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Elektromagnetische Schnellbahnen
können auf
Fahrwegen aus Stahlbeton oder Spannbeton geführt werden, entlang deren Randbereichen
die Funktionskomponenten in Form von Statorpaketen, Seitenführschienen
und Gleitleisten direkt mit den Stahlbeton- oder Spannbetonträgern verbunden sind.
Im Vergleich zu einer Befestigung der Funktionskomponenten an freiliegenden
Stahlkragarmen, die entweder Bestandteil von Stahlträgern sind
oder als separate stählerne
Funktionsmoduln an Rumpfträgern
aus Beton angebracht sind (
DE
41 15 936 A1 ,
DE
198 41 936 C2 ), ergeben sich durch die direkte Verbindung
mit den Betonträgern
im wesentlichen folgende Vorteile:
- – minimale
Verformungen der Statorbefestigung, damit Verringerung der dynamischen
Anregung durch das Magnetbahnfahrzeug,
- – Verringerung
der für
die Dauerfestigkeit maßgebenden
Schwingbreiten,
- – Verringerung
der Lärmentwicklung,
- – dichte
Fahrwegoberfläche
ohne längslaufende Schlitze
und zusätzliche
Abdeckungen,
- – geringere
Gefahr von Vereisung und Reifbildung,
- – geringere
Herstellkosten,
- – geringere
Instandhaltungskosten.
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Bei früheren Ausführungen wurden sowohl die Befestigungsteile
für die
Statorpakete als auch für die
Seitenführschienen
nachträglich
in entsprechende Aussparungen der Deckplatte von Betonträgern eingesetzt
und mit dieser durch Mörtelverguss
verbunden (
DE 44 34
121 A1 ,
DE
38 25 508 C1 ). Die Gleitleisten wurden durch maßgenaues
Abfräsen
der Betonoberfläche
des Fahrwegträgers
um ca. 20 mm hergestellt (
DE
37 05 773 A1 ). In Einzelfällen wurden auch nachträglich Stahlgleitleisten
auf den Betonträger
aufgebracht und mit Mörtel
untergossen.
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Bei Lösungen dieser Art sind – teils
aufgrund von Ausführungsfehlern,
teils aufgrund von systematischen Schwachstellen – vereinzelt
folgende Nachteile oder Schäden
aufgetreten:
- – Da für den Verguss der Statorbefestigungen
ursprünglich
eine ungeeignete Mörtelrezeptur
verwendet worden war, musste dieser Mörtel komplett entfernt und
durch ein geeignetes Material ersetzt werden ( DE 39 24 486 C1 ).
- – Im
Mörtelverguss
der lotrechten Fuge zwischen den Seitenführschienen und dem Außenrand
des Betonkragarms ist es punktuell zu Rissbildungen, in Einzelfällen auch
zu einem Herausfallen von Mörtelteilen
nach unten gekommen. Auch hier wurde eine Sanierung erforderlich
( DE 37 02 421 C1 ).
- – Bei
nachträglich
auf der Trägeroberfläche aufgebrachten
Stahlgleitleisten sind an dünnen
freiliegenden Mörtelschichten
neben der Gleitleiste Risse und punktuell auch Abplatzungen aufgetreten.
- – Die
Rauhigkeit der Oberfläche
der abgefrästen Betongleitflächen hat
sich im Laufe der Jahre durch Verwitterung erhöht. Damit kommt es im Falle
des Absetzens des Magnetbahnfahrzeuges auf die Gleitleisten zu einem
erhöhten
Verschleiß an
den Tragkufen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zwischen Funktionskomponenten
und Fahrwegträgern
aus Stahlbeton und Spannbeton anzugeben, welche diese Schwachstellen
weitestgehend vermeidet und die Nutzung der eingangs genannten Vorteile
erlaubt. Soweit möglich,
sollen dabei die Funktionskomponenten bereits bei der Trägerherstellung
einbetoniert werden, so dass ein nachträglicher Mörtelverguss vermieden wird.
Dies erfordert allerdings ein Betonieren der Träger in Überkopf-Lage und ein anschließendes Drehen
der fertigen Träger.
Ein solches Vorgehen ist bei geringeren Trägerlängen, zum Beispiel 12,4 m,
oder bei 6,2 m langen Fahrwegplatten ohne weiteres möglich; bei
größeren Trägerlängen, zum Beispiel
24,8 m, ist allerdings das Drehen der fertigen Träger schwierig.
Deshalb werden hierfür
auch Lösungen
entwickelt, bei denen zumindest die Statorbefestigungen und die
Gleitleisten nachträglich
an den in aufrechter Lage hergestellten Betonträgern angebracht werden können.
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Entscheidende Randbedingungen für die gestellte
Aufgabe sind die ungewöhnlich
hohen Anforderungen an die Lagegenauigkeit der Funktionskomponenten
und die Notwendigkeit einer redundanten Statorbefestigung. Wenn
eine der Schrauben, mit denen die Statorpakete am Fahrwegrand aufgehängt sind,
versagt, muss ein zusätzliches
Abstützungselement
in Funktion treten. Dabei muss jedoch eine detektierbare Verformung
auftreten – üblicherweise etwa
2 mm –,
die von einem im Fahrzeug installierten Diagnosesystem erkannt werden
kann. Für
diese Aufgabe sind in
DE
44 34 121 A1 Stahlklauen offenbart, die an die Inserts
angeformt sind, welche die Schrauben für die Statoraufhängung in
Sacklöchern mit
eingeschnittenem Innengewinde aufnehmen. Dieser Klauentyp ist jedoch
für die
erforderlichen Weiterentwicklungen nur beschränkt geeignet. Auch andere bekannte
Lösungen
für redundante
Befestigungen, zum Beispiel stark federnde Arme oder Hakenplatten
(
DE 39 28 278 C2 ),
schräg
aufgeschweißte
Flächenstücke mit
Spalt zur Nuttraverse (
DE
41 32 959 C2 ) oder Passstifte, die mit einem Ringraum in ein
Sackloch eingreifen (WO 01/04420 A1), sind nicht zielführend.
