DE19733909A1 - Vorgefertigte Stahlbetonfertigteilplatte sowie Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine vorgefertigte Stahlbeton­ fertigteilplatte zur Erstellung einer Plattenverbundkonstruktion gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Es sind Verfahren bekannt, zur Herstellung einer sogenannten festen Fahrbahn für den Hochge­ schwindigkeitsschienenverkehr diese mit Ortbeton herzustellen. Es ist jedoch auch ein Verfahren unter Verwendung von vorgefertigten Stahlbetonfertigteilplatten bekannt, die an ihrer Stoßstelle mit den einbetonierten Stahlstäben über das sogenannte Thermit-Schweißen verbunden werden (DE 26 21 793). Hierbei wird zunächst in Teilbereichen der Stoßfuge zwischen den Stirnseiten der Stahlbetonfertigteile Beton eingebracht. Danach wird die Schalung für das Thermit-Schweißen in der Stoßfuge angebracht und dann mit dem Schweißen begonnen. Hierbei werden die Enden der Stahlstäbe bis ca. 3000°C erwärmt. Beim Abkühlen ziehen sich die Stahlstäbe zusammen und verpressen hierbei den schon in Teilbereichen eingebrachten Beton in der Stoßfuge zwischen den Stirnseiten zweier benachbarter Stahlbetonfertigteilplatten. Nach dem Abkühlen wird die restliche noch offene Stoßfuge nach Entfernen der Schalungsteile für das Thermit-Schweißen ebenfalls mit Beton verschlossen.

Diese bekannte Konstruktion mit dem Thermit-Schweiß­ verfahren hat sich in der Praxis im wesentlichen bewährt. Von Nachteil ist, daß keine definierten Spannkräfte beim Abkühlen der mittels Thermit-Schweißen verbundenen Stahlstäbe und damit auch keine dauerhafte Verbindung des nach dem Thermit-Schweißen eingebrachten Betons mit den beiden Stirnseiten der beiden einander benachbarten Stahlbetonfertigteilplatten erzielt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gat­ tungsgemäße Stahlbetonfertigteilplatte zur Erstellung einer Plattenkonstruktion sowie ein Verfahren zu deren Herstellung so weiterzubilden, daß Spannkräfte bei der Herstellung der Plattenverbundkonstruktion definierter einstellbar und dauerhafte Verbindungen des insgesamt zwischen den Stirnseiten eingebrachten Betons erzielbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Stahl­ betonfertigteilplatte gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäß durch dessen kenn­ zeichnende Merkmale sowie durch die Verfahrens­ schritte des Herstellungshauptanspruchs gelöst.

