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Betonplattenverzug für den stählernen Streckenausbau Die Erfindung
betrifft einen aus nachgiebig gegeneinander abgestützen Betonplatten bestehenden
Verzug für den stählernen Streckenausbau, bei welchem die Betonplatten über den
Umfang der Ausbaurahmen verteilt angeordnet und auf den in Streckenlängsrichtung
benachbarten Ausbaurahmen abgestützt sind.
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Es ist bekannt, aus Beton bestehende Verzugplatten zur Erhöhung der
Zug- und Bruchfestigkeit mit einer Armierung aus Stahlstäben, Stahldrähten, aus
Stahldrähten geformten Gitterrosten, Stahlblechen, Stäben aus Holz oder künstlichen
Werkstoffen zu versehen. Man hat ferner bereits vorgeschlagen, Betonerzugsplatten
auf einer ihrer Außenflächen durch eine Blechplatte zu armieren, die mittels angeschweißter
profilierter Blechstreifen im Betonkörper verankert ist.
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Außerdem sind senkrecht zur Belastungsrichtung erhebliche Abmessungen
besitzende Stahlbetonträger für den Hochbau bekannt, welche im Bereich ihrer Zugzone
mit einer sich nur über einen geringen Teil ihrer Außenfläche erstreckenden Bewehrung
versehen sind, die durch Dübel im Betonkörper verankert sein kann. Ein anderer bekannter
Vorschlag geht dahin, ein für den Hoch- oder Brückenbau bestimmtes, plattenartiges
Bauelement aus einer größeren Anzahl von miteinander vernieteten bzw. verschraubten
Winkel-, Halbrohr- und Doppel-T-Profilen herzustellen, welches dazu bestimmt ist,
eine aus Zement, Erde oder Holzplanken bestehende Deckenschicht zu tragen. Hierbei
handelt es sich jedoch um Bauelemente, die als Betonverzugsplatten für den untertägigen
Streckenausbau weder bestimmt noch geeignet sind.
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Bei der Verwendung von Betonplatten als Verzugselemente für den stählernen
Streckenausbau war es bisher erforderlich, infolge der hohen Beanspruchungen durch
den Gebirgsdruck und die Schießarbeit zur Erzielung ausreichender Festigkeitseigenschaften
die Betonverzugsplatte mit einer starken Armierung aus Stahlstäben oder Drähten
zu versehen. Außerdem mußten diese Betonverzugsplatten radial zur Streckenachse
eine verhältnismäßig große Wandstärke erhalten und für ihre Herstellung hochwertige
Betonarten verwendet werden. Diese bekannten Betonverzugsplatten besitzen ferner
den Nachteil, daß insbesondere bei stärkeren Biegebeanspruchungen der Beton bricht,
von den Armierungen teilweise in größeren Brocken abplatzt und somit eine erhebliche
Unfallgefahr bildet. Außerdem ergaben sich erhebliche Schwierigkeiten, wenn diese
im wesentlichen starren Betonverzugsplatten in Verbindung mit nachgiebigen Streckenausbaurahmen
Verwendung finden sollten.
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Die Erfindung vermeidet die den bekannten Ausführungsformen@anhaftenden
Nachteile dadurch, daß unter Verwendung nachgiebiger Kupplungselemente und einer
insbesondere aus dünnem Blech bestehenden Ummantelung für die Betonverzugsplatten
diese mindestens im Bereich der in Umfangsrichtung aneinandergrenzenden Schmalseiten
mit ineinandergreifenden, begrenzt nachgiebigen Kupplungselementen ausgerüstet sind,
durch welche die benachbarten Betonverzugsplatten in Umfangs und/oder radialer Richtung
nachgiebig verbunden sind. Durch die Verwendung einer dünnen Ummantelung für die
Betonverzugsplatten ergibt sich der Vorteil, daß die Betonplatten auch nach einer
etwaigen Bruchverformung in ihrem Verband zusammengehalten werden und ein Abplatzen
von Betonbrocken ausgeschlossen ist. Infolgedessen kann die Stärke der Betonplatten
verhältnismäßig gering gehalten werden, während andererseits an die Güte des zu
ihrer Herstellung verwendeten Betons keine besonderen Anforderungen gestellt zu
werden brauchen. So ist in vielen Fällen möglich, die Betonplatten aus Leicht-,
Bims- oder Aschenbeton herzustellen, in denen sonst die Verwendung von Schwerbeton
erforderlich war. Abgesehen von der hierdurch erzielten Verbilligung ergibt sich
außerdem eine Gewichtsverminderung der Betonverzugsplatten.