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Aus diesem Grund behandelt die vorliegende
Erfindung sowohl die Stahlteile für die Befestigung der Funktionskomponenten
einschließlich
der erforderlichen Redundanz als auch die Maßnahmen zur genauen Justierung
oder nachträglichen
Bearbeitung dieser Teile. Hierbei wird alternativ eine Herstellung der
Fahrwegträger
in aufrechter Lage mit nachträglichem
Mörtelverguss
der Komponenten oder eine Überkopf-Herstellung
betrachtet, bei der die Komponenten bereits in die Schalung eingebaut
und dann direkt einbetoniert werden. Bei dem letztgenannten Lösungsweg
bringt jedoch eine Verbindung von Stahlbetonplatten mit biegesteifen
Stahlteilen, beispielsweise nach
DE 42 19 200 A1 , Nachteile, weil bei einer
solchen Verbundbauweise durch die abfließende Hydradationswärme und
das Schwinden des Betons unvermeidlich Verformungen auftreten, die bei
den hohen Genauigkeitsanforderungen für Magnetbahnfahrwege nicht
hinnehmbar sind.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung
befasst sich mit der schnellen, direkten Ableitung von Regen- und
Schmelzwasser von der Fahrwegoberfläche, die sowohl für einen
sicheren Fahrbetrieb wichtig ist (Vermeidung von Pfützen, die
im Winterbetrieb zu wegfliegenden Eisplatten führen) als auch für den Fahrweg
selbst (Vermeidung von Verwitterung mit Moos- und Algenbildung durch
stehendes Wasser, Erhaltung einer hellen, reflektierenden Fahrwegoberfläche zur
Vermeidung unzulässiger
Temperaturaufwölbungen
der Träger).
Diese Anforderung wirkt sich nicht nur auf die Formgebung der Fahrwegoberfläche aus,
sondern auch auf die der Funktionskomponenten. Sie wird deshalb
in der vorliegenden Entwicklung ebenfalls behandelt.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
der Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigt
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1 einen
Querschnitt durch einen Fahrwegträger großer Spannweite mit nachträglich angebrachten
Funktionskomponenten,
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2 den
Einbau der Funktionskomponenten mit nachträglichem Verguss bei nicht redundanter Statorbefestigung,
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3 den
Einbau der Funktionskomponenten mit nachträglichem Verguss bei redundanter
Statorbefestigung,
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4 Distanzhülsen für nicht
redundante und redundante Statorbefestigung im Längsschnitt in größerem Maßstab,
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5 im
Schrägbild
eine seitliche Klaue für redundante
Statorbefestigung,
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6 einen
Längsschnitt
durch die Fahrwegplatte mit den Funktionskomponenten nach 2 und 3,
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7 eine
Draufsicht zu 6,
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8 die
Montagesituation beim Einbau der Gleitleisten gemäß 6 und 7 an einem Stoß vor dem Mörtelverguss,
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9 eine
Draufsicht zu 8,
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10 einen
Querschnitt durch den auskragenden Teil der Fahrwegplatte mit Bewehrung
des Betonkragarms,
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11 einen
Querschnitt durch einen Fahrwegträger mittlerer Spannweite bei Überkopf-Herstellung,
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12 ein
Ende des Fahrwegträgers
gemäß 11 mit den Vorkehrungen
zum Drehen,
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13 in
Schrägansicht
die Überkopf-Herstellung
einer Fahrwegplatte kleiner Spannweite,
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14 ,
bei Überkopf-Herstellung
die sofort einbetonierten Funktionskomponenten mit nicht redundanter
Statorbefestigung,
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15 bei Überkopf-Herstellung
die sofort einbetonierten Funktionskomponenten mit redundanter Statorbefestigung,
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16 in
größerem Maßstab einzelne
Phasen des Abfräsens
der Anlageflächen
für die
Nuttraversen und die Auflagerflächen
der seitlichen Redundanzklauen,
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17 bei Überkopf-Herstellung
eine nachträglich
abgefräste
Betongleitleiste mit nicht redundanter Statorbefestigung,
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18 bei Überkopf-Herstellung
eine nachträglich
abgefräste
Betongleitleiste mit einer anderen Ausführungsform einer redundanten
Statorbefestigung,
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19 die
Lagesicherung der Befestigungsteile für redundante Statorbefestigung
bei Überkopf-Herstellung,
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20 die
paarweise Verbindung von Befestigungsteilen mit einem aus Gleitleisten,
Seitenführschienen
und Querschotten bestehenden Stahlrost,
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21 in
größerem Maßstab einzelne
Phasen des Abfräsens
der Anlageflächen
für die
Nuttraversen und variable Abmessungen der seitlichen Redundanzlaschen,
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22 zwei
Möglichkeiten
zur Ableitung des Oberflächenwassers
von Fahrwegträgern
durch positives oder negatives Dachgefälle und
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23 die
Einhaltung eines Mindestquergefälles
auch bei Querneigungswechsel des Fahrwegs in beiden Fällen der 22.
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Bei Fahrwegträgern größerer Spannweite mit Hohlkastenquerschnitt
ist eine Herstellung in Überkopf-Lage
mit anschließendem
Drehen schwierig und aufwendig. Die 1 bis 10 zeigen deshalb eine Lösung für den nachträglichen
Einbau von redundanten und nicht redundanten Statorbefestigungen
und Gleitleisten. Diese Elemente werden zu Montageeinheiten verbunden,
die exakt herstellbar sind und vor dem Mörtelverguss mit Hilfe entsprechender
Vorrichtung am erhärteten
Betonträger
mit der erforderlichen Genauigkeit ausgerichtet werden. Entscheidend
dabei ist, dass auch die Teile für
die redundanten Statorbefestigungen von oben durch die konischen
Aussparungen im Beton gesteckt werden können. Bei den Seitenführschienen
ist dagegen ein sofortiger Einbau in die Trägerschalung unter Einhaltung
der geltenden Toleranzanforderungen möglich.
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Aus den 11 bis 13 ist
das insbesondere bei kleineren Trägerlängen und bei Fahrwegplatten vorteilhafte
Prinzip einer Herstellung in Überkopf-Lage
ersichtlich.