Erfindungsgemäß werden also Stahlbetonfertigteil­ platten mit zumindest zwei sich in Längsrichtung der Stahlbetonfertigteilplatte erstreckenden und über deren beide Stirnseiten vorstehenden Stahlstäben ver­ wendet, um eine Plattenverbundkonstruktion durch Ver­ bindung der Enden der Stahlstäbe zweier benachbarter Stahlbetonfertigteilplatten zu erzielen. Die Platten­ verbundkonstruktion dient hierbei zur Herstellung der sogenannten festen Fahrbahn, insbesondere für den Hochgeschwindigkeitsschienenverkehr, wobei auf der Oberseite der Stahlbetonfertigteilplatten Vorrichtun­ gen zur Anbringung von sich in Längsrichtung erstrec­ kenden Schienen vorgesehen sind. Es können aber auch drei oder mehr Stahlstäbe Einsatz finden, die vor­ zugsweise symmetrisch bezüglich der Längsmittelebene der Stahlbetonfertigteilplatte angebracht sein kön­ nen, im übrigen natürlich an identischer Stelle, da ansonsten natürlich das Verbinden der stumpf aneinan­ der stoßenden Enden der Stahlstäbe nicht möglich wäre. Nachdem eine Stahlbetonfertigteilplatte zunächst bezüglich Richtung und Fugenabstand an einer schon verlegten Stahlbetonplatte angeordnet wird, wird die Stahlbetonplatte in ihrer Höhe und Ausrichtung justiert und in dieser Lage die stumpf aneinander stoßenden Enden der Stahlstäbe kraftschlüssig, vorzugsweise durch eine Schweißverbindung über eine Winkelschiene miteinander verbunden. Die Fertigteilplatten sind im seitlich äußeren Bereich jeder Stirnseite der Stahlbetonfertigteilplatte mit einem Absatz versehen, der ein parallel zur Stirnseite verlaufendes Widerlager aufweist, dessen Flächennormale parallel zur Längsrichtung der Stahlbetonfertigteilplatte verläuft. Diese an beiden äußeren Seiten im Bereich der Stirnseite angebrachten Absätze werden verwendet, um eine vorzugsweise hydraulisch betätigbare Presse dort einzusetzen und im Sinne des Auseinanderdrückens zu betätigen, wobei die Stahlstäbe gespannt werden. In dieser gespannten Stellung wird in den Bereich der Stoßfuge zwischen den beiden Stirnseiten der Stahlbetonfertigteilplatte eine sich verfestigende Füllmasse, vorzugsweise Beton eingefüllt und danach die beiden in den Absatz eingesetzten hydraulischen Pressen entspannt, wobei sich infolgedessen die vorgespannten Stahlstäbe entspannen und dabei zusammenziehen und hierbei die gesamte Füllmasse in der Stoßfuge zwischen den Stirnseiten verpressen. Hierbei wird infolge der erfindungsgemäßen Verankerung jedes Stahlstabes an nur einer Stelle in der Stahlbetonfertigteilplatte und deren im übrigen frei dehnbare Anordnung der Vorteil erzielt, daß eine konstante Dehnstrecke nämlich stets in der Länge der Länge jeder Betonfertigteilplatte bereitgestellt und infolgedessen eine große Spannkraft auf den in der Stoßfuge eingebrachten Beton ausgeübt werden kann.

Mit der erfindungsgemäßen Stahlbetonfertigteilplatte bzw. dem Verfahren zur Herstellung einer Plattenver­ bundkonstruktion wird der Vorteil erzielt, daß einerseits einstellbare und definierte Kräfte in den Stahlstäben erzeugt werden können, die dann einerseits die Füllmasse in der Stoßfuge zwischen den Stirnseiten benachbarter Stahlbetonfertigteil­ platten konstant und definiert und wegen der im Gegensatz zum Stand der Technik größeren freien Dehnbarkeitslänge der Stahlstäbe mit größerer Kraft vorgespannt werden können. Infolgedessen ergibt sich eine gute und dauerhafte Verbindung zwischen den Stirnseiten der solchermaßen miteinander zu einer Plattenverbundkonstruktion verbundenen einzelnen Stahlbetonfertigteilplatten.

Nach dem Verbinden kann die immer noch mittels Justiermittel justierte Platte mit einer sich ver­ festigenden Masse, beispielsweise Beton unterfüllt bzw. unterpreßt werden, so daß die Justiermittel gelöst werden können.

Um zu verhindern, daß die unterpreßte bzw. unter­ füllte Masse sich mit der Unterseite der Stahlbeton­ fertigteilplatte verbindet, kann dort eine Trenn­ schicht vorhanden sein. Somit ist es ebenfalls möglich, auch noch nach Jahren eine Nachjustierung vorzunehmen, ohne hierbei die sich verfestigte Masse zu beschädigen und/oder zu entfernen.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine Stahlbetonfertigteilplatte, in Draufsicht;

Fig. 2 die Stoßfuge zweier benachbart angeordneter Stahlbetonfertigteilplatten, in Draufsicht;

Fig. 3 die Stoßfuge gemäß Fig. 2, in Seitenansicht;

Fig. 4 die Einzelheit IV gemäß Fig. 2, in größerem Maßstab;

Fig. 5 die Stoßfuge gemäß Fig. 2 mit verbundenen Enden der Stahlstäbe;

Fig. 6 die Stoßfuge gemäß Fig. 5, in Seitenansicht; und

Fig. 7 die Stahlbetonfertigteilplatte, im schematischen Teilschnitt.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße, insgesamt mit 10 bezeichnete Stahlbetonfertigteilplatte. Auf deren Oberseite 11 sind Aufnahmeteile 12 für Schienen und deren Halterungen vorgesehen. Außerdem können Einfüllöffnungen 13 zum Unterfüllen der justierten Stahlbetonfertigteilplatte 10 verwendet werden. Ferner sind auf der Oberseite quer, vorzugsweise senkrecht zur Längserstreckung 14 verlaufende Einkerbungen 15 vorgesehen, die als Sollbruchstellen dienen können.