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Auf besondere in den Betonkörper eingelagerte Armierungselemente kann
bei den Betonverzugsplatten gemäß der Erfindung häufig ganz verzichtet werden. Dadurch,
daß die Ummantelung mindestens im Bereich der in Umfangsrichtung aneinandergrenzenden
Schmalseiten
mit ineinandergreifenden, begrenzt nachgiebigen Kupplungselementen versehen ist,
ergibt sich die Möglichkeit, die benachbarten Betonverzugsplatten zu einer nachgiebigen
Streckenummantelung zu verbinden, welche sich den durch den Gebirgsdruck bewirkten
Veränderungen des Streckenquerschnittes in vorteilhafter Weise anzupassen vermag
und trotzdem eine große Widerstandsfähigkeit gegen die hierbei auftretenden Druck-
und Biegebeanspruchungen aufweist.
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Beim Schachtausbau ist es an sich bekannt, in Schachtlängsrichtung
im Abstand zueinander angeordnete starre Profileisenringe durch in Schachtlängsrichtung
in sich nachgiebige Auskleidungen in Form von Wellrohren miteinander zu verbinden.
Ferner hat man bereits vorgeschlagen, an den innerhalb des SchachtquerachnittA liegenden
Einstrichen Abkleidungswände in Form von Blechtafeln zu befestigen, um einen wetterdichten
Abschluß des Fördertrums gegenüber den für die Fahrung und die Unterbringung der
Rohrleitungen dienenden Seitentrums des Schachtes herbeizuführen. Die Abkleidungswände
sind hierbei ferner an einem Ende mit den Einstrichen in Schachtlängsrichtung verschieblich
ververbunden, so daß sie sich einer Änderung der relativen Lage der Einstriche infolge
Verformungen der Schachtsäule anzupassen vermögen. In beiden Fällen handelt es sich
um Auskleidungen bzw. Abkleidungen, welche einer völlig anderen Aufgabe dienen -als
der erfindungsgemäß vorgeschlagene nachgiebige Verzug für den stählernen Streckenausbau
und die außerdem als nachgiebig gegeneinander abgestützte Verzugselemente für den
Streckenausbau ungeeignet sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ummantelung
der Betonverzugsplatten im Bereich der längsgerichteten Schmalseiten als nachgiebige
Verzapfung ausgebildet. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache und zweckmäßige
Ausbildung der Betonverzugsplatten, wobei trotzdem eine sehr zuverlässige und ausreichend
nachgiebige Kupplung der in Umfangsrichtung aneinandergrenzenden Betonverzugsplatten
erreicht wird. Durch die an den Schmalseiten der Betonverzugsplatten vorgesehenen
Verzapfungen werden die über dem Umfang der Ausbaurahmen verteilt angeordneten Verzugselemente
zu einem nachgiebigen Betonrahmen bzw. Betonmantel verbunden, dessen Nachgiebigkeit
zweckmäßig der Nachgiebigkeit der stählernen Streckenausbaurahmen angepaßt ist.
Diese Betonverzugselemente lassen sich mit besonderem Vorteil dann verwenden, wenn
es auf eine dichte Abkleidung der freien Flächen des Gebirges zwischen den Ausbaurahmen
ankommt, wie z. B. bei stärkeren Wasserzuflüssen, bei mürbem und zum Auslaufen neigendem
Gebirge oder bei der Gefahr von Schlagwetteransammlungen.