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Dabei werden nicht nur die Seitenführschienen,
sondern auch die Gleitleisten und die Inserts für die Statorbefestigungen vor
dem Betonieren der Träger
exakt in die Schalung eingebaut. Bei Fahrwegplatten mit einer Regellänge von
6,2 m ist es darüber hinaus
vorteilhaft, sämtliche
Stahlelemente gemäß
13 zu einer stählernen
Montageeinheit zu verbinden. Entscheidend dabei ist, dass – anders
als in
DE 42 19 200
A1 – exzentrisch
zum Betonquerschnitt liegende Stahlteile soweit wie möglich vermieden werden,
weil das zu einer undefinierbaren nachträglichen Verbiegung der Verbundplatte
führen
würde. Deshalb
wird der exzentrisch liegende Stahlquerschnitt der Gleitleiste mit
dem erforderlichen Mindestmaß ausgeführt. Der
relativ starke Stahlquerschnitt der Seitenführschiene liegt etwa zentrisch
zum Betonquerschnitt und führt
somit nicht zu Verformungsproblemen.
23 zeigt,
wie die Bewehrung der Stahlbetonplatte als vorgefertigter Korb in
eine stählerne
Montageeinheit gemäß
13 eingeführt werden
kann.
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Die Verbindung der Gleitleisten mit
den Inserts für
die Statorbefestigung erlolgt gemäß
14 und
15 zunächst in
bekannter und bewährter
Weise durch Bolzen aus Gewindestäben,
die auf die Gleitleiste geschweißt sind und auf die dann die
Inserts mit Innengewinde aufgeschraubt werden. Da auch die Inserts
für die
redundante Statorbefestigung nach
15 rotationssymmetrisch
sind, können
auch diese über
die Gewindebolzen stufenlos in der exakten Höhe ausgerichtet werden. Im
Gegensatz dazu erfordert eine fest an das Insert angeformte, nicht
rotationssymmetrische Klaue gemäß
DE 44 34 121 A1 beim
Aufschrauben eine stufenweise Verdrehung um je 180 Grad und verhindert
damit eine exakte Höhenausrichtung,
wodurch grundsätzlich
ein nachträglicher
Fräsvorgang
an der fertigen Platte erforderlich wird. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist
zwar ein solcher Fräsvorgang
gemäß
16 auch möglich, in der
Regel aber nicht erforderlich.
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20 zeigt
die Möglichkeit
einer festen Verbindung zwischen paarweise zusammengefasstes Inserts
und der dann mit der Mindestbreite von 150 mm herstellbaren Gleitleiste.
Hier ist ein Fräsvorgang an
den Anlageflächen
der Inserts erforderlich, der entweder im Zuge der Herstellung des
Stahlrostes oder nach dem Betonieren an der fertigen Platte erfolgen
kann (21).
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Die bei früheren Ausführungen an Betongleitflächen aufgetretenen
Probleme lassen sich mit einer Ausführung gemäß 17 bis 19 vermeiden. Durch
die Herstellung in Überkopflage
wird eine höhere
Genauigkeit der Betonoberfläche
erreicht, z.B. ±5
mm, so dass ein Abfräsen
beispielsweise um 5 mm ± 5
mm ausreichend ist. Bei den früheren
Ausführungen
mit aufrecht betonierten Hohlkastenträgern von 24,8 m bis 30,2 m
Länge waren
wesentlich größere Toleranzen
zu berücksichtigen,
was ein Abfräsen
um 20 mm ± 20
mm erforderte. Beim Abfräsen wurde
deshalb systematisch auch das Größtkorn der Zuschlagstoffe
(32 mm) durchtrennt. Die an der Oberfläche der Gleitfläche freiliegenden
Schnittflächen
dieser Körner
verursachten die nachteilige Verwitterung und Erhöhung der
Rauhigkeit.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden diese
nachteiligen Effekte durch ein geringeres Abfräsmaß in Verbindung mit einer besonders
geeigneten Betonrezeptur im Bereich der Gleitflächen verhindert. Darüber hinaus
kann die Betonoberfläche
nach dem Abfräsen
besonders vergütet
werden. Hierzu werden die Kapillarporen des Betons mit einem geeigneten
Material gefüllt,
das eine Verfestigung und Imprägnierung
bewirkt. Durch Zusatz geeigneter Stoffe, z. B. Polytetrafluoräthylen,
kann darüber
hinaus auch der Reibungsbeiwert verringert werden. Zusätzlich ist
auch eine Beschichtung der Betonoberfläche möglich. Auch hierfür kommen
Polymere auf der Basis von Polytetrafluoräthylen infrage, weil dieses Material
eine sehr gute Beständigkeit
gegenüber chemischen
Angriffen und Hitzeeinwirkungen infolge Kufenreibung aufweist und
außerdem
zu niedrigen Reibungsbeiwerten führt.
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Die 19 bis 21 zeigen eine Alternative
zu der redundanten Statorbefestigung nach 3 bis 5 bzw. 15, welche allerdings nur
bei einer Überkopf-Herstellung
der Träger
oder Platten anwendbar ist. Hier ist in der Regel ein Fräsvorgang erforderlich. Dieser
betrifft nur die Unterseite der Inserts, und er ist für redundante
und nicht redundante Statorbefestigungen identisch. Demgegenüber müssen bei
Ausführung
der Redundanz nach 15 sowohl
die Ober- als auch die Unterseite des Auflagerrings für die Redundanzklaue
gefräst
werden. Bei der Alternative nach 18 bis 21 wird das Fräsen der
Oberseite ersetzt durch eine variable Distanz der beiden Bohrungen
in den Redundanzlaschen, die seitlich auf die mit einem Passbolzen
versehenen Nuttraversen aufgeschraubt werden.
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Beide hier vorgeschlagene Redundanzprinzipien
(nach
3 bis
5 und
15,
16 oder
nach
18 bis
21) bieten gegenüber fest
an die Inserts angeformten Klauen gemäß
DE 44 34 121 A1 auch den Vorteil,
dass bei der Erstmontage sowie bei späteren Auswechslungen der Statorpakete
der Vorgang des seitlichen Einschiebens in die festen Klauen entfällt. Die
Pakete brauchen bei der Montage nur in vertikaler Richtung bewegt
werden. Die Redundanzklauen bzw. -laschen werden in einem eigenen
Arbeitsgang nachträglich
angebracht bzw. bei einer Auswechslung entfernt.