An den beiden Stirnseiten 16, 17 stehen die schema­ tisch mit 18 bezeichneten Enden der in der Stahlbe­ tonfertigteilplatte 10 vorgesehenen (nicht sichtba­ ren) Stahlstäbe vor, die an jeder Stahlbetonfertigteilplatte 10 an identischer Stelle und vorzugsweise symmetrisch bezüglich der Längsrich­ tung 14 vorgesehen sind. Beim wiedergegebenen Ausfüh­ rungsbeispiel sind 6 Stahlstäbe vorgesehen.

Jeder dieser Stahlstäbe 19 (Fig. 1) ist an einer Stelle, beispielsweise an der Stelle 20 des (in Fig. 1 obersten Stahlstabes 19) unbewegbar verankert. An den übrigen Stellen ist der Stahlstab 19 frei dehn­ bar. Somit ist die Dehnstrecke zwischen zwei Anker­ punkten 20 zweier zugeordneter Stahlstäbe 19 der benachbarten Stahlbetonplatten 10 stets konstant und entspricht der Länge der Stahlbetonplatte 10, voraus­ gesetzt, der betreffende Stahlstab 19 ist an jeder Stahlbetonfertigteilplatte 10 an identischer Stelle verankert.

Jede der beiden Stirnseiten 16, 17 ist außerdem mit einer symmetrischen mittigen sowie zwei äußeren vor­ springenden Stoßstellen 21 bzw. 22 versehen, die auf ihrer freien Oberseite eine Ebene aufweisen, deren Flächennormale parallel zur Längserstreckung 14 des Betonfertigteils 10 verläuft. Die mittlere Stoß­ stelle 21 dient hierbei als Querdübel zur Aufnahe von quer zur Längsrichtung 14 der Stahlbetonfertigteil­ platte 10 verlaufenden Belastungen (Fig. 2). Außer­ dem kann, wie die schematische Seitenansicht gemäß Fig. 3 im Bereich der Stoßfuge 23 zeigt, eine Tasche 24 vorgesehen sein, die von Einwölbungen der Stirnseiten 16, 17 gebildet wird. Somit ist auch eine zusätzliche Sicherung gegen quer zur Längsrichtung nach oben oder unten auftretende Kräfte geschaffen. Die schematische Darstellung gemäß Fig. 3 ist in Fig. 6 nochmals in größerem Maßstab dargestellt. Hierbei wird die in Fig. 7 näher dargestellte, im Querschnitt winkelförmige Winkelschiene 25 mit zwei gleichlangen und rechtwinklig aufeinander stehenden Schenkeln 26 von unten gegen die Enden 18 jedes Stahlstabes 19 gelegt und mittels einer Schweißnaht 27 unter Bildung einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen den beiden Enden 18 der stumpf aneinanderstoßenden Stahlstäbe 19 verbunden (Fig. 6 und 7).

Nach Fertigstellung der insgesamt mit 28 bezeichneten kraftschlüssigen Verbindung durch Anschweißen der Winkelschiene 25 an die Enden 18 der Stahlstäbe 19 ergibt sich dann in etwa in Draufsicht im Bereich der Stoßfuge 23 in etwa das Bild gemäß Fig. 5.