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Die nachgiebige Verbindung kann z. B. als eine Nut- und Federverbindung
mit zwischen Nut und Feder angeordneten, insbesondere plastisch verformbaren Körpern
ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, im Bereich der Nut die Ummantelung
selbst als plastisch verformbaren Druckkörper auszubilden, indem man ihr eine gewellte
Form gibt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen Betonplatte
und Ummantehing eine aus losem Material bestehende Füllmasse angeordnet. Durch die
Zwischenschaltung einer z. B. aus Sand, Flugasche, Gesteinsstaub od. dgl. bestehenden
Schicht zwischen Betonplatte und Ummantelung ergibt sich der Vorteil, daß sich die
Ummantelung bei Druckbeanspruchungen in stärkerem Maße plastisch verformen kann,
ohne daß hierdurch die durch die zwischengeschaltete Füllmasse geschützte Betonplatte
stärker beansprucht wird. Es empfiehlt sich, die Ummantelung auf der dem Gebirge
und dem Streckeninnern zugekehrten Seite der Betonverzugsplatten gewellt auszubilden.
Die nachgiebige Verzapfung der Verzugselemente besteht bei dieser Ausführungsform
zweckmäßig aus einer einen etwa keil- oder kegelförmigen Querschnitt besitzenden
und durch die Füllmasse ausgefüllten rippenförmigen Ausdrückung der Ummantelung,
weiche in eine in ü,.- Lirrr.:---itelung der angrenzenden Betonverzugsplatte vorgeseh..<
e keil- oder kegelförmige Nut eingreift, deren federnde '>eitenwangen sich gegen
die Füllmasse abstützen und eine vorzugsweise geringer bemessene Steigung bzw: Neigung
aufweisen als die rippenförmige Ausdrückung.
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Bei einer anderen Ausführungsform der ErfindunE sind zwei etwa planparallel
zueinander angeordnete Betonverzugsplatten durch elastisch oder plastisch verformbare
Elemente miteinander verbunden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 zwei nachgiebig miteinander verbundene Verzugselemente
in der Ansicht, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. I, Fig. 3 zwei nachgiebig
miteinander gekuppelte Betonverzugsplatten einer anderen Ausführungsform im Querschnitt,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Verzugselemente in der Ansicht, Fig. 5 einen
Schnitt nach Linie V-V der Fig. 4, Fig. 6 die Anordnung von Verzugselementen gemäß
Fig.4 und 5 am Umfang eines nachgiebigen Streckenausbaurahmens in schematischer
Darstellung.
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Fig.7 eine weitere Ausführungsform von zwei nachgiebig miteinander
verbundenen Betonverzugsplatten, Fig.8 einen Schnitt nach Linie VIII-VIII der Fig.
7.
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Fig. I und 2 zeigen zwei Betonverzugsplatten 1 und 1 a, welche aus
Bims- oder Aschenbeton hergestellt sind. Die Betonplatten 1 und la sind von einer
Ummantelung 2, 2a aus dünnem Eisenblech umgeben. welche an den Stirnseiten 3 und
3 a der Betonverzugselemente offen ausgebildet ist. An Stelle eines Blechmantels
kann auch eine Ummantelung aus anderen geeigneten Werkstoffen, beispielsweise aus
Kunststoff, vorgesehen werden. Der Betonkörper 1, la wird in die Ummantelung 2,
2a durch Einstampfen oder Eingießen der angemachten Betonmasse eingebracht, so da.ß
für die Herstellung der Betonverzugsplatten keine besonderen Stampf- oder Gießformen
benötigt werden. Die Ummantelung 2, 2cr ist an den in Umfangsrichtung der Ausbaurahmen
aneinandergrenzenden Schmalseiten der Betonverzugsplatten als ineinandergredende
Nut- und Federverbindung ausgebildet, wobei zwischen der im Querschnitt etwa rechteckigen
Nut 4 und der in diese eingreifenden Rippe 5 ein oder mehrere, insbesondere plastisch
verformbare Körper 6 angeordnet sind. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform
sind als verformbare Einlagen 6 im Abstand zueinander angeordnete Quetschhölzer
verwendet worden. An Stelle von Quetschhölzern ist es jedoch auch möglich,
andere
plastisch oder .auch elastisch verformbare Einlagen, beispielsweise aus Kunststoff,
zu verwenden.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform besitzen die Betonverzugsplatten
an einer ihrer in Umfangsrichtung der Ausbaurahmen aneinandergrenzenden Schmalseiten
eine von der Ummantelung 2 bzw. 2a umschlossene, im Querschnitt keilförmige Rippe
7, welche in eine in der angrenzenden Betonverzugsplatte vorgesehene, in ihrer Querschnittsform
der Rippe 7 angepaßte Nut 8 eingreift. Im Bereich der Nut 8 ist die Blechummantelung
als gewellter, insbesondere plastisch verformbarer Druckkörper 9 ausgebildet. Die
Stirnseiten der Ummantelung sind auch bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform
offen ausgebildet, so daß auch hier die Betonmasse durch Eingießen oder Einstampfen
in die Ummantelung 2 bzw. 2a eingebracht werden kann. Zur Formung der Nut S wird
zuvor ein leichtes vorgeformtes Blech od. dgl. in die Ummantelung 2, 2a eingeführt
und gegebenenfalls an dieser befestigt. Es ist jedoch auch möglich, die Betonplatte
1, 1a in einer besonderen Form herzustellen und nachträglich erst die Ummantelung
2, 2a aufzuziehen. Da die gewellte Ausbildung der Ummantelung 2, 2a im Bereich der
Nuten 8 ein elastisches Aufweiten der Ummantelung gestattet, bereitet das Aufschieben
derselben auf die fertigen Betonplatten 1, 1 a keine Schwierigkeiten.