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Die möglichst schnelle, direkte Ableitung
von Regen- und Schmelzwasser von der Fahrwegoberfläche ist
sowohl für
den sicheren Fahrbetrieb als auch für die Dauerhaftigkeit des Fahrweges
selbst von großer
Bedeutung. Bei den hier dargestellten Lösungen für die Befestigung der Funktionskomponenten
werden deshalb immer Bauformen gewählt, bei denen das Wasser ohne
Aufstau durch Gleitleisten oder Seitenführschienen unbehindert abfließen kann, dies
auch unter Berücksichtigung
unterschiedlicher Höhenlagen
der Gleitleisten zum Toleranzausgleich. In den Zeichnungen wurde
von einem positiven dachförmigen
Quergefälle
der Fahrwegoberfläche
ausgegangen, wie es die in 22 linke
Darstellung zeigt. Alternativ ist auch ein negatives Dachgefälle mit
Tiefpunkt in der Fahrwegachse möglich
(rechte Darstellung in 22).
Letzteres erfordert Wasserabläufe
in engen Abständen,
um Pfützenbildungen
zwischen den Einläufen
zu vermeiden. Das negative Dachgefälle kommt deshalb vorzugsweise
bei unten offenen Trägerquerschnitten,
beispielsweise nach 11 oder 13, infrage. Um ein Einfrieren
zu verhindern, können
die Wasserabläufe
auch beheizt werden. Das negative Dachgefälle hat den Vorteil, dass der
Großteil
des Wassers nicht über
den Bereich der Funktionskomponenten nach außen abläuft und dort zu Problemen,
beispielsweise zur Eiszapfenbildung führen kann.
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Im Grundriss gekrümmte Magnetbahnfahrwege erfordern
wechselnde Querneigungen. Auch in solchen Bereichen ist immer ein
ausreichendes Mindestquergefälle
erforderlich. Gemäß der linken
Darstellung in 23 lässt sich
dies bei positivem Dachgefälle
dadurch erreichen, dass der Gefälleknickpunkt
(Grat) von der Fahrwegachse nach außen wandert. Man erhält so einen
kontinuierlichen Übergang
vom Dachgefälle
zu einem einseitigen Quergefälle.
Das vorgegebene Regelgefälle
kann auf diese Weise überall
eingehalten werden.
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Bei negativem Dachgefälle muss
der Tiefpunkt in geraden und wenig gekrümmten Trassenabschnitten wegen
der Wassereinläufe
immer in der Fahrwegachse bleiben. Ausgehend von der geraden Trasse
wird deshalb gemäß 23, rechte Darstellung,
am Beginn einer überhöhten Fahrwegkurve
der gesamte Querschnitt unter Beibehaltung der negativen Dachform
solange gekippt, bis ein vorgegebenes Mindestquergefälle (beispielsweise
halb so groß wie das
Regelgefälle)
auf einer Seite unterschritten wird. Sodann springt die Form der
Fahrwegoberfläche vom
negativen Dachgefälle
zu einer einseitigen Querneigung. Dieser Sprung erfolgt an der Fuge
zwischen benachbarten Fahrwegträgern
bzw. -platten.
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Nachstehend werden die einzelnen
Elemente der erfindungsgemäßen Lösung unter
Berücksichtigung
der Bezugszeichen in den Figuren näher beschrieben.
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Gemäß 1 sind bei einem Fahrwegträger 1 größerer Spannweite
die Funktionskomponenten, das sind Statorpakete 5, Gleitleisten 4 und
Seitenführschienen 10 nachträglich im
Randbereich der Deckplatte zu befestigen. Dazu werden gemäß 2 und 3 die Gleitleiste 4 mit Distanzhülsen 8 für nicht
redundante und Distanzhülsen 13 für redundante
Statorbefestigungen zu einer Montageeinheit verbunden, welche von
oben in konische Aussparungen 20 des Randbereiches eingesetzt
(6, 7), sodann genau ausgerichtet (8) und anschließend mit
einem geeignetem erhärtenden
Material 9, vorzugsweise hochfestem Feinbeton, vergossen
wird.
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Die Distanzhülsen 8, 13 erhalten
an ihrem oberen Ende eine abgestufte ringförmige Verstärkung 16 (4), die genau in entsprechend
abgestufte Bohrungen 21 in der Gleitleiste 4 passen.
Die Kraftübertragung
zwischen den Distanzhülsen 8, 13 und
den Gleitleisten 4 erfolgt somit durch Formschluss zwischen
den Verstärkungen 16 und
den Bohrungen 21. Zur Lagesicherung im Montagezustand vor
dem Erhärten
des Vergussbetons 9 kann eine Presspassung, eine Verklebung
oder eine Heftschweißung 22 dienen.
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In ihrem unteren Bereich erhalten
die Distanzhülsen 8, 13 eine
weitere ringförmige
Rippe 17, mit der sie sich nach oben gegen den Vergussbeton 9 abstützen. In
Verbindung mit der sich nach unten hin erweiternden Konizität der Aussparungen 20 erhält man so
eine unverschiebliche Abstützung
der Montageeinheit 8, 13, 4 gegen die
Deckplatte des Fahrwegträgers 1.
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Die Befestigung der Statorpakete 5 erfolgt durch
Schrauben 7, welche an ihrer Unterseite gegen die in die
Statorpakete eingreifenden Nuttraversen 6 und an ihrer
Oberseite gegen die Oberfläche
der ringförmigen
Rippe 16 der Distanzhülsen 8, 13 gespannt werden.
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Die Stahlteile für Gleitleiste 4 und
Distanzhülsen 8, 13 werden
exakt unter Einhaltung der zulässigen
Maßtoleranzen
gefertigt und bearbeitet. Nachdem an diesen Teilen – abgesehen
von einer eventuellen, unerheblichen Heftschweißung 22 – nicht
mehr geschweißt
wird, bleibt die Genauigkeit dieser Montageeinheit auch im fertigen
Fahrwegträger
erhalten.
