften aus.
Die ergänzenden
Querverbände
(18) sind immer über
den Endauflagern der Stahlträger
und ggf. auch an den dazwischen liegenden Querfugen der Fahrwegelemente
erforderlich.
-
Die Raumfugen an den Trägerenden
(19) setzen sich zwischen den Fahrwegelementen fort (20).
Die dazwischen liegenden Fugen werden gemäß 5 durch Verguss mit hochfestem Feinbeton geschlossen
(21). Durch eine Profilierung der Fugenoberflächen im
Beton (23) bzw, im Endblech (22) wird sichergestellt,
dass der Vergussbeton auch dann nicht nach unten herausfällt, wenn
es bei extremer Abkühlung
des Betons gegenüber
dem Stahlträger
zu einem kurzzeitigen Aufklaffen der Querfugen kommen sollte. Auch
durch Zusatz von Fasern zum Vergussbeton kann dieses Risiko ausgeschlossen werden.
-
Um die Stahlquerschnitte von Gleitleiste
und Seitenführschienen
als Zugbewehrung bei Beanspruchungen des Fahrweges durch Seitenkräfte, z.B. infolge
Querwind oder Fliehkräften,
zu aktivieren, werden die Fugen zwischen diesen Stahlteilen durch Schweißung überbrückt (25,
26). Die Verschweißung der
Gleitleiste wird durch Einfüllöffnungen
(24) für den
Vergussbeton unterbrochen.
-
Die dargestellte Lösung erlaubt
die direkte, genaue Einstellung der planmäßigen Trägerform unter Eigengewicht.
Anders als bei Spannbetonträgern oder
Verbundträgern
mit Ortbeton hängt
man nicht mehr von der schwierigen Prognose der zeitabhängigen Betonverformungen
ab. Andererseits wird für
die Verkehrslast aus Zugüberfahrten
die hohe Längssteifigkeit
der Fahrwegelemente aus Beton genutzt, welche dann den Obergurt
des fertigen Trägers
darstellen.
-
Die Komplettierung der aus Fahrwegelementen
und Stahltrog bestehenden Fahrwegträger erfolgt zweckmäßigerweise
in einer Halle, um Temperaturkrümmungen
der einzelnen Bauteile weitgehend auszuschließen. Grundsätzlich ist die Montage auch in
der endgültigen
Einbauposition der Träger
möglich.
In diesem Fall ist dann aber auch ein Schutz gegen schädliche Witterungseinflüsse erforderlich,
beispielsweise durch eine Einhausung. Die Statorpakete können bereits
vor der Montage an den Fahrwegelementen befestigt werden. Die Einstellung
der planmäßigen Fahrwegform
kann so bereits für
das vollständige
Eigengewicht des Fahrweges einschließlich Ausrüstung erfolgen.
-
Das Anschlussblech (5),
das aus den Stegen der Fahrwegelemente nach unten herausragt, kann nach 6 über eine Ankerplatte mit Kopfbolzen
im Beton verankert werden (27). Öffnungen in der Ankerplatte
erleichtern das Unterbetonieren beim Betonieren der Platte über Kopf.
Nach 7 kann das Anschlussblech
auch direkt in den Beton hineingeführt und durch die Dübelwirkung
von Öffnungen
mit durchgesteckten Bewehrungsstäben
verankert werden (28).
-
Bei beiden Alternativen der Verbindung
(27, 28) wird zwischen dem Anschlussblech (5)
und dem Beton ein vollständiger
Verbund hergestellt. Daraus ergibt sich der vorteilhafte Effekt,
dass das Anschlussblech in Transport- und Montagezuständen die
Funktion einer Versteifung und Bewehrung der Längsrippen der Fahrwegelemente übernimmt.
-
Die konstruktive Ausbildung der Verankerung
nach 6 oder 7 bestimmt die erforderliche
Breite der Längsrippen
in den Fahrwegelementen. Diese wiederum muss nach 2 bis 4 einen ausreichenden
Abstand vom Lichtraumprofil (6) der Magnetbahn haben. Aus
diesen Randbedingungen ergibt sich die Spreizung der Anschlussbleche
(5, 12) und damit die maximal mögliche Breite
des Stahlträgers
am oberen Trogende.