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Bei den in den Fig.l bis 3 dargestellten Ausführungsformen sind keine
in dem Betonkörper eingelagerten Armierungen vorgesehen. In manchen Fällen kann
es jedoch vorteilhaft sein, die Betonverzugsplatten mit einer leichten Armierung
auszurüsten, welche zweckmäßig beiderseits der neutralen Faser angeordnet ist. Die
Armierung kann beispielsweise aus unverzinktem Maschendraht (Versatzdraht) oder
aus einer Streckmetalleinlage bestehen.
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Bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform ist die Blechummantelung
2, 2a auf den dem Gebirge und dem Streckeninnern zugekehrten Seiten der Betonverzugsplatten
1, 1 a gewellt ausgebildet. Der Zwischenraum zwischen der gewellten Ummantelung
2, 2a und der mit einer Armierung 10 versehenen Betonplatten 1, 1 a ist durch eine
aus Sand bestehende lockere Füllmasse 11 ausgefüllt. Die Ummantelung 2, 2a ist bei
dieser Ausführungsform an den Stirnseiten 3, 3 a der Verzugselemente ganz oder teilweise
geschlossen ausgebildet, derart, daß ein Auslaufen der Füllmasse 11 verhindert wird.
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Die nachgiebige Verzapfung der Betonverzugselemente besteht bei der
in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform aus einer rippenförmigen, im Querschnitt
etwa keil- oder kegelförmig ausgebildeten und durch die Füllmasse 11. ausgefüllten
Ausdrückung 12 der Ummantelung 2, 2a. Die Ausdrückung12 greift in eine in der Ummantelung
der angrenzenden Betonverzugsplatte vorgesehene keil- oder kegelförmige Nut 13 ein,
welche federnde, Seitenwangen 14, 14a besitzt, die sich gegen die Füllmasse 11 abstützen.
Die zur Längsmittelebene der Betonverzugsplatten gemessene Neigung der federnden
Seitenwangen 14, 14a ist geringer bemessen als die der Rippe 12, so daß sich die
Rippe 12 unter Aufweitung der Nut 13 in diese einschieben kann. Zwischen Rippe 12
und Nut 13 kann außerdem zusätzlich eine vorzugsweise plastisch verformbare Einlage
angeordnet werden.
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Die Nachgiebigkeit der an den in Umfangsrichtung der Ausbaurahmen
aneinandergrenzenden Schrnelseiten der Betonverrugsplatten 1, 1 a vorgesehenen Verzapfung
wird zweckmäßigerweise der Nachgiebig. keit der jeweils verwendeten Ausbaurahmen
angepaßt, so daß - wie es in Fig. 6 schematisch dargestellt ist - bei Einsetzen
des Gebirgsdruckes sich die nachgiebig miteirnander verbundenen Ausbauteile 15,
15a, 15b, 15e unter Aufrechterhaltung einer dichten Abkleidung der
freien Flächen des Gebirges zwischen den in Streckenrichtung benachbarten Ausbaurahmen
gegeneinander verschieben können.