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Die maßgenaue Höhenlage der Montageeinheit
wird durch die exakte Einstellung der Distanz 26 zwischen
der Unterkante der Gleitleiste 4 und der Oberkante des
Betons des Fahrwegträgers 1 bzw. der
Unterkante der Statorpakete 5 erreicht.
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Hierzu dienen gemäß 6 bis 9 Stellschrauben 25.
An den Stößen 23 der
Gleitleisten 4 werden diese durch aufgeschraubte Stahlprofile 27 gegeneinander
ausgerichtet. Durch eine Verkeilung 28 zwischen den Statorpaketen 5 und
der Betonunterseite ist es auch möglich, die Montageeinheiten 8, 13, 4 nach
unten zu ziehen und der Gleitleiste 4 eine elastische Verformung
aufzuzwingen, die durch das Erhärten
des anschließend
eingebrachten Vergussbeton eingefroren wird (8).
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Die Stöße 23; 24 von
Gleitleisten 4 und Seitenführschienen 10 werden
gemäß 7 in Trägerlängsrichtung gegeneinander versetzt,
um die Gefahr von Querrissen im Randbereich des Fahrwegträgers 1 zu
verringern.
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Gemäß 6 wird ein Statorpaket 5 jeweils durch
eine nicht redundante Aufhängung 6, 8 und zwei
redundante Aufhängungen 12, 13, 14, 18 unterstützt. Zur
Erzielung der Redundanz erhalten die entsprechenden Distanzhülsen 13 an
ihrem unteren Ende eine zusätzliche
ringförmige
Rippe 18 mit exakt bearbeiteter oberer und unterer Anlagefläche. Auch die
Nuttraversen 6 erhalten eine zusätzliche Rippe 12.
Die redundante Verbindung der beiden Rippen 12 und 18 unter
Einhaltung eines detektierbaren Spaltes 15 erfolgt durch
eine speziell für
diese Aufgabe geformte Redundanzklaue 14, die stirnseitig
auf die Nuttraverse 6 aufgesetzt und durch Schrauben fixiert wird.
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Die Außendurchmesser der ringförmigen Rippen 17, 18 im
unteren Bereich der Distanzhülsen 8, 13 und
die abgestuften Bohrungen 21 in den Gleitleisten 4 sind
so aufeinander abgestimmt, dass die Distanzhülsen 8, 13 bei
der Komplettierung der Montageeinheiten (8, 13, 4)
von oben durch diese Bohrungen gesteckt werden können.
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10 zeigt
den Randbereich des Fahrwegträgers 1 mit
Gleitleiste 4 und Vergussbeton 9 in einem größeren Maßstab. Die
freie Oberfläche
des Vergussbetons wird auf einen schmalen Spalt 19 beschränkt, der
an seiner Oberfläche
auch unter Berücksichtigung
eines möglichen
Toleranzausgleichs durch Veränderung
der Distanz 26 immer noch ein geringfügiges Quergefälle nach
außen
aufweist, so dass sich von der Fahrwegoberfläche abfließendes Regen- und Schmelzwasser
nicht an der Gleitleiste aufstaut. Andererseits ist der Spalt groß genug,
um das Einbringen des Vergussbetons in die konischen Aussparungen 20 und
unterhalb der Gleitleiste 4 zu gewährleisten.
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An der Oberfläche des Fahrwegträgers ist nach 10 zur Aufnahme von Gleitleiste 4 und
Verguss 9 eine Vertiefung erforderlich. Bei der auskragenden
Deckplatte handelt es sich um ein Stahlbetonbauteil, dessen Bewehrung
unter der ungünstigen Annahme
einer Rissbildung bemessen ist. Tatsächlich bleibt der Kragarm normalerweise
im ungerissenen Zustand. Für
den Fall, dass es vereinzelt doch zu Anrissen kommen sollte, wird
ihre Breite durch die in 10 dargestellte
Bewehrungsführung
auf minimale Werte beschränkt.
Um eine optimale Wirkung der Bewehrung zu erreichen, wird an der
Oberseite eine kleine Betondeckung vorgesehen. Die entsprechenden
Bewehrungsstäbe 29 erhalten
deshalb einen besonderen Korrosionsschutz oder werden aus nicht rostendem
Stahl hergestellt.
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11 zeigt
die Herstellung eines Fahrwegträgers 31 mittlerer
Länge,
zum Beispiel 12,4 m, in Überkopf-Lage.
Durch ein besonderes Schalungselement 32 wird die genaue
Form der späteren
Fahrwegoberfläche
und die genaue Position der in die Schalung eingestellten Funktionskomponenten
vorgegeben. Die variable Querneigung des Trägers wird durch eine Kippvorrichtung 33 eingestellt.
Nach dem Erhärten
und Vorspannen wird der Träger
aus der Schalung gehoben 34 und gegebenenfalls noch eine zusätzliche
temporäre
Vorspannung 38 für
den anschließenden,
in 12 dargestellten
Drehvorgang aufgebracht. Letzterer erfolgt über eine im Endquerträger 35 eingesetzte
Welle 36, die im Schwerpunkt des Gesamtträgers liegt. Über diese
Welle wird eine Nabe 37 mit Wälzlager geschoben, an welcher
der Träger 31 beim
Drehen aufgehängt
wird.
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Bei Fahrwegplatten 30, die
in der Regel eine Länge
von 6,2 m aufweisen, ist es vorteilhaft, gemäß 13 sämtliche
stählernen
Konstruktionselemente, das sind Seitenführschienen 10 mit
Ankerbolzen 11, Gleitleiste 44 und Inserts 47, 48,
zu einer Montageeinheit zu verbinden, die durch Querschotte 43 und Endquerschotte 42 ausgesteift
wird. Die Form der Endquerschotte 42 ist an die beiden
Längsrippen 40 des
Fahrwegquerschnittes angepasst. Die in den Längsrippen 40 angeordneten
Aussparungen 41 dienen zur späteren Auflagerung der – um 180° gedrehten – Fahrwegplatte
auf dem Unterbau. In die in 13 dargestellte
Montageeinheit wird die Bewehrung der Stahlbetonplatten gemäß 20 eingefügt. Der
vorgefertigte Bewehrungskorb umfasst zunächst nur die Querbügel 86 und
die – in Überkopflage
gesehen – oberen
Längsstäbe 87 sowie
die Bewehrung der aus 13 ersichtlichen
beiden Längsrippen. Die
unteren Längsstäbe 88 werden
im nächsten
Arbeitsgang zwischen Querbügeln 86 und
Querschotten 42, 43 eingefädelt. Anschließend wird
die Montageeinheit in eine Vorrichtung gemäß 11 eingebaut, genau justiert und dann
ausbetoniert.