Außerdem ist die Betonplatte 10, wie auch Fig. 5 zeigt, mit zwei - in Draufsicht - äußeren Absätzen 30 versehen, die ein parallel zur Stirnseite 16, 17 verlaufendes Widerlager 31 aufweist, wie in Fig. 4 gezeigt ist. In diesen Absatz wird, nach Herstellung der kraftschlüssigen Verbindung 28 (Fig. 5-7) Hydraulikpressen 32 eingesetzt, welche bei Beaufschlagung derselben mit Hydraulikflüssigkeit mit einer definierten Kraft die beiden benachbarten Stahlbetonfertigteilplatten 10 voneinander weg aus­ einander drücken sowie in dieser Lage halten, nachdem zuvor die Platte in Anordnung, Höhe und Erstreckung ausjustiert worden ist. Danach wird die Stoßfuge 23 nicht nur im Bereich der Stoßstellen 21, 22, sondern auch im Bereich der Tasche 24 mittels einer sich ver­ festigenden Füllmasse, vorzugsweise Beton, gefüllt, wonach die mittels der Hydraulikpresse 32 aufge­ brachte Auseinanderdehnkraft gelöst und die Hydrau­ likpresse 32 entnommen werden kann. Hierdurch bedingt bewirkt die Kraft der in Folge der Hydraulikpressen 32 vorgespannten Stahlstäbe 19, daß die beiden Stahlbetonfertigteilplatten wieder im Bereich der Stoßfuge 23 unter Vorspannung der dort befindlichen Füllmasse - geringfügig - aufeinander zu bewegt werden. Es ergibt sich infolgedessen eine mit kon­ stanter und einstellbarer sowie gegenüber dem Stand der Technik größerer Kraft vorgespannte sowie mit Füllmasse gefüllte Stoßfuge, die eine dauerhafte Verbindung darstellt.

Weiterhin sind außerhalb der Stirnseiten 16, 17 jeder Stahlbetonfertigteilplatte auf deren Unterseite 33 zumindest zwei auf je einer Seite bezüglich der Längsrichtung 14 nach außen hin offene Justierfugen 34 vorgesehen, die eine parallel zur Unterseite 33 verlaufende Stützfläche 35 aufweist. Ferner weist die Justierfuge 34 eine durch die Stützfläche 35 bis zur Oberseite 11 der Stahlbetonfertigteilplatte 10 durch­ gehende Bohrung 36 auf, durch die mit einem Außenge­ winde versehener Justierstab 37 hindurchragt, der auf der Unterseite eine Stützplatte 38 sowie eine Verstellschraube 39 aufweist, die sich an der Stütz­ fläche 35 abstützt. Ferner ist eine Einfüllöffnung 40 zum Unterfüllen der Stahlbetonfertigteilplatte 10 vorgesehen. Wird eine PE-Rundschnur 41 auf der Unter­ seite vorgesehen, so kann über die Einfüllöffnung 40 eine sich verfestigende Masse, beispielsweise Beton eingefüllt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, in an sich bekannter Weise die Stahlbetonfertigteilplatten 10 zu unterpressen. Um zu verhindern, daß sich die verfestigende Masse mit der Unterseite 33 der Stahlbetonfertigteilplatte 10 verbindet, kann eine Trennschicht 42 vorgesehen sein. Ferner ist auf der Unterseite eine sich in Längsrichtung erstreckende Fuge 43 (Fig. 7) vorgesehen, die bei Unterfüllung mit der Masse zur Aufnahme von Querkräften der Stahlbetonfertigteilplatte 10 dient.

Claims (20)

1. Vorgefertigte Stahlbetonfertigteilplatte (10) zur Erstellung einer Plattenverbundkonstruktion, ins­ besondere einer festen Fahrbahn für den Hochge­ schwindigkeitsschienenverkehr, mit zumindest zwei sich in Längsrichtung (14) der Stahlbetonfertig­ teilplatte (10) erstreckenden und über deren beide Stirnseiten vorstehenden Stahlstäben (19), dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stahlstab (19) an nur einer Stelle (20) in der Stahlbetonfertigteilplatte (10) unbewegbar verankert und im übrigen frei dehnbar ist.

2. Die Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Enden (18) der Stahlstäbe (19) in einer Ausnehmung (24) im Bereich der beiden Stirnseiten (16, 17) der Stahlbetonfertigteil­ platte (10) angeordnet sind.

3. Platte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung quer zur Längsrichtung (14) der Stahlbetonfertigteilplatte (10) an deren Stirnseiten (16, 17) unter Bildung einer Tasche (14) angeordnet ist.

4. Tasche nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich jeder Stirnseite (16, 17) zumin­ dest zwei in Längsrichtung (14) vorspringende Stoßstellen (21, 22) vorgesehen sind.

5. Platte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstellen (20, 21) eine Ebene aufwei­ sen, deren Flächennormale parallel zur Längser­ streckung (14) der Betonfertigteilplatte (10) verläuft.