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Fig.7 und 8 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher zwei etwa planparallel
zueinander angeordnete, mit einer Ummantelung 2, 2a versehene Betonverzugsplatten
1, 1 a auf den einander zugekehrten Seiten durch insbesondere elastisch verformbare
Elemente miteinander verbunden sind. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform
bestehen diese verformbaren- Kupplungselemente aus taschenförmig ausgebogenen Flächenabschnitten
16 der Ummantelung 2a der Betonverzugsplatte la, in welche hakenartig ausgebogene
Flächenabschnitte 17 der Ummantelung 2 der Betonverzugsplatte 1 eingreifen. Wie
insbesondere Fig.8 erkennen läßt, sind die taschen- und hakenartigen Ansätze 16,
17 auf zwei parallel zueinander angeordneten Kanten der einander zugekehrten Flächen
der Betonverzugsplatten 1 und 1 a angeordnet und erstrecken sich - wie Fig. 7 zeigt
-über die gesamte Kantenlänge der Betonverzugsplatten 1 und l a.
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Die beiden miteinander verhakten Betonverzugselemente werden zweckmäßig
unabhängig voneinander hergestellt, wobei die Ummantelung 2, 2a, welche beispielsweise
aus dünnem Blech oder einer Kunststoffolie bestehen kann, in vorteilhafter Weise
gleichzeitig als Stampf- oder Gießform dienen kann. Die Ummantelung 2, 2a ist an
den radial zur Streckenachse gerichteten Stirnseiten der Betonverzugselemente offen
ausgebildet. Ihre Herstellung kann beispielsweise in der Weise erfolgen, daß die
einander zugekehrten Mantelflächen 18, 18a in die mit den t.aschen- bzw. hakenartig
ausgebogenen Flächenabschnitten 16, 17 versehenen, die Betonverzugsplatten i, 1a
auf drei Seiten umschließenden Ummantelungen 2, 2a eingesetzt und mit diesen, z.
B. durch Schweißen, Löten oder Kleben, verbunden werden. Es ist jedoch auch möglich,
die Ummantelung der Betonverzugsplatten 1, 1 a einschließlich der ausgebogenen Flächenabschnitte
16, 17 aus einem Stück herzustellen, indem die haken- bzw. taschenförmigen Ansätze
beispielsweise Hausgefalzt werden. In manchen Fällen wird es jedoch auch möglich
sein, die Ummantelung 2, 2 a auf den einander zugekehrten Flächen der Betonverzugsplatten
1, 1 a offen auszubilden.
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Vor dem Einbau werden bei der in Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform
die beiden parallel zueinander .angeordneten Betonverzugsplatten 1, la durch seitliches
Einschieben der hakenartigen Ansätze 17 in die taschenartig ausgebogenen Flächenabschnitte
16 miteinander gekuppelt. Die Anwendung dieser in Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform
erfolgt in der Weise, daß die paarweise miteinander verbundenen Betonverzugsplatten
über den Umfang der Ausbaurahmen in vorzugsweise kleinem Abstand verteilt angeordnet
werden und sich auf den in Streckenlängsrichtung benachbarten Ausbaurahmen abstützen.
Bei Einsetzen des Gebirgsdruckes oder bei Stoßbeanspruchungen infolge der Schießarbeit
wirken die elastisch verformbaren hakenartig ausgebogenen
Flächenabschnitte
17 als Federelemente, die eine Verringerung des Abstandes der miteinander gekuppelten
Betonverzugsplatten gestatten. Die Formgebung und die Werkstoffeigenschaften der
Verbindungselemente 16, 1.7 können jedoch auch so gewählt sein, daß nur eine geringe
elastische und anschließend eine plastische Verformung dieser Kupplungselemente
bei gleichzeitiger Verringerung des Abstandes zwischen den Verzugsplatten 1, la
stattfindet.
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Außer der in Fig.7 und 8 dargestellten Ausführungsform sind auch andere
Lösungen für eine nachgiebige Kupplung von zwei planparallel zueinander angeordneten
Betonverzugsplatten denkbar. Weiterhin können die über den Umfang der Ausbaurahmen
verteilt angeordneten, miteinander gekupp-.1-ten Be.tonverzugsplattenpaare auch
an den in Umfangsrichtung der Ausbaurahmen aneinandergrenzenden Schmalseiten eine
begrenzt nachgiebige Verzapfung nach Art der in Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsformen
besitzen.