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Für
Fahrwegträger,
die gemäß 11 und 13 in Überkopflage hergestellt werden,
zeigen die 14 und 15 eine vorteilhafte Verbindung
einer Stahlgleitleiste 44 mit Inserts für nicht redundante und redundante
Statorbefestigungen 47, 48. Diese Verbindung erfolgt
durch Gewindebolzen 45, die auf die Gleitleiste 44 aufgeschweißt sind.
Die Inserts 47, 48 weisen ein durchgehendes Innengewinde
auf, in das von oben die Gewindebolzen 45, von unten die Schrauben 46 zur
Aufhängung
von Nuttraversen 6 mit Statorpaketen 5 eingreifen.
Im Beton des Fahrwegträgers 1 werden
die Inserts in bekannter Weise durch ringförmige Rippen verankert.
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Die Inserts für die redundante Statorbefestigung 48 erhalten
an ihrem unteren Ende eine ringförmige
Rippe 49, die zur Unterstützung der seitlich auf die
Nuttraverse 6 geschraubten Redundanzklauen 14 dient.
Zwischen den Kontaktflächen
dieser Elemente ist im normalen Betriebszustand ein detektierbarer
Spalt 15 vorhanden. Die Nuttraversen 6 bekommen
für die
redundanten Statorbefestigungen eine zusätzliche Rippe 12.
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In der Regel werden die ringförmigen Verstärkungsrippen 49 von
vornherein mit der planmäßigen Form
hergestellt, weil die Höhenlage
der rotationssymmetrischen Inserts 48 durch stufenloses
Aufschrauben auf die Gewindebolzen 45 exakt eingestellt
werden kann.
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Wenn eine solche exakte Einstellung
nicht möglich
ist oder wenn mit einer nachträglichen
Verformung der Trägerschalung
oder des fertigen Trägers
zu rechnen ist, kann die planmäßige Höhenlage durch
nachträgliches
Abfräsen
gemäß 16 hergestellt werden. Die
ringförmige
Verstärkung
wird dann zunächst
mit größerer Dicke
hergestellt 50. Je nach der Abweichung von der planmäßigen Höhenlage, kann
dann der verstärkte
Ring 50 entweder nur von unten 51, nur von oben 52 oder
von oben und unten 53 auf die planmäßige Form 49 abgefräst werden, welche
dann zur Redundanzklaue 14 passt.
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Die 18 und 19 zeigen eine alternative Ausführung der
redundanten Statorbefestigung. An der Unterseite der Inserts 54 wird
dabei eine seitliche Konsole 55 mit, Bohrung für eine später einzubringende
Passschraube 61 angeformt. In der Nuttraverse 56 wird
ein Passbolzen 57 eingeklebt oder eingepresst, der beidseitig
auskragt. Zur Erzielung der Redundanz werden seitlich Laschen 58 angebracht;
die je zwei Bohrungen aufweisen. Die obere Bohrung nimmt eine Passschraube 61 auf,
welche die Lasche mit der Konsole 55 verbindet. Die untere
Bohrung 59 wird über
den auskragenden Passbolzen 57 gesteckt. Ihr Durchmesser
ist um das Maß des
detektierbaren Spaltes 15 größer als der Passbolzen. Um eine
Kollision mit der Kabelwicklung 60 der Statorpakete 5 zu
vermeiden, werden die unteren äußeren Ecken
von Nuttraversen 56 und Laschen 58 abgeschrägt.
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Die 17 bis 21 zeigen Einbausituationen, in
denen keine stufenlos einstellbare Verbindung zwischen einer Stahlgleitleiste
und den Inserts 54, 55 vorgesehen ist. Die Inserts 54 mit
Konsolen 55 für
redundante Befestigung müssen
hier für
den Einbau durch eine Hilfskonstruktion gehalten werden, die durch
eine Schiene 66 angedeutet ist, die mittels einer Klammer 67 an
der Seitenführschiene 10 angeklemmt
werden kann. Im Hinblick auf die hierdurch nicht exakt definierbare
Höhenlage
wird hier planmäßig ein
Abfräsen
der Anlageflächen 62 an
den Inserts für
die Nuttraversen 6, 56 vorgesehen. Die Form der Inserts
mit Konsolen 55 wird dabei so gewählt, dass bei den redundanten
und den nicht redundanten Statorbefestigungen eine Fläche mit
identischer Form und Größe abzufräsen ist 62.
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In 21 wird
dieser Fräsvorgang
verdeutlicht. In der linken Darstellung ist eine Situation dergestellt,
in der nichts abgefräst
wird, in der mittleren Darstellung ein mittleres Abfräsmaß 63,
in der rechten Darstellung ein großes Abfräsmaß 64. Die Distanz 65 der
beiden Bohrungen in den Redundanzlaschen 58 ist je nach
dem Abfräsmaß variabel.
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Bei einer alternativen Ausführung werden
die Bohrungen, die in den angeformten Konsolen der Inserts 55 für die Passschrauben 61 erforderlich
sind, zu einem späteren
Zeitpunkt hergestellt, nämlich
erst gleichzeitig mit oder nach dem passgenauen Abfräsen der
Anlageflächen 62 an
den Inserts 55. Die Bohrungen werden dann mit der planmäßigen Distanz
zu den abgefrästen
Anlageflächen
hergestellt. Bei dieser Ausführung
weist die Distanz 65 der Bohrungen in den Redundanzlaschen 58 immer
den gleichen, planmäßigen Wert
auf.
