DE1608279A1 - Bauelement fuer den Grubenausbau,insbesondere Balken fuer Pfeiler in Kastenbauweise - Google Patents

Description

Gelsenkirchener Bergwerks- 11. Februar 1970

Aktien - Gesellschaft

43 Essen

Bauelement für den Grubenausbau, insbesondere Balken für Pfeiler in Kastenbauweise

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bauelement für den Grubenausbau, insbesondere auf einen Balken für Pfeiler in Kastenbauweise.

Solche Pfeiler werden bisher aus Holz hergestellt und meist Holzpfeiler oder Holzkästen genannt. Ein Holzpfeiler besteht im allgemeinen aus Schwellholz oder gesäumten Rundholz, das paarweise über Kreuz gestapelt wird. Der Vorteil dieser bewährten Konstruktion liegt in der leichten Handhabung und in der Anpassungsfähigkeit an die jeweiligen Erfordernisse in Bezug auf Höhe und Tragkraft.

Der schwächste Punkt in dem System (Hangende-Pfeiler-Liegende) ist im allgemeinen die Tragfähigkeit des Liegenden in der Streckensole. Wenn sich z.B. das Gebirge senkt und auf dem mit zunehmender Kompression unnachgiebiger werdenden Holzpfeiler voll lastet, verformt sich das Liegende unter dem Auflagedruck leichter als das Hangende, so daß leicht ein Grundbruch, d.h. ein Aufquellen der Streckensole, entstehen kann.

Es ist bekannt, daß die Lasteintragung des Hangenden in den Pfeiler von dessen Verformung unter der Last abhängig ist» Diese Erscheinung kann dadurdierklärt werden, daß infolge der Verformung im überlagernden Gebirge Schwerkräfte mobilisiert werden, die einen Teil der Last in die der Strecke benachbarten Bereiche abtragen.

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Der ideale Pfeilerbaustoff müßte gerade so viel Last aufnehmen, daß keine Grundbruchverformungen im Liegen-· den auftreten. Außerdem dürfte bei einem idealen Pfeiler die Lastaufnahme des Pfeilers mit zunehmender Kompression nur in dem Maße ansteigen, wie es die Auflagefläche infolge der Verformung zuläßt.

Eine zur Lastaufnahme proportionale Vergrößerung der Auflagefläche infolge der Druckverformung des Pfeilers wäre jedoch ein Idealfall, von dem die Praxis weit entfernt ist. Man versucht daher in erster Linie, die Lasteintragung in das Liegende durch die Nachgiebigkeit des Pfeilerbaustoffes zu begrenzen.

Die bisher verwendeten Holzpfeiler entsprechen diesen Forderungen nur bis zu einem gewissen Grade. Das Last-Setzungsdiagramm eines Weichholzpfeilers zeigt eine fast stetig anwachsende Lastaufnahme, die zur ständigen Erhöhung der Auflagekräfte im Liegenden führt. Da die Querdehnung des Holzes von der natürlichen Struktur des Holzes beeinflußt wird, ist die von der Querdehnung des Holzes abhängige vertikale Kompression des Holzpfeilers unter der Gebirgslast behindert, d.h. die Lastaufnahme steigt zwangsläufig an.

Als nachgiebige Elemente im Grubenausbau sind nach der deutschen Patentschrift 645 997 Formsteine aus Teerbeton und Asphaltbeton und nach der deutschen Patentschrift 721 575 Quetschkörper aus einer Asphaltmasse bekannt. Die Nachgiebigkeit dieser Elemente beruht auf dem Fließvermögen der Massen. Diese Abhängigkeit der Verformung des Pfeilers vom Fließen der Massen führt zu einem unerwünschten Nacheilen der Verformung, d.h.,die Lastaufnahme kann die vom Liegenden her bestimmte Grenze überschreiten und führt dann zum Grundbruch der Strecke.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement für den Grubenausbau, insbesondere einen Balken für Pfel-

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ler in Kastenbauweise zu schaffen, das sich unmittelbar nach Überschreiten eines Grenzwertes unter Lasteinwirkung verformt bzw. bei seiner Druckverformung nur eine geringe Erhöhung der Lastaufnahme, bezogen auf die Auflagefläche, aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bauelement einen starren, tragfähigen, porösen Kern mit einer Ummantelung aus zugfestem Material aufweist.

Als Kernmaterial eignet sich z. B. Porenbeton. Als zug-

fester Material für die Ummantelung eignen sich z. B. Papiere, Pappen mit und ohne Armierung, Draht, Drahtgewebe mit und ohne Papierkaschierung, Peinbleche ungelocht und gelocht, Gewebe, Vliese und Wickel aus Textil- und Mineralfasern und Kunststoffe.

Der Porenanteil des Porenbetons eines Balkens kann je nach der gewünschten Tragkraft oder der gewünschten Last-. Setzungsverformung des Pfeilers zwischen den Grenzen 40 # und 80 % variieren.

Das erfindungsgemäße Bauelement erfüllt die oben gestellten Forderungen. Bauelemente nach der Erfindung können durch Variation des Porenanteils im Porenbeton, der Ummantelung und der Abmessung des Balkens den jeweiligen Erfordernissen leicht angepaßt werden, so daß die Flächenpressung im Liegenden nicht über das gewünschte Maß ansteigt.

Die erfindungsgemäßen Bauelemente sind darüber hinaus verhältnismaäßig leicht, feuerbeständig und wirtschaftlich her stellbar.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben werden. Im einzelnen zeigen

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Pig. 1 einen Pfeiler mit den erfindungsgemäßen Bauelementen und

Fig. 2 ein Vergleichsdiagramm für Pfeiler aus Porenbeton mit unterschiedlicher Ummantelung und für einen Pfeiler aus Nadelholz.

Ein Pfeiler für den Grubenausbau besteht aus erfindungsgemäßen Balken 1, die zu je zwei parallelen Balken kreuzweise übereinandergestapelt sind. Um die Höhe des Pfeilers dem Abstand zwischen dem Liegenden 2 und dem Hangenden j5 anzupassen und um die einzelnen Balken des Pfeilers fest aufeinander und gegen das Hangende zu drücken, können Keile 4 vorgesehen sein. Der einzelne»·¹ Balken ■'•besteht im Kern aus einem nicht armierten Porenbeton mit einer Porösität von 75 %> zu dessen Herstellung eine an sich bekannte Gas-Betonmischung verwendet wurde. Der Kern des Balkens 1 ,ist vollständig ummantelt mit einem Stahlblech. Der Blechmantel ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich, an den Kopfseiten 5 des Balkens 1 nach Art eines Briefumschlages zugefaltet. Die Längsnaht der Ummantelung befindet sich an einer Lagerseite des Balkens und kann durch Falzung hergestellt sein.

Der beschriebene Pfeiler kann bis auf 50 $ seiner ursprünglichen Höhe zusammengedrückt werden, ohne daß die Flächenpressung in der wirksamen Auflagefläche des Pfeilers, die beim Zusammendrücken des Pfeilers durch das Breitquetschen der Balken etwas (um etwa 25 %) wächst, wesentlich ansteigt, wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, Die Lastaufnahme des Pfeilers liegt bis au einer 50 $igen Kompression etwa zwischen 10 t und 25 t und die Fläohenpressung bei ungefähr 5 kg pro cm^ bis 10 kp pro cm^. Der Anstieg der Lastaufnahme bei der Kompression auf 50 % beträgt infolge der Zunahme der tragenden Fläche und der Verdichtung des Porenbetons etwa 200 '/> bis 300 #, und der Anstieg der Flächenpressung etwa 10 4 bis 50 %. Ungefähr bei Erreichen einer 50 tflgen Kompression ist die Auflagefläche etwa auf ihre maximale Größe angewachsen. Geht die Kompression des ffei-009846/0261 BADORfQINAL

lers über 50 /ο hinaus, so steigen auch die Lastaufnahme des Pfeilers und die Flächenpressung stark an, und zwar bis hinauf zu 100 t bis l8o t bzw. 20 kp pro cm2 bis 35 kp pro cm².

Die zugfeste Ummantelung verhindert ein Herausschieben und Abfallen der durch die Pressung abgescherten Porenbetonteile. Die in ihrer Lage festgehaltenen Porenbetonteile wirken durch ihre Gefügefestigkeit bei zunehmender Kompression wieder als tragendes Element. Außer durch die Gefügefestigkeit des Porenbetons und die Zugfestigkeit der Ummantelung wird die Tragkraft der Balken 1 durch ihr Verhältnis Höhe : Breite bestimmt. Die Balken können durch entsprechende Auswahl ihrer Abmessungen den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden. Günstige Abmessungen für die Praxis sind:

Höhe: ' 8 crn bis ϊβ cm,
Breite:. 12 cm bis 25 cm und
Länge: 100 cm bis 125 cm.

Mit zunehmender Zerstörung des Pouenbetongefüges infolge der Kompression vermindert sich das Porenvolumen des Betons. Für die Ummantelung ist ein Material mit einer Zugfestigkeit zu wählen, das durch die Querdehnungen des Porenbetons nicht auseinandergerissen werden kann. Durch die Wahl verschiedener Ummantelungsmaterialien kann, wie das Diagramm zeigt, die Kompression des Pfeilers in Abhängigkeit von der Tragkraft verändert werden.

Vorteilhafterweise lassen sich die erfindungsgemäßen Bauelemente auch nageln.

Patentansprüche:

6/026

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Bauelement für den Grubenausbau, insbesondere Balken für Pfeiler in Kastenbauweise, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (l) einen starren, tragfähigen, porösen Kern mit einer Ummantelung aus zugfestem Material aufweist.

2. Bauelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernamaterial Porenbeton ist.

J5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung aus Papier, Pappe mit und ohne Armierung, Draht, Drahtgewebe mit und ohne Papierkaschierung, Peinbleche gelocht und ungelocht, Gewebe, Vliese und Wickel aus Textil- und Mineralfasern, und Kunststoffe besteht.

4. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis ~3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernamaterial aus Porenbeton mit einem 40 bis 80 $igen Porenvolumen besteht.

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