6. Platte nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (33) der Stahlbetonfertigteilplatte (10) eben, gegebenen­ falls mit einer sich in Längsrichtung (14) erstreckenden Fuge (43) zur Aufnahme von Quer­ kräften oder mit einer sich parallel zur Längser­ streckung (14) versehenen Riffelung ausgebildet ist.

7. Platte nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (11) der Stahlbetonfertigteilplatte (10) mit Aufnahmetei­ len (12) für Schienen und deren Halterungen ver­ sehen ist.

8. Platte nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß im seitlich äußeren Bereich jeder. Stirnseite der Stahlbetonfertigteilplatte (10) ein Absatz (30) vorgesehen ist, der ein par­ allel zur Stirnseite (16, 17) verlaufendes Wider­ lager (31) aufweist.

9. Platte nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Stirnseiten (16, 17) jeder Stahlbetonfertigteilplatte (10) auf deren Unterseite (33) zumindest zwei auf je einer Seite bezüglich der Längsrichtung (14) nach außen hin offene Justierfugen (34) vorgesehen sind.

10. Platte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierfugen (34) eine parallel zur Unterseite (33) verlaufende Stützfläche (35) auf­ weisen.

11. Platte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierfuge (34) eine durch die Stütz­ fläche (35) bis zur Oberseite (11) der Stahlbe­ tonfertigteilplatte (10) durchgehende Bohrung (36) aufweist.

12. Verfahren zur Herstellung einer Plattenverbund­ konstruktion, insbesondere feste Fahrbahnen für den Hochgeschwindigkeitsschienenverkehr, aus vor­ gefertigten Betonfertigteilplatten mit zumindest zwei eingesetzten, sich in Längsrichtung (14) der Stahlbetonfertigteilplatte (10) erstreckenden und über deren beide Stirnseiten (16, 17) vorstehende Stahlstäbe (19), wobei die zueinander fluchtenden Enden (18) der Stahlstäbe (19) zweier benachbart angeordneter Stahlbetonfertigteilplatten (10) kraftschlüssig miteinander verbunden und eine sich verfestigende Füllmasse zwischen den beiden einander zugewandten Stirnseiten (16, 17) einge­ geben wird, die sich unter Bildung einer dichten Verbindung zwischen den beiden Stahlbetonfertig­ teilplatten (10) verfestigt, dadurch gekennzeichnet, daß zum zunächst die Enden (18) der Stahlstäbe (19) miteinander kraftschlüssig verbunden werden, daß danach die beiden zueinander benachbarten Stahlbetonfertigteilplatten mit definierter Kraft der Stahlstäbe (19) voneinander weg auseinander gedrückt und in dieser Lage gehalten werden, daß daraufhin in die gesamte Stoßfuge (23) zwischen den beiden zueinander benachbarten Stirnseiten (16, 17) der Stahlbetonfertigteilplatten (10) die sich verfestigende Füllmasse eingebracht wird und daß schließlich die mit der definierten Kraft auseinander gehaltenen beiden Stahlbetonfertigteilplatten (10) unter dabei bewirkter Verspannung der Füllmasse gelöst wer­ den.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß als Stahlstäbe Gewindestäbe verwendet werden, deren Enden mittels einer Schraubmuffe mit gegensinnigen Innengewinden kraftschlüssig verbunden werden.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Enden (18) der Stahlstäbe (19) mit­ einander verschweißt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß unter Einsatz einer im Querschnitt win­ kelförmigen Stahlschiene (25) damit jedes Ende (18) der Stahlstäbe (19) verschweißt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllmasse Beton verwendet wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-16, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung und Fugenabstand angeordnete Stahlbetonfertigteil­ platte (10) in ihrer Höhe justiert und danach mit einer sich verfestigenden Masse unterfüllt bzw. unterpreßt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­ net, daß als Masse Beton verwendet wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur nachträglichen Justie­ rung zwischen der unteren hydraulisch gebundenen Tragschicht und der Unterseite (33) der Stahlbe­ tonfertigteilplatte (10) eine die Verbindung zwi­ schen dieser und der sich verfestigenden Masse verhindernde Trennschicht (42) verwendet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich­ net, daß die Masse über durch die Stahlbetonfer­ tigteilplatte (10) auf deren Unterseite (33) reichende Einfüllöffnungen (14) eingebracht wird.