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20 zeigt
die Möglichkeit
einer paarweisen Verbindung von Inserts zu neuartigen Ankerelementen 68.
Die aus dem Beton herausragenden Gewindehülsen werden entweder ohne oder
mit angeformten Konsolen 55 für die redundante Statorbefestigung
hergestellt. Die Ankerelemente 68 werden mit der Stahlgleitleiste 69 verschweißt, die
bei dieser Lösung
mit der für
den Magnetbahnbetrieb erforderlichen Mindestbreite ausgeführt werden
kann (beispielsweise 150 mm).
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Bei einer Überkopf-Herstellung des Fahrwegträgers kann
die Stahlgleitleiste gemäß 17 bis 19 auch durch eine besonders vorbereitete
und bearbeitete Betongleitfläche 70 ersetzt
werden. Man vermeidet auf diese Weise den Aufwand für eine Stahlgleitleiste
einschließlich
Verankerung und Korrosionsschutz.
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Bei der Überkopf-Herstellung wird nach 19 im Bereich 74 der
späteren
Gleitflächen
eine besondere Betonrezeptur eingebaut, die sich für die anschließenden Vorgänge des
Abfräsens
und der Vergütung
und Beschichtung eignet. Des weiteren wird ein Höhenvorsprung 72 in
der späteren
Oberfläche
ausgebildet. Dadurch wird erreicht, dass auch nach dem Abfräsen gemäß 17 und 18 um das Maß 71 beidseits der
Gleitfläche
noch ein definiertes Gefälle
zur Ableitung des Oberflächenwassers
vom Fahrweg verbleibt.
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Nach dem Abfräsen und gegebenenfalls Abschleifen
der Gleitfläche
wird der darunter liegende Beton 73 so behandelt, dass
seine Kapillarporen ganz oder teilweise mit einem geeigneten Material gefüllt werden.
Hierdurch wird eine Verfestigung und eine Imprägnierung erreicht und die zu
erhöhter
Rauhigkeit führende
Verwitterung verringert. Optional ist auch eine Beschichtung der
Betongleitfläche
möglich.
Bei beiden Behandlungsarten werden die aufgebrachten Materialien
durch Zusatz geeigneter Polymere vergütet. Hierfür kommt vorzugsweise Polytetrafluoraethylen
infrage, das gegenüber
chemischen Angriffen und Hitze äußerst resistent
ist und außerdem
zu niedrigen Reibungsbeiwerten der Gleitpaarung zwischen der Gleitfläche 70 und
den Tragkufen 3 (1)
des Magnetbahnfahrzeuges beiträgt.
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Für
die Oberfläche
von Fahrwegträgern
großer
Spannweite mit Hohlkastenquerschnitt kommt nach 22 links vorzugsweise ein positives Dachgefälle infrage,
bei dem das Regen- und Schmelzwasser über die seitlichen Ränder nach
außen
abfließt.
Das Regelgefälle
in Querrichtung 75, 76 beträgt üblicherweise etwa 2 %. Der
Gefälleknickpunkt (Grat) 78 liegt
in Fahrwegachse.
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Bei nach unten offenen Fahrwegträgern ist gemäß 22 rechts auch ein negatives
Dachgefälle
möglich,
bei dem das Wasser zu dem Tiefpunkt 80 in Fahrwegachse
geleitet wird. Dort sind Wassereinläufe 81 in so geringen
Abständen
angeordnet, dass es dazwischen auch bei in der Horizontalen liegenden
Fahrwegen nicht zur Pfützenbildung
kommt. Um im Winter das Einfrieren der Einläufe 81 zu verhindern,
können
diese beheizt werden.
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Magnetbahnfahrwege haben üblicherweise einen
vielfach gekrümmten
Trassenverlauf mit wechselnden Querneigungen. Es stellt sich die
Aufgabe, auch hier zu vermeiden, dass es auf der Fahrwegoberfläche Bereiche
ohne ausreichendes Quergefälle gibt,
auf denen das Wasser stehen bleibt.
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Ausgehend von einem positiven Dachgefälle in der
Geraden wird diese Aufgabe gemäß 23 links erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass der Gefälleknick
bei einer Änderung
der durch die linke und rechte Gleitleiste (4) definierten
Querneigung aus der Fahrwegachse zu dem höher liegenden Fahrwegrand hin
auswandert, d. h. von 78 nach 79. Wenn dieser
erreicht ist, liegt ein einseitiges Quergefälle vor, das mit zunehmender
Grundrisskrümmung
des Fahrweges zunimmt, beispielsweise von 75 auf 77.
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Bei negativem Dachgefälle nach 22 rechts ist ein seitliches
Auswandern des Tiefpunktes 80 mit Rücksicht auf die Einläufe 81 nicht
möglich. Ausgehend
von der geraden Trasse wird deshalb gemäß 23 rechts der Querschnitt unter Beibehaltung
des negativen Dachprofils solange gekippt, bis das Quergefälle in der
linken Hälfte
vom Regelwert 76 beispielsweise auf die Hälfte davon 82 abgefallen ist.
Nun erfolgt ein Querschnittssprung 84 vom negativen Dachgefälle zu einem
einseitigen Quergefälle 83,
das auch nur die Hälfte
des Regelwertes 76 aufweist. Mit fortschreitender Krümmung und Überhöhung des
Fahrweges nimmt das einseitige Quergefälle dann über den Regelwert 75 auf
einen größeren Wert 77 zu.
Der sprunghafte Übergang
von negativem Dachgefälle
zum einseitigen Quergefälle 84 erfolgt
in der Fuge zwischen zwei Fahrwegträgern. Das Regelgefälle 75, 76 wird
lediglich in einem begrenzten Bereich 85 unterschritten,
in dem jedoch immer noch die Hälfte
des Regelwertes eingehalten wird.
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I. Herstellung der Fahrwegträger in aufrechter
Lage:
- (1)
- Fahrwegträger größerer Länge
- (2)
- Fahrzeugbegrenzung
- (3)
- Tragkufen
- (4)
- Gleitleiste
- (5)
- Statorpaket
- (6)
- Nuttraverse
(dient der Aufhängung
der Statorpakete)
- (7)
- Befestigungsschraube
für die
Aufhängung der
Statorpakete
- (8)
- Distanzhülse für nicht
redundante Statorbefestigung
- (9)
- Vergussbeton
- (10)
- Seitenführschiene
- (11)
- Ankerbolzen
für Seitenführschiene
- (12)
- Zusätzliche
Rippen an Nuttraverse für
redundante Statorbefestigung
- (13)
- Distanzhülse für redundante
Statorbefestigung
- (14)
- Redundanzklaue
- (15)
- Detektierbarer
Spalt
- (16)
- Abgestufte
ringförmige
Rippe für
Auflagerung auf Gleitleiste
- (17)
- Ringförmige Rippe
für Abstützung gegen Vergussbeton
- (18)
- Ringförmige Rippe
für Unterstützung der
Redundanzklaue
- (19)
- Oberfläche des
Vergussbeton mit Quergefälle
- (20)
- Konische
Aussparung im Beton
- (21)
- Abgestufte
Bohrung in der Gleitleiste
- (22)
- Heftschweißung zwischen
Gleitleiste und Distanzhülse
- (23)
- Stoß der Gleitleisten
- (24)
- Stoß der Seitenführschienen
- (25)
- Stellschrauben
zur Justierung der Gleitleisten
- (26)
- Distanz
zwischen Unterkante Gleitleiste und Oberkante Beton
- (27)
- Stahlprofil
zum Ausrichten der Gleitleisten am Stoß
- (28)
- Verkeilung
zwischen, Statorpaket und Unterseite der auskragenden Fahrwegplatte
- (29)
- Bewehrung
mit besonderen Korrosionsschutz
-
II. Überkopf-Herstellung der Fahrwegträger bzw. -platten:
- (30)
- Fahrwegplatte
kleiner Länge
- (31)
- Fahrwegträger mittlerer
Länge
- (32)
- Schalungselement
mit exakter Form der Fahrwegoberfläche
- (33)
- Kippvorrichtung
zur Herstellung unterschiedlicher Querneigungen des
-
- Fahrwegs
- (34)
- Vorrichtung
zum Ausheben des Trägers
aus der Schalung
- (35)
- Endquerträger
- (36)
- Welle
- (37)
- Nabe
- (38)
- Temporäre Vorspannung
- (39)
- Fahrwegplatte
kleiner Länge
- (40)
- Längsrippen
- (41)
- Aussparungen
für die
Auflagerung der Platte
- (42)
- Endquerschott
- (43)
- Zwischenquerschotte
- (86)
- Zwischen
die Querschotte eingreifende Querbewehrung
- (87)
- Auf
den Querschotten liegende Längsbewehrung
- (88)
- Unter
den Querschotten einzufädelnde Längsbewehrung
-
III. Stahlgleitleisten mit
Gewindebolzen und redundanter Statorbefestigung durch Redundanzklauen:
- (44)
- Gleitleiste
mit aufgeschweißten
Gewindebolzen
- (45)
- Gewindebolzen
- (46)
- Schraube
für Aufhängung der
Statorpakete im Sackloch der Inserts
- (47)
- Insert
mit Innengewinde für
Schraube zur Aufhängung
der Statorpakete
-
- und
Gewindebolzen
- (48)
- Wie
vor, aber für
redundante Statorbefestigung
- (49)
- Ringförmige Rippe
für Unterstützung der
Redundanzklauen
- (50)
- Abfräsbare ringförmige Rippe
eines Inserts für
redundante
-
- Statorbefestigung
- (51)
- Abfräsen nur
an der Unterseite der Rippe
- (52)
- Abfräsen nur
auf der Oberseite der Rippe
- (53)
- Abfräsen auf
Ober- und Unterseite der Rippe
-
IV. Redundanz durch Konsolen
an den Inserts, Passbolzen in den Nuttraversen und seitliche Redundanzlaschen:
- (54)
- Insert
mit Gewinde für
Torx-Schraube und nicht redundante
-
- Statorbefestigung
- (55)
- Insert
für redundante
Statorbefestigung mit angeformter Konsole
- (56)
- Nuttraverse
mit Passbolzen und Abschrägung
- (57)
- Passbolzen
- (58)
- Seitliche
Redundanzlaschen
- (59)
- Die
untere Bohrung in den Redundanzlaschen ist um den detektierbaren
-
- Spalt
größer als
der Passbolzen
- (60)
- Kabelwicklung
- (61)
- Passschrauben
- (62)
- Abzufräsende Anlageflächen für Nuttraversen
an redundanten und nicht
-
- redundanten
Inserts
- (63)
- Mittleres
Abfräsmaß
- (64)
- Maximales
Abfräsmaß
- (65)
- Variable
Distanz zwischen den Bohrungen für
Passschraube und
-
- Passbolzen
- (66)
- Stahlprofil
zur Lagesicherung der Inserts während
des Betoniervorgangs
- (67)
- Klemmverbindung
zwischen Lagesicherung und Seitenführschiene
- (68)
- Paarweise
Verbindung der Inserts zu neuen Ankerelementen
- (69)
- Stahlgleitleiste
mit Mindestbreite
-
V. Betongleitflächen:
- (70)
- Abgefräste Betongleitfläche
- (71)
- (Planmäßiges Abfräsmaß)
- (72)
- Maximales
Abfräsmaß
- (73)
- Vergüteter und
beschichteter Beton
- (74)
- Bereich
mit besonderer Betonrezeptur
-
VI. Fahrwegentwässerung
im Bereich von wechselndem Quergefälle
- (75)
- Regelgefälle nach
links
- (76)
- Regelgefälle nach
rechts
- (77)
- Vergrößertes Gefälle nach
links
- (78)
- Grat
in Fahrwegachse
- (79)
- aus
der Fahrwegachse auswandernder Grat
- (80)
- Tiefpunkt
in Fahrwegachse
- (81)
- Wassereinläufe (evtl.
beheizbar)
- (82)
- reduziertes
Gefälle
nach rechts
- (83)
- reduziertes
Gefälle
nach links
- (84)
- Gefällesprung
an Trägerfuge
- (85)
- Bereich
mit Unterschreitung des Regelgefälles