-
In Fahrwegen, die im Grundriss gekrümmt sind
und deshalb eine Querneigung aufweisen, werden Stahlträger und
Fahrwegelemente gleichermaßen
in die Querneigung gelegt. Die Ränder
der Fahrwegelemente einschließlich
Seitenführschienen
und Statorbefestigungen folgen der Krümmung. Dagegen werden die Rippen
der Fahrwegelemente und die darin verankerten Anschlussbleche (5)
auf die Elementlänge
jeweils geradlinig geführt.
Die zugehörige Änderung
des Abstands des Elementrandes von der Rippe (für eine Elementlänge von
8,3 m und einen Krümmungsradius
von 2 000 m beispielsweise 4,3 mm) bereitet bei der vorliegenden
Konstruktion keine Probleme. Die Stahlträger werden auf die Länge der Fahrwegelemente
ebenfalls geradlinig, auf die gesamte Spannweite gesehen somit polygonal
geführt. Auf
diese Weise wird erreicht, dass die Anschlussbleche (5, 12)
im Bereich der Verbindungen (16, 17) immer geradlinig
verlaufen.
-
Zur Erzielung einer hohen Maßhaltigkeit
der Fahrwegelemente werden die durch Seitenführscheinen und Gleitleisten
gebildeten Winkel durch Querschotte (29) verbunden, welche
auch die exakte Lage des Anschlussbleches (5) sichern.
Auch das Endblech (22) kann als Querschott ausgebildet
werden, das über
den ganzen Querschnitt des Fahrwegelementes reicht. 8 zeigt den entsprechenden Stahlrost
in Überkopflage
vor dem Einbau der Bewehrung und dem Einbringen des Betons. Zusätzlich sind
die Schalungen für
die Flanken der Längsrippen (30)
und für
die spätere
Oberfläche
des Fahrweges (31) dargestellt: Diese Oberfläche erhält zur besseren
Wasserableitung ein dachförmiges
Gefälle
(32). Am Übergang
zur Gleitleiste wird im Beton eine Nut (33) geformt, welche
eine spätere
Abdichtung der Anschlussstelle durch Kunstharzverguss ermöglicht.
-
- 1
- Fahrwegelemente
aus Beton
- 2
- Seitenführschienen
- 3
- Gleitleisten
- 4
- Statorbefestigungen
- 5
- Anschlussblech
der Fahrwegelemente
- 6
- Lichtraumprofil
der Magnetbahn
- 7
- Trogförmiger Stahlträger
- 8
- Zusätzlicher
Obergurt des Stahlträgers
- 9
- Untergurt
des Stahlträgers
- 10
- Verkleidung
des Stahlträgers
zur Beeinflussung der Trägertemperaturen
- 11
- Steifen
des Stahlträgers
im Trogbereich unterhalb des Obergurtes
- 12
- Anschlussblech
des Stahlträgers
- 13
- Vorrichtung
zum Justieren der oberen Trogbreite
- 14
- Pressen
zum Ausrichten der Fahrwegelemente in vertikaler Richtung
- 15
- Temporäre Schrägstreben
zum Ausrichten der Fahrwegelemente in Querrichtung
- 16
- Verbindung
der Anschlussbleche durch Schweißnähte
- 17
- Verbindung
der Anschlussbleche durch Verschraubung
- 18
- Querverband
zwischen dem temporären Obergurt
des Stahlträgers
und den
-
- Fahrwegelementen
- 19
- Raumfugen
zwischen Stahlträgern
- 20
- Raumfugen
zwischen Fahrwegelementen über
den Trägerfugen
- 21
- Nachträglicher
Betonverguss der Fugen
- 22
- Profiliertes
Endblech im Bereich der Gleitleiste
- 23
- Profilierte
Betonoberfläche
- 24
- Rücksprung
der Gleitleiste für
Fugenverfüllun g
- 25
- Verschweißung der
Fuge zwischen den Seitenführschienen
- 26
- Verschweißung der
Fuge zwischen den Gleitleisten
- 27
- Ankerplatte
mit Ankerelementen für
Anschlussblech der Fahrwegelemente
- 28
- Direkte
Verankerung des Anschlussbleches im Fahrwegelement
- 29
- Querschott
zwischen den beiden jeweils aus Seitenführschiene und Gleitleiste
-
- bestehenden
Winkeln
- 30
- Schalung
für die
Flanken der Längsrippen
- 31
- Schalung
für die
Oberfläche
der Fahrwegelemente
- 32
- Dachförmiges Quergefälle
- 33
- Nut
für Kunstharzverguss
der Nahtstelle zwischen Stahl